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一、項(xiàng)目進(jìn)展 創(chuàng)意計(jì)劃階段 二、負(fù)責(zé)人及成員 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 入學(xué)/畢業(yè)時間 學(xué)號 楊鈺萍 機(jī)電工程學(xué)院/測控技術(shù)與儀器 2016.9/2020.6 201631034227 劉玉潔 機(jī)電工程學(xué)院/測控技術(shù)與儀器 2016.9/2020.6 201631034210 黃祺 機(jī)電工程學(xué)院/測控技術(shù)與儀器 2017.9/2021.6 201731034414 黎峰 機(jī)電工程學(xué)院/測控技術(shù)與儀器 2017.9/2021.6 201731034425 李正煜 機(jī)電工程學(xué)院/測控技術(shù)與儀器 2018.9/2022.6 201831034413 任星星 機(jī)電工程學(xué)院/測控技術(shù)與儀器 2016.9/2020.6 201631034306 楊柳 外國語學(xué)院/英語 2016.9/2020.6 201631131301 胡玉蓮 外國語學(xué)院/英語 2016.9/2020.6 201631131304 三、指導(dǎo)教師 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 職務(wù)/職稱 研究方向 陳波 外國語學(xué)院/測試計(jì)量技術(shù)及儀器 實(shí)驗(yàn)師 傳感器技術(shù) 四、項(xiàng)目簡介 本項(xiàng)目以電磁流量計(jì)的勵磁技術(shù)為切入點(diǎn)展開研究，了解了已有勵磁技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，合理推導(dǎo)雙向梯形波具有的優(yōu)點(diǎn)——既有穩(wěn)態(tài)部分利于數(shù)據(jù)采集與處理；又存在緩慢的上升和下降沿可減少微分干擾。故設(shè)計(jì)了雙向梯形波勵磁擬解決現(xiàn)有勵磁技術(shù)微分干擾過大的問題，并可提高電磁流量計(jì)在流速測量中的精度。該項(xiàng)目一旦成熟推向市場時，可實(shí)現(xiàn)系列化生產(chǎn)，對提高流量流速測量精度，擴(kuò)大電磁流量計(jì)的應(yīng)用范圍有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

碳納米管的優(yōu)越電磁波吸收性能， 在軍事領(lǐng)域及民用領(lǐng)域里有潛在的 巨大用途。碳納米管吸波材料對于國家安全、隱形作戰(zhàn)裝備研制、具有十 分重大的意義。碳納米管 /聚合物復(fù)合吸波材料還可廣泛應(yīng)用于民用領(lǐng)域， 可用于抗靜電、電磁屏蔽，減少或者消除電磁波對人體的傷害及電磁設(shè)備 的干擾。 本研究顯示碳納米管 /聚合物復(fù)合吸波材料具有優(yōu)良的雷達(dá)波吸收性 能，具有廣闊的市場空間和應(yīng)用前景。

基片集成類導(dǎo)波結(jié)構(gòu)是近十幾年來微波毫米波學(xué)界發(fā)展起來的一種新型高性能平面集成導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，它具有極低的電磁泄露和互擾，其品質(zhì)因數(shù)和功率容量遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)平面?zhèn)鬏斁€，國內(nèi)外數(shù)百所大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)開展了大量研究，使之成為微波毫米波領(lǐng)域最受關(guān)注的研究分支之一。 學(xué)科洪偉教授課題組是國際上這一學(xué)術(shù)分支的主要倡導(dǎo)者和貢獻(xiàn)者之一，在IEEE系列刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文120余篇，在美、英、德、日、韓、波、葡等國家召開的國際會議上作大會報(bào)告、特邀報(bào)告20余次，論文被40多個國家的學(xué)者正面他引5000余次，獲授權(quán)國家發(fā)明專利50余項(xiàng)。 該研究成果在國內(nèi)外都產(chǎn)生了比較大的影響，獲2016年度國家自然科學(xué)二等獎。

1 成果簡介隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的提高，環(huán)境污染、疾病監(jiān)測、食品安全等民生熱點(diǎn)日益受到人們的關(guān)注。如何對上述問題進(jìn)行簡單、快速的監(jiān)控，將一些危害降至最低，保障人民生活和生產(chǎn)，這就需要一種可實(shí)時實(shí)地檢測、操作簡便的多應(yīng)用傳感器件。 表面等離子體波（ SPP）傳感器是一種基于光學(xué)檢測的傳感器件，被廣泛用于藥物篩選、食物檢測、環(huán)境監(jiān)測和細(xì)胞膜模擬等方面。相對于目前常見的化學(xué)、電子、力學(xué)等傳感器，SPP 傳感器擁有實(shí)時檢測、無需標(biāo)記、對被檢測物無損害、探測方法簡單等眾多優(yōu)點(diǎn)。為了降低成本、 穩(wěn)定性能、減小體積，集成型 SPP 傳感器件的成為了現(xiàn)今研究熱點(diǎn)。然而現(xiàn)有的集成型 SPP 傳感器件普遍存在靈敏度低，探測范圍小等問題，限制了其應(yīng)用的推廣。 課題組從 2006 年開始合作從事集成型 SPP 傳感器件研究，在清國家 973 項(xiàng)目、自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、教育部清華大學(xué)自主研究項(xiàng)目等項(xiàng)目資助下， 創(chuàng)新性提出一種基于 SPP-介質(zhì)波導(dǎo)異質(zhì)垂直耦合器的可集成生化傳感芯片，并對傳感芯片的傳感特性和應(yīng)用進(jìn)行了深入研究和探索。芯片的特點(diǎn)和性能如下：可集成，芯片體積小，可與便攜設(shè)備集成；可批量生產(chǎn)，價(jià)格低廉；靈敏度較傳統(tǒng)的集成型 SPP 傳感器件高出一個數(shù)量級；可實(shí)現(xiàn)對傳感區(qū)域的精確或者大范圍調(diào)節(jié)；可實(shí)現(xiàn)對納米量級大小的物質(zhì)的探測；傳感性能穩(wěn)定，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。上述優(yōu)點(diǎn)表明該芯片可以工廠大批量生產(chǎn)經(jīng)營，也可以用于實(shí)驗(yàn)室的科研研究，在化學(xué)，生物，醫(yī)學(xué)等多 個領(lǐng)域均有應(yīng)用價(jià)值。查新表明，國內(nèi)外目前尚未發(fā)現(xiàn)有相似原理的器件。 圖 1 (a) 集成型 SPP 傳感芯片與一元硬幣尺寸對比圖 (b) 傳感芯片的顯微鏡照片2 應(yīng)用說明可集成型 SPP 生化傳感芯片在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)多次驗(yàn)證，可以實(shí)現(xiàn)對折射率液體以及納米級薄層物質(zhì)的高靈敏探測，并初步應(yīng)用于對雙酚 a（簡稱 BPA，一種塑料生長常用原料，每年生產(chǎn)將近 2700 萬噸含 BPA 的塑料類物質(zhì)， BPA 具有胚胎致畸性和致毒性）的檢測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該芯片對于 BPA 的探測極限濃度可以達(dá)到 0.1ng/ml （歐盟公布食品準(zhǔn)則中水含有BPA 的最高濃度為 1ng/ml）。3 效益分析由于目前國內(nèi)尚無同類產(chǎn)品， 而且此產(chǎn)品在疾病檢驗(yàn)，環(huán)境監(jiān)測，藥品鑒別等多個領(lǐng)域具有應(yīng)用價(jià)值， 因此本儀器具有較大的市場推廣空間。本傳感芯片價(jià)格低廉，使用簡便，對樣品無二次污染，性能穩(wěn)定，甚至對納米量級的生化小分子探測均具有高靈敏度，相對于其他類型的傳感器件， 具有明顯的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢。

本發(fā)明公開了一種復(fù)合波片光軸對準(zhǔn)方法及裝置。將待對準(zhǔn)復(fù)合波片的兩片晶片裝在支架上之后分別安裝在固定、旋轉(zhuǎn)波片卡盤上；從光源發(fā)出的光經(jīng)過起偏器后形成線偏振光；通過待對準(zhǔn)的復(fù)合波片后，線偏振光偏振態(tài)發(fā)生變化；根據(jù)探測器探測到的透射光強(qiáng)信號可進(jìn)一步獲得待對準(zhǔn)復(fù)合波片相位延遲波動量的變化幅值；比較相位延遲波動量的變化幅值的相對大小；通過電控旋轉(zhuǎn)臺控制旋轉(zhuǎn)波片卡盤轉(zhuǎn)動，直至將復(fù)合波片的光軸對準(zhǔn)到所要求的精度范圍內(nèi)。裝置包括光源，起偏器，固定波片卡盤，旋轉(zhuǎn)波片卡盤，旋轉(zhuǎn)檢偏器，探測器，電控旋轉(zhuǎn)臺，計(jì)算機(jī)，步進(jìn)電機(jī)和電控旋轉(zhuǎn)臺控制器。該方法可以實(shí)現(xiàn)對復(fù)合波片光軸進(jìn)行高精度對準(zhǔn)，裝置簡易，操作簡單。

成果描述：本發(fā)明公開了一種基于毫米波通信天線差速旋轉(zhuǎn)方式的毫米波天線對中控制系統(tǒng)。本發(fā)明的對中控制系統(tǒng)由多個相同的對中控制裝置組成，對中控制裝置分別設(shè)置在不同的毫米波天線通信站點(diǎn)中；每個對中控制裝置包括天線轉(zhuǎn)動模塊、位置信息檢測模塊、天線信息采集傳感器和對中控制模塊；天線轉(zhuǎn)動模塊、位置信息檢測模塊和天線信息采集傳感器分別與對中控制模塊。本發(fā)明能有效提高毫米波天線對中精度，實(shí)現(xiàn)天線自動化對中通信，減少對中前的準(zhǔn)備工作和數(shù)據(jù)交換工作，增加毫米波的通信保密性，實(shí)現(xiàn)毫米波通信機(jī)動性、可靠性及野外自適應(yīng)特性。市場前景分析：天線自動化領(lǐng)域。與同類成果相比的優(yōu)勢分析：技術(shù)先進(jìn)，性價(jià)比較高。

成果介紹基片集成類導(dǎo)波結(jié)構(gòu)是近十幾年發(fā)展起來的一類新型平面集成高性能導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，2011年被國際微波雜志列為“改變未來無源與控制器件的十大非凡發(fā)明”之首（Microwave Journal, Nov. 2011）。本項(xiàng)目組是國際上這一領(lǐng)域的主要貢獻(xiàn)者之一，在國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新群體基金和國家973項(xiàng)目等的資助下，對基片集成類導(dǎo)波結(jié)構(gòu)的傳輸特性、諧振特性、損耗機(jī)理、模式轉(zhuǎn)換機(jī)理、極化轉(zhuǎn)換機(jī)理等科學(xué)問題及其在多個分支的創(chuàng)新應(yīng)用開展了系統(tǒng)深入的研究，建立了精確有效的設(shè)計(jì)方法，構(gòu)建了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)公式，提出并命名了半模基片集成波導(dǎo)等新型導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，提出了一系列基片集成類無源元件新結(jié)構(gòu)等。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及參數(shù)1、在國際上最早提出并發(fā)展了適合于周期性基片集成類導(dǎo)波結(jié)構(gòu)的頻域有限差分和直線法全波分析模型，揭示了其傳輸機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了一組閉式設(shè)計(jì)公式。這組公式已被廣泛用于基片集成類導(dǎo)波結(jié)構(gòu)元器件的設(shè)計(jì)。相關(guān)代表作單篇正面他引均超過150次。2、提出并命名了半模基片集成波導(dǎo)、折疊半模基片集成波導(dǎo)等新型導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)研究了其導(dǎo)波特性、損耗機(jī)理和模式轉(zhuǎn)換機(jī)理等，構(gòu)建了設(shè)計(jì)公式，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了一系列新型微波毫米波高性能元器件，其中代表作單篇正面他引均超過100次。3、提出了多種基片集成波導(dǎo)無源新結(jié)構(gòu)，深入研究了其諧振特性、耦合特性和損耗機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了一系列高性能新型元器件及單基片集成系統(tǒng)。相關(guān)代表作合計(jì)正面他引350余次。4、在基片集成波導(dǎo)天線輻射機(jī)理研究的基礎(chǔ)上，突破了經(jīng)典Elliott設(shè)計(jì)公式的局限性，建立了相應(yīng)的分析模型和設(shè)計(jì)方法，發(fā)展了一系列新穎的高性能基片集成類天線及陣列，相關(guān)代表作由于其基礎(chǔ)性和創(chuàng)新性被合計(jì)正面他引300余次。市場前景項(xiàng)目研究成果已獲54項(xiàng)授權(quán)國家發(fā)明專利，其中部分專利已進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)讓并應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品中。

該項(xiàng)目以基片集成類導(dǎo)波結(jié)構(gòu)的工作機(jī)理與創(chuàng)新應(yīng)用為主線，對這類結(jié)構(gòu)及器件的傳輸特性、損耗機(jī)理等基礎(chǔ)科學(xué)問題進(jìn)行了深入研究，提出了半模基片集成波導(dǎo)等多種新型平面導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，發(fā)展了相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法，并發(fā)明了一系列新型高性能微波毫米波器件，部分器件已得到實(shí)際應(yīng)用。

LaAgSb2，這是一種二維層狀結(jié)構(gòu)材料，分別在207 K和184 K發(fā)生兩個電荷密度波相變。這兩個相變對應(yīng)的電荷密度波的調(diào)制波矢非常小（或者說實(shí)空間的調(diào)制周期非常大），尤其是高溫對應(yīng)的相變其超格子調(diào)制周期幾乎接近原晶格周期的40倍。利用紅外光譜，他們發(fā)現(xiàn)低頻光電導(dǎo)譜存在顯著的壓制，揭示電荷密度波相變導(dǎo)致單粒子激發(fā)譜上有能隙打開，絕大部分自由載流子由于費(fèi)米面上打開能隙而丟失。尤其有意義的是，利用超快泵浦探測他們發(fā)現(xiàn)低溫存在兩個集體激發(fā)模式，其能量尺度非常小，在低溫極限下分別只有0.12 THz（～0.5 meV）和0.34 THz（～1.4 meV）。通過改變探測光波長等多種實(shí)驗(yàn)條件，他們確認(rèn)這兩個集體模式分別對應(yīng)于兩個電荷密度波相變的振幅子集體激發(fā)模式。這是首次在電荷密度波材料中觀察到能量尺度如此之小的振幅子激發(fā)