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1、成果簡介 調(diào)制（又稱鎖相，Lock-in）紅外熱像 (熱波)無損檢測設(shè)備以頻率可調(diào)的簡諧波或階躍函數(shù)方式對檢測對象進行連續(xù)光熱激勵，以紅外熱像的相位、幅值等信息檢測物體的內(nèi)部缺陷，具有單次檢測面積大、非接觸、可單面檢測、不必拆下總裝后的部件、可在外場使用等優(yōu)點。是一種適合于大型復合材料和多層膠接結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷檢測的可視化檢測設(shè)備。與脈沖熱像法相比檢測設(shè)備簡單、檢測深度更深，但檢測時間較長。主要檢測對象有：航空航天復合材料結(jié)構(gòu)的內(nèi)部分層、脫粘；蜂窩結(jié)構(gòu)和夾層結(jié)構(gòu)的內(nèi)部分層、脫粘、積水；各類多層膠接結(jié)構(gòu)的脫粘；固體發(fā)動機絕熱層和包覆層脫粘；壁畫空鼓等。該設(shè)備和技術(shù)是2001年以來4.5次國家自然科學基金、3次航空科學基金、2次航天支撐技術(shù)基金共同資助下的自主創(chuàng)新研究成果，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，有廣闊的應(yīng)用前景。 典型技術(shù)指標： 加熱功率：1000～4000W； 圖像分辨率：320*240～620*480； 檢測時間：20-300s； 單次檢測面積：500mm*375mm及以上。 具體指標可根據(jù)實際需要的技術(shù)、經(jīng)濟性能合理調(diào)整。2、應(yīng)用說明 用于各類材料、結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的無損檢測，如航空、航天復合材料結(jié)構(gòu)的內(nèi)部分層、脫粘、異物和撞擊損傷，蜂窩結(jié)構(gòu)和夾層結(jié)構(gòu)的內(nèi)部分層、脫粘、積水，鋁蒙皮和金屬板背面的腐蝕，熱障涂層的內(nèi)部脫粘、裂紋，固體發(fā)動機絕熱層和包覆層脫粘。應(yīng)用單位有航天二院201所、北京衛(wèi)星制造廠，技術(shù)合作單位有航天6院389廠、北京航空材料研究院。3、效益分析 該設(shè)備和技術(shù)是自2001年以來4.5次國家自然科學基金、3次航空科學基金、2次航天支撐技術(shù)基金共同資助下積累的自主創(chuàng)新研究成果，具有國際先進的技術(shù)水平，有臺式、移動、便攜形式，有廣闊的應(yīng)用前景。

1、成果簡介 脈沖紅外熱像（熱波）無損檢測設(shè)備以閃光燈為熱激勵源，以紅外熱成像方式檢測物體的內(nèi)部缺陷，具有單次檢測面積大、速度快、非接觸、可單面檢測、不必拆下總裝后的部件、可在外場使用等優(yōu)點。是一種適合于大型復合材料和金屬板殼結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷檢測的可視化、數(shù)字化、定量化的檢測設(shè)備。主要檢測對象有：航空航天復合材料結(jié)構(gòu)的內(nèi)部分層、脫粘、異物和撞擊缺陷；蜂窩結(jié)構(gòu)和夾層結(jié)構(gòu)的內(nèi)部分層、脫粘、積水；各類多層膠接結(jié)構(gòu)的脫膠；鋁蒙皮和金屬板背面的腐蝕；熱障涂層的內(nèi)部脫粘、厚度不均；固體發(fā)動機絕熱層和包覆層脫粘；壁畫空鼓，等等。該設(shè)備和技術(shù)是自2001年以來4.5次國家自然科學基金、3次航空科學基金、2次航天支撐技術(shù)基金共同資助下積累的自主創(chuàng)新研究成果，有廣闊的應(yīng)用前景。 典型技術(shù)指標： 脈沖能量：3000～6000J； 圖像分辨率：320*240～640*480； 檢測時間：10～20s； 單次檢測面積：500mm*375mm及以上。 具體指標可根據(jù)實際需要的技術(shù)、經(jīng)濟性能合理調(diào)整。2、應(yīng)用說明 用于各類材料、結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的無損檢測，如航空、航天復合材料結(jié)構(gòu)的內(nèi)部分層、脫粘、異物和撞擊損傷，蜂窩結(jié)構(gòu)和夾層結(jié)構(gòu)的內(nèi)部分層、脫粘、積水，鋁蒙皮和金屬板背面的腐蝕，熱障涂層的內(nèi)部脫粘、裂紋，固體發(fā)動機絕熱層和包覆層脫粘。應(yīng)用單位有航天二院201所、北京衛(wèi)星制造廠，技術(shù)合作單位有航天6院389廠、北京航空材料研究院。3、效益分析 該設(shè)備和技術(shù)是自2001年以來4.5次國家自然科學基金、3次航空科學基金、2次航天支撐技術(shù)基金共同資助下積累的自主創(chuàng)新研究成果，具有國際先進的技術(shù)水平，有臺式、移動、便攜形式，有廣闊的應(yīng)用前景。

本系統(tǒng)針對連續(xù)小波變換（CWT）對非平衡信號優(yōu)良的時頻分析性能，采用連續(xù)小波變換對來自諸如汽車發(fā)動機、柴油機等往復式機械的聲音信號進行消噪和特征提取，然后利用多媒體技術(shù)將連續(xù)小波消噪和特征提取后的信號轉(zhuǎn)換成聲音信號進行重新播放，使故障特征能被簡單而清楚的識別，從而改變以前過多依賴于個人經(jīng)驗進行這方面故障診斷的現(xiàn)狀。本系統(tǒng)對某型汽車發(fā)動機進行實驗，證明系統(tǒng)對

高導熱寬頻強吸收吸波彈性體材料通過將氮化硼、石墨烯等二維納米材料進行高效剝離、與納米鐵氧體顆粒雜化、采用高效均勻的混合攪拌和高精度的壓延成型工藝制備而成，具有導熱吸波性能、力學性能好、硬度低等特點，其導熱系數(shù)大于3wm-1k-1， 吸收頻寬（RL<-10dB）高達 5GHz，最小反射損耗低于-50dB，達國內(nèi)先進水平。

一、項目進展 創(chuàng)意計劃階段 二、負責人及成員 姓名 學院/所學專業(yè) 入學/畢業(yè)時間 學號 楊鈺萍 機電工程學院/測控技術(shù)與儀器 2016.9/2020.6 201631034227 劉玉潔 機電工程學院/測控技術(shù)與儀器 2016.9/2020.6 201631034210 黃祺 機電工程學院/測控技術(shù)與儀器 2017.9/2021.6 201731034414 黎峰 機電工程學院/測控技術(shù)與儀器 2017.9/2021.6 201731034425 李正煜 機電工程學院/測控技術(shù)與儀器 2018.9/2022.6 201831034413 任星星 機電工程學院/測控技術(shù)與儀器 2016.9/2020.6 201631034306 楊柳 外國語學院/英語 2016.9/2020.6 201631131301 胡玉蓮 外國語學院/英語 2016.9/2020.6 201631131304 三、指導教師 姓名 學院/所學專業(yè) 職務(wù)/職稱 研究方向 陳波 外國語學院/測試計量技術(shù)及儀器 實驗師 傳感器技術(shù) 四、項目簡介 本項目以電磁流量計的勵磁技術(shù)為切入點展開研究，了解了已有勵磁技術(shù)的優(yōu)缺點，合理推導雙向梯形波具有的優(yōu)點——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在流速測量中的精度。該項目一旦成熟推向市場時，可實現(xiàn)系列化生產(chǎn)，對提高流量流速測量精度，擴大電磁流量計的應(yīng)用范圍有較大的現(xiàn)實意義。

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 /聚合物復合吸波材料具有優(yōu)良的雷達波吸收性 能，具有廣闊的市場空間和應(yīng)用前景。

基片集成類導波結(jié)構(gòu)是近十幾年來微波毫米波學界發(fā)展起來的一種新型高性能平面集成導波結(jié)構(gòu)，它具有極低的電磁泄露和互擾，其品質(zhì)因數(shù)和功率容量遠高于傳統(tǒng)平面?zhèn)鬏斁€，國內(nèi)外數(shù)百所大學和研究機構(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。 學科洪偉教授課題組是國際上這一學術(shù)分支的主要倡導者和貢獻者之一，在IEEE系列刊物上發(fā)表學術(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告、特邀報告20余次，論文被40多個國家的學者正面他引5000余次，獲授權(quán)國家發(fā)明專利50余項。 該研究成果在國內(nèi)外都產(chǎn)生了比較大的影響，獲2016年度國家自然科學二等獎。

1 成果簡介隨著我國經(jīng)濟的高速發(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日益受到人們的關(guān)注。如何對上述問題進行簡單、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)，這就需要一種可實時實地檢測、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)測和細胞膜模擬等方面。相對于目前常見的化學、電子、力學等傳感器，SPP 傳感器擁有實時檢測、無需標記、對被檢測物無損害、探測方法簡單等眾多優(yōu)點。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。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 項目、自然科學基金重點項目、教育部清華大學自主研究項目等項目資助下， 創(chuàng)新性提出一種基于 SPP-介質(zhì)波導異質(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)用進行了深入研究和探索。芯片的特點和性能如下：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；可實現(xiàn)對傳感區(qū)域的精確或者大范圍調(diào)節(jié)；可實現(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)點表明該芯片可以工廠大批量生產(chǎn)經(jīng)營，也可以用于實驗室的科研研究，在化學，生物，醫(yī)學等多 個領(lǐng)域均有應(yīng)用價值。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 生化傳感芯片在實驗室經(jīng)多次驗證，可以實現(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。實驗結(jié)果表明，該芯片對于 BPA 的探測極限濃度可以達到 0.1ng/ml （歐盟公布食品準則中水含有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，環(huán)境監(jiān)測，藥品鑒別等多個領(lǐng)域具有應(yīng)用價值， 因此本儀器具有較大的市場推廣空間。本傳感芯片價格低廉，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)濟和技術(shù)優(yōu)勢。

本發(fā)明公開了一種復合波片光軸對準方法及裝置。將待對準復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；通過待對準的復合波片后，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信號可進一步獲得待對準復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，直至將復合波片的光軸對準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，計算機，步進電機和電控旋轉(zhuǎn)臺控制器。該方法可以實現(xiàn)對復合波片光軸進行高精度對準，裝置簡易，操作簡單。

成果與項目的背景及主要用途： 吸波材料即雷達吸波材料（RAM），是指能夠吸收衰減入射的電磁波，并將其電磁能轉(zhuǎn)換成熱能而消耗掉或使電磁波因干涉而消失的一類材料。目前，隨著電磁波污染的日益嚴重，吸波材料在民用領(lǐng)域具有極大的發(fā)展?jié)摿ΑＴS多研究已證明，持續(xù)、高強度的電磁波照射會誘發(fā)細胞變異、誘發(fā)腫瘤、癌癥等疾病，電磁波污染已成為世界各國本世紀重點治理的環(huán)境污染之一。不讓電子設(shè)備發(fā)射電磁波是不可能的，所以消除電磁波污染最有效的辦法就是使用吸波材料。這項屬于電磁干擾（EMI）范疇的研究已在世界各國得到廣泛重視和應(yīng)用。 技術(shù)原理與工藝流程簡介： 本項目研究制備含有不同含量及分布的碳纖維(氈)樹脂基復合吸波材料，主要研究碳纖維(氈)排布方式、含量對于材料吸波性能的影響，通過調(diào)整參數(shù)，實現(xiàn)材料對電磁波的寬頻吸收、高效吸收、選擇吸收的目的；其次，通過對纖維(氈)表面改性、添加電磁損耗劑、改變基體種類等制備具有剛性和柔性基體吸波材料，同時對吸波機理進行研究，以求開發(fā)一種低成本、寬頻、高效、輕質(zhì)的吸波材料。試樣的制備采用復合材料成型工藝壓縮模塑。將環(huán)氧樹脂與低分子量聚酰胺按質(zhì)量比 2：1 攪拌均勻（E-44 型環(huán)氧樹脂：低分子量聚酰胺樹脂=100：50～100：100 質(zhì)量比），在真空干燥箱中脫泡，然后澆注到事先預熱的半溢式模具中，模具中預置碳纖維或碳氈。在透波層表面加一層 S-玻璃布，目的是達到與自由空間的阻抗匹配，在模具底部也加一層玻璃布，目的是抵消由透波層玻璃布引起的應(yīng)力，使試樣不致彎曲而造成測量誤差。然后將澆注好的模具在 60℃，10MPa的壓力下固化 2 個小時，得到所需的 180mm×180mm，厚度為 4mm 的正方標準試樣。 技術(shù)水平及專利與獲獎情況： 本研究通過兩年多的大量實驗，獲得具有良好吸波性能和商用價值的環(huán)境功能材料。可用于消除環(huán)境空間中的有害電磁波。本課題組制備了材料樣品，完成了 4 個專題的研究報告，發(fā)表論文 12 篇，申請專利兩項。本研究已達到國際先進水平。 應(yīng)用前景分析及效益預測： 隨著電信業(yè)的飛速發(fā)展，吸波材料的應(yīng)用已深入到通訊抗干擾、環(huán)保及人體防護等諸多領(lǐng)域。 成本估算： 環(huán)氧樹脂/碳纖維復合吸波材料E-44 環(huán)氧樹脂：15.4 元/公斤，低分子量聚酰胺樹脂：24 元/公斤。碳纖維：300 元/公斤 每塊試樣用碳纖維：0.36 克 其他費用：電費，模具費，人工費 每塊試樣成本：約 4 元（180×180mm） 折合成本：約 120 元/平方米 應(yīng)用領(lǐng)域：電磁波污染的防護，構(gòu)筑微波暗室。 2、 連續(xù)碳納米管纖維 成果與項目的背景及主要用途： 碳納米管被譽為超級纖維，是 21 世紀的基礎(chǔ)材料，具有優(yōu)異的物理化學性質(zhì)，其密度只有鋼的六分之一，強度超過鋼 100 倍，具有高導電導熱性，導熱性是銅的 5-8 倍，在高性能復合材料，能源電極，電場發(fā)射等多方面有重要的應(yīng)用前景，世界各國和大公司都爭先投入搶占碳納米管市場，近年來產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。連續(xù)碳納米管纖維是無數(shù)碳納米管構(gòu)成的長紗線，輕于碳纖維，有高柔性，具有碳納米管所有結(jié)構(gòu)和功能特性，可編織和成型，較碳納米管更接近應(yīng)用，在制備高性能復合材料方面，極具潛力，可用于宇航、汽車用高性能復合材料、風力發(fā)電葉片、導電導熱材料、電力傳輸電纜、高強編織物，智能紡織和柔性光電器件等。 基于天津大學的氣相法制備連續(xù)碳納米管纖維技術(shù)，研發(fā)碳納米管纖維量產(chǎn)化技術(shù)，制備萬米連續(xù)碳納米管纖維材料, 研發(fā)碳納米纖維復合材料和相關(guān)新材料，在國內(nèi)率先推出碳納米纖維新產(chǎn)品，主導國內(nèi)市場，開拓國際市場。 技術(shù)原理與工藝流程簡介： 本方法是一步制備連續(xù)碳管纖維的方法，具有工業(yè)化應(yīng)用前景。2010 年天津大學技術(shù)團隊取得關(guān)鍵制備技術(shù)的突破，紡出千米連續(xù)的碳納米管纖維，為產(chǎn)業(yè)化提供了基礎(chǔ)。氣相紡絲法是以含碳原理和催化劑輸入到高溫爐中，在氣流中生長碳納米管并組裝成絲，用機械的方法紡出碳納米管纖維的新方法。主要成果包括發(fā)明了乙醇/丙酮混合碳源，發(fā)明了水密封反應(yīng)器和致密碳管纖維的紡絲方法。目前已經(jīng)取得連續(xù)紡絲數(shù)小時數(shù)千米連續(xù)碳管纖維，在方法、技術(shù)和材料性能方面處于國際領(lǐng)先水平。 應(yīng)用前景分析及效益預測： 碳納米管的價格范圍較大 2-20000 元/克，價格取決于碳管種類和純度，有些容易合成，有些受制備限制，尚未量產(chǎn)化。目前市場上多壁管 2000 元/公斤，天津大學科技成果選編高純碳管價格十倍以上。高純單壁碳管尚未量產(chǎn)，目前仍以克量計，純度 80%的單壁管價格為 60 美元/克，高純（>90%）單壁管在 1000-2000 美元/克以上。連續(xù)碳管纖維為雙壁管，純度 90%，短期可參考單壁管價格 60-2000 美元/克。 應(yīng)用領(lǐng)域： 高性能復合材料、導電導熱材料、儲能材料、功能電子和織物，產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域航空航天、能源、環(huán)境、化工和紡織等。 合作方式及條件： 技術(shù)合作與專利轉(zhuǎn)讓 與國際知名企業(yè)和研究單位建立合作,引領(lǐng)碳納米管纖維新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展