快速成形集成制造系统

快速成形集成制造系统所在院所西安交通大学机械工程学院先进制造技术研究所以快速成形技术为核心，集成逆向工程、CAD、CAE、快速工模具制造等技术的快速成形集成制造系统，能够实现原型、功能零件和模具的快速制造，缩短新产品快速开发的周期，降低生产成本。它是实现敏捷制造的重要使能技术。该系统能够满足当前企业新产品快速开发的需求，并可推向汽车车型的快速开发这一重要应用领域。该项目在以下六个方面提供了相应的技术成果1基于离散点云数据的RE/CAD快速复合建模技术。开发了面向大型覆盖件模具及工件的三维重构软件，实现了由RE测量点云数据直接复合构造三维CAD模型，解决了RP计算所得的特征值阶数可选8或16常选8阶当进行某一转速下的特征值及强迫振动响应计算时，需输入主动轴的转速（耦合系统分析）或某一转子的转速单根转子分析当进行临界转速及失稳转速计算时，需输入主动轴的最低转速和最高转速（耦合系统分析），或某一转子单根转子分析的最低转速和最高转速，限定计算范围，并选择转速步长100，200，500，1000，步长小精度较高但费时。由于输入数据很多，软件可以一次性将所有数据保存为通用的XML格式文件，并可以在需要的时候重新导入输入数据，以方便保存和重载；提供计算结果报表功能，方便用户打印和存档。操作界面和结果报表为汉字操作界面，方便使用。CMDROTOR5转子系统动力学分析软件已经在国内行业多家企业和公司采用，软件功能完备，成熟可靠，具有良好的行业及用户背景，已经购买使用的用户包括南京高精齿轮股份有限公司,赛尔机泵成套设备有限责任公司，浙江申科滑动轴承有限公司,开封空分集团有限公司,湖南崇德机械设备有限公司，重庆永进重型机械成套设备有限责任公司,杭州前进齿轮箱集团有限公司，沈阳电站泵有限公司等。钢结构优化设计软件系统负责人武广号文毅所在院所西安交通大学航天航空学院该软件是西安交大与东方锅炉股份有限公司于1997年开始合作开发的。2001年12月经鉴定认为“该软件能满足现行钢结构设计规范的所有要求，并吸取了结构设计人员长期工程实践中积累的经验，优化结果符合工程实际。经工程实例测试表明，该软件优化方法有创新，优化效果明显，速度快，优化效率较高，完全可以满足大型锅炉构架优化设计要求，有广泛的应用前景和良好的社会、经济效益，在锅炉行业处于领先地位，已达国际先进水平。”该软件有下列明显的优点1、该系统原理先进、效率高，对规模为1000个节点，50个设计变量的优化问题，在PM机上最多40分钟即可求得一组满意解。2、本软件概念清晰、简单、易懂，便于掌握，易于推广应用。3、程序输入简单，操作方便，输出信息多并附有帮助系统，便于设计人员使用。4、使用本软件，设计人员只要随意给定一个初始方案，一般情况下，软件运行后都可以得到一个满意解，大大提高了设计效率，缩短了设计周期，减轻了设计人员的劳动强度。5、本软件解题功能强，优化方法灵活，对设计变量个数基本不限制，可以满足足够大的实际结构的需要，而且如果能多用一些设计变量（构件截面分类更细一点），会使优化效果更好，效益更高。6、本软件适当加一接口就可以与CAD、专家系统连接起来，使之扩展为自动设计软件，实现设计自动化。7、本软件适用于型材和任意形状截面（归为24种型式）的钢构件组成的钢结构，锅炉构架、工厂和房屋框架，输变电及广播、电视铁塔，各种起重机构架及石油采、钻井塔架等等。直排式车用除尘器负责人李光新马新沛所在院所西安交通大学材料科学工程学院现有的车用吸尘器的设计均采用了集尘袋，由于集尘袋的阻气效应往往使吸尘效率大幅降低，而集尘袋的透气效应又使吸尘器的排风中带有大量微细粉尘，影响了吸尘器的工作效率，使细小粉尘形成二次污染。本项目的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种具有吸尘和吹尘双重作用的直排式车用除尘器。为达到上述目的，本项目采用的技术方案是包括设置有吸气嘴和排气嘴的外壳，其特点是，外壳内设置有与汽车电源相联接的电动机，在电动机伸出轴上设置有叶片，在排气嘴上设置有和排气管。本项目的另一特点是电动机通过支撑板固定在外壳内，且电动机与外壳在同一轴心上；电动机与叶片相联接处设置有电动机防尘罩；吸气嘴上设置有吸气管；外壳的上端设置有把手，下端设置有支腿。本项目在除尘器排气嘴上连接软管直接外排，去除了集尘袋，提高了电动机的工作效率，并采用汽车自身电源使，并可适用野外环境，达到了清扫汽车内厢与外壳的效果。重要设施故障诊断及安全分析的埋入式无线应力/应变/温度传感器系统负责人吴九汇所在院系机械工程学院国内外一些专家学者利用光纤技术测量一些大型设施的应力应变，如将光纤技术应用在拉索桥的性能测试方面。光纤技术对设备的整体估量很好，灵敏度和信噪比也很高，尤其测量平均应力和平均变形是其优势。应用光纤技术测量设施的局部应力时，就需将光纤和周围结构紧密结合。当结构较复杂（如带有小于40拐角）时，光纤技术显示出不足。光纤是串联系统，当其中一处破坏，整个光纤就失去工作能力或可靠性降低。此外，光纤还需要光源，且需要对齐，在震动等轻度损坏后，光纤的对齐就是个问题。在新系统设计中可使用光纤，但现存已有系统中大多数都没有配置光纤，因而就不能用光纤技术进行这些现存设备的故障诊断及安全分析。和光纤技术相比，传感器应用具有一定优势（1）传感器的机械性能很好，外壳强度较高，使用传感器不会损坏结构强度；（2）传感器是结点布放，可测量任何一点的局部应力和变形，也可用在复杂结构及其特殊位置中，可靠性高；（3）传感器可通过打洞、浇水泥等手段应用在现有设施中；（4）传感器能够测量结构振动的动态参数；（5）传感器可用在大型水坝、桥梁、高层危房等的震后检测中。传统的有线传感器技术曾一度应用在高速公路路基内部应力和应变的测量方面。随着射频（RF）技术的快速发展，人们开始研究和关注基于RF数据传输技术的无线应力/应变测量引起了越来越多的研究和关注。但是，目前这种RF模块是由电池供给能量，整个工作时间一般不超过8小时。当其被置入设施中时，将不能重复使用。由于重大设施的结构安全性一般需要考虑多个参数，对于其故障诊断及安全分析，需要建立一个平台系统来获得不同位置的关键参数和动态参数。鉴于传感器应用的突出优点，本发明设计了埋入式无线传感器平台系统。和现有技术相比，本发明传感器系统有下述优点采用完全置入和无线方式，对路线安排没有要求；测得的应力应变场不受有线的影响；使用低能耗小型化的力磁压电电池充电装置，可将由交通或振动引起的机械振动能量转化成可充电电池的电能，以延长系统使用寿命；采用MEMS/IT技术和集成化功能，几乎不需要维护，因而总成本较低。本发明的目的在于提供一种结构简单，免维护、长寿命的埋入式无线应力/应变/温度传感器测试平台。本专利发明的埋入式无线应力/应变/温度传感器测试平台能够很好地对重大产品和重大设施进行故障诊断及安全分析。基于MEMS工艺的能量回收装置可将机械振动能量转化成电能并储存在可充电电池中，这样就保证了埋入式传感器的长寿命作业。由于传感器单元的自动调节装置可精确测量传感器轴线的偏转方向，因而集成化的传感器单元可精确测定设施中的局部应力/应变/温度/加速度/湿度等不同参数。在充电电池供电下，电子装置可由微控制器/收发器系统芯片将各种不同参数转变为信号传输到外界。本发明的优点为稳定性传感器在重大设施环境中具有稳定性，且能忍受50到100的温度变化；局域化测量测得的应力/应变/温度值是关于传感器周围直径不超过8CM的非常近区域的材料的。通过数据信息和传感器布放位置图的比较可以确定测量的精确位置；高灵敏度单个传感器的灵敏度将高于05KPA，集成传感器系统的灵敏度将优于25KPA；线性响应传感器使用的是微型加工的力学器件，其应变程度被设计在线性范围内，这样就能保证线性响应；对测量方向的高灵敏度使用一种特别设计的埋入式传感器自动调节装置来确定测量力的方向；对温度变化不敏感传感器系统中还集成了温度传感器，电路中的温度补偿功能能保证温度变化时的精确测量；绝对测量此传感器系统使用寿命长且严格标定的应变传感器，从而使应力/应变/温度的测量结果可靠、精准；对被测结构不产生影响这套传感器系统尺寸较小，直径约5CM，短时间内可承受200高温，且具有自动调节功能；传感器布放过程依据被测结构环境和标准程序进行；不依赖外部能源这套传感器系统带有自身的能源装置，能够实现能源自给，从而不受环境能源损耗的影响；可量测性如果在某处需要增加传感器，就在该处钻一个直径5CM的孔，然后用原先材料填充好。如果需测量多项参数，多种传感器可被集成到现有平台中，而不需要重新设计；大批量生产由于使用了MEMS技术和现成的电路芯片，此传感器系统可用于大批量生产；寿命长整个传感器系统使用低能耗设计和小型化的力磁压电电池充电装置，可将由交通或振动引起的机械振动能量转化成可充电电池的电能，以延长系统使用寿命；结构强度并不减弱传感器单元壳体使用不锈钢材料，这将不会减弱公路桥梁设施的强度。本发明专利（申请号2008101501933）的经济效益是非常巨大的，社会效益也是不可估量的。热忱欢迎产研合作，分享技术。大型能源化工设备工程监测与故障诊断系统负责人徐光华所在院所西安交通大学机械工程学院本项目依托国家“十五”科技攻关项目的支持，开发了以能源化工大型关键机械设备为对象的网络化设备状态远程监测、故障诊断系统。该系统主要包括基于INTRANET的设备状态监测与诊断网络化平台和基于INTERNET的虚拟诊断中心两部分，实现从企业内部和企业外部（虚拟诊断中心）两个方面的设备监测诊断信息和资源的共享，从而全面提高我国设备状态监测诊断技术的研究和应用水平，为能源化工的大型回转设备状态监测诊断提供具有自主知识产权的系统解决方案。本系统软硬件技术成熟，可靠性高，维护方便和网络监测诊断分析能力强大，与国外技术产品相比较，故障捕捉能力强，监测诊断技术先进，在多项监测诊断核心技术具有自主知识产权，系统价格小于国外同类产品的50，性能指标达到国际先进水平，具有良好的产业化基础，具有良好市场前景和市场竞争力。陕西省具有丰富的煤炭、天然气、石油等矿产资源，并已成为我国惟一经国家批准的能源化工基地。伴随着能源化工基地的建设，在陕西构建的煤电、载能工业、化工等的产业集群。这些产业的关键设备为大型压缩机组、炼油机组、发电机组均为本系统提供监测诊断设备配套和由诊断中心提供诊断服务的主要对象，具体可应用于能源基地的炼化企业、发电厂、煤矿等企业的关键设备，也可以为省内大型压缩机制造企业提供售后支持服务，其中与交大赛尔合作的产业化项目已被国家发改委确认立项，可以为陕西能源化工基地安全、高效发展提供有力的技术支持。工业用水系统的集成与优化项目负责人冯霄所在院所西安交通大学能源动力学院本项目运用过程系统集成的基本原理，将某一区域的不同工业过程的整个用水系统看作为一个有机的整体，打破人为划定用水过程的边界，系统和综合地合理分配各用水过程的水量和水质，通过定量计算以使全系统的水重复利用率达到最大，同时使废水的排放量达到最小。水系统的集成优化技术可以在现有的水处理和水利用技术条件下使工业用水取得最大的节水效果。技术领先本项目能有效地减少过程工业领域中企业的新鲜水消耗量，同时能有效地减少污水的排放量。在充分利用水资源和减少环境污染方面，具有显著的社会效益和一定的经济效益，可应用于化工、石化、造纸、冶金、食品和制药等用水量大、废水排放量大且污染严重的过程工业各领域。预期经济效益分析本项目已成功地应用于齐鲁石化公司、兰州石化公司，乌鲁木齐石化公司、辽阳石化公司、锦州石化公司、陕西渭河煤化工集团公司和西安西化热电化工公司等近十家大型企业的节水改造项目，取得了显著的社会效益和可观的经济效益。煤炭的化工动力综合利用新技术新型煤气化技术C1合成低碳烯烃部分煤气化联合循环负责人冯霄所在院所西安交通大学能源动力学院项目的背景和意义陕西省是一个煤炭资源大省，其总储量38076亿T，居全国第四位，探明保有储量16395658亿T，名列第三，是国家能源战略西移的三个重点省区山西、内蒙古、陕西之一。全省有五大煤田，优质环保动力煤与气化、液化、焦化用煤储量15874277亿T，占总储量9682，储量大、煤质优、地质条件好，国内外少见。对陕西煤炭资源特别是优质、稀有煤种资源实施高效洁净利用，对把资源大省变成经济强省，实现三步战略目标和可持续发展都具有重大的战略意义。煤炭的清洁利用可先将煤转化为合成气，然后合成甲醇、烯烃等化工原料及燃料等。部分煤气化联合循环PGACC技术是在整体煤气化联合循环IGCC和增压循环硫化床PFBC的基础上发展起来的一种新型洁净煤利用技术，其核心思想是针对煤中不同组分实现分级利用将煤炭中的挥发份进行煤气化作为气体燃料，剩下的固定碳部分半焦通过燃烧加以利用，而不再采取通入水蒸汽等手段对固定碳进行强制转化。与IGCC和PFBC相比，该技术具有如下优点1、由于煤的部分气化过程容易实现，其技术简单，且成本较低；2、由于部分气化技术的气化温度较低，可以采用相对成熟的煤气低温净化技术完全脱除其中的污染物，有利于环保；3、半焦是煤气化后的产物，其挥发份含量极低，有利于贮存和运输。同时，半焦中残余的污染物相对于原煤大大降低，燃烧起来相对清洁。由此可知，部分煤气化联合循环PGACC技术结合了煤气化技术、循环流化床技术与联合循环的优势，其发电效率比PFBCCC高、系统比IGCC简单。该技术既可用于新建电厂，还可用于老电厂的技术改造，具有广阔的应用前景。项目的总体思路本项目拟首先开展新型煤催化气化研究，以提高煤气化中的C单程转化率；然后以合成气为原料和燃料，合成低碳烯烃，产生动力。干法粉煤加压气化装置技术开发负责人顾兆林所在院所西安交通大学人居学院本项目在国内常压流化床粉煤气化技术取得成效的基础上，针对国内外大规模煤气化技术的发展趋势，对操作压力30MPA，单台处理量1000吨/天气化炉涉及的加压流化床粉煤气化技术关键问题进行了研究，包括多尺度、多相流热物理学和加压煤气化过程化学基础的系统研究，解决加压流化床气化炉的强化效应的理论与技术问题，进行加压流化床粉煤气化工艺的环境影响特性评价，为以加压流化床反应器为核心的加压流化床干法粉煤气化技术整个工艺系统的工程开发与设计，提供理论研究基础或设计方法，进一步提高加压流化床粉煤气化工艺的碳转化率，并形成具有我国自主知识产权的粉煤加压流化床粉煤气化技术，提高我国大规模煤炭洁净利用的技术水平。上图是经过常压示范装置实际数据考核的模拟分析结果。该图给出了操作煤气成分及碳转化率随床高的转化过程曲线，包括了5种主要气体。（陕西城化股份公司的“常压灰熔聚流化床粉煤气化制合成气”工业化示范工程成套装置，可以进行常压状态流化床粉煤气化的煤种试烧与反应器内及净化系统的参数试验。）车用乙醇汽油用燃料乙醇热泵恒沸精馏新工艺负责人顾兆林所在院所西安交通大学人居学院根据中华人民共和国国家标准“变性燃料乙醇”（GB183502001）和“车用乙醇汽油”（GB183512001）的规定，燃料乙醇是未加变性剂的、可作为燃料用的无水乙醇。变性燃料乙醇是以淀粉、糖质为原料，经发酵、蒸馏制得乙醇，脱水后，再添加变性剂改性而得。将变性的燃料乙醇与汽油调和组分油调配，生产出车用乙醇汽油。本项目是在传统恒沸精馏工艺基础上，结合热泵技术发展而成的，提出的热泵恒沸精馏生产燃料乙醇新工艺，将蒸馏塔的塔顶蒸汽加压升温后直接用作塔底再沸器的热源，不需要塔顶要冷凝器，也不需要锅炉供热系统以及循环泵等公用工程，整个物流系统全封闭操作，生产成本大大降低，工程总投资费用降低，还可以副产原料乙醇的水分，实现零排放，达到了经济节省环保三重效益。技术领先燃料乙醇的生产方法很多，燃料乙醇的大规模生产主要采用恒沸精馏、萃取蒸馏和现代分子筛三种方法，这三种大规模生产方法各有利弊。传统的恒沸精馏燃料乙醇生产工艺，产量大、质量好、生产稳定、技术成熟，其能耗低于萃取蒸馏法，比目前推广应用的分子筛制取法操作成本更低，其缺点主要是能耗仍然不太理想，且夹带剂在生产操作不当时会引起环境污染。项目可行性分析国家经贸委、国家计委等八部委联合发文（国经贸技术2002174号）决定在黑龙江和河南省局部地区进行车用乙醇汽油使用试点运行，试点周期为12个月，2003年6月30日前完成试点工作，通过车用乙醇汽油在局部范围内的使用，总结经验，发现并研究解决使用中遇到的问题，在此基础上，提出完整、科学、可靠的车用乙醇汽油使用试点运行总结报告，形成生产、储运、销售、使用车用乙醇汽油的成套技术措施和管理办法，为下一步推广应用和制定政策、法规提供依据。2001年，我国政府又把“大力发展汽油醇”产业列入“十五”计划当中。国务院已批准在东北、中原等省粮食基地建设几个10万吨级以上的燃料乙醇生产基地，这为我国的粮食转化找到一个很好的途径。项目总投资万元基建费设备费成果转让费流动资金其他1，50010045010080050厂房/办公面积及人员要求M2100M2，人员要求操作工人46人预计年产量5万吨年销售额万元16，000成本万元14，000利润万元850合作项目年投资回报率投资回收期年1年建筑围护结构热工测试仪负责人王沣浩所在院系人居环境与建筑工程学院建筑能耗占我国当前社会总能耗的1/3左右，且随着建筑总量的增加和居住舒适度的提升呈急剧上扬趋势。我国既有建筑中99都是高能耗建筑，同时每年新建的约20亿平方米建筑中高能耗建筑占90以上，建筑节能被认为是缓解经济发展与能源短缺矛盾的有效方式。造成我国建筑能耗高的主要因素是围护结构的保温隔热性能差以及采暖（制冷）系统效率低。围护结构的性能是最根本的因素，它是判定建筑是否节能的重要依据，也是既有建筑节能改造的基础。建筑节能是一个全世界关注的话题，而我国节能工作起步较晚，水平较低，建设部虽然颁布了很多节能设计标准，但是从实际调查中发现节能收效甚微，这与检测工作有着必然的联系。2003年，建设部颁发的建筑节能“十五”计划细要提出建筑节能标准体系规定检测采用具有权威性的热流计法，但由于检测方法的一维稳态传热假设，使得检测必须在采暖期进行且室内外温差要维持在15以上，平均法处理检测结果也要求检测期间天气变化不能太大，苛刻的检测条件使之在建筑节能工程管理领域进行现场检测时受到很大的限制。目前建筑外围护结构热阻检测方法主要有热流计法、热箱法、红外热像法等。由于测量时多采用稳态工况，并且忽略了环境因素的影响，使得这些方法应用于围护结构现场检测时误差较大。本项目针对最适合现场检测的热流计法，以围护结构内部热量迁移过程为背景，研究太阳辐射、风速、温差等环境扰量对建筑围护结构检测的影响，研究内容涉及热工测量、有限元理论、反应系数法、传递函数法、数值计算方法以及计算机仿真等多门交叉学科。本项目的研究主要针对建筑围护结构在自然条件下的现场测量，对建筑物能耗分析及建筑节能都具有重要的意义。技术创新性和领先性1、目前热流计法现场检测围护结构热工性能要求检测在采暖期进行，以保证检测期间的温差维持在要求范围内。非采暖区和采暖区非采暖期竣工的建筑无法检测，本项目研究围护结构热量迁移的过程，降低热流计法对温差的要求，在较小温差的情况下提高检测结果的准确性。2、热流计法检测多采用平均法处理检测结果，为保证检测结果的可靠性要求检测期间避开温度气温剧烈变化的天气，检测持续时间不应小于96H。本项目采用有限元法与导热方程结合，建立围护结构传热的动态响应分析法，在检测期间温度变化的情况下提高检测精度，缩短测量时间。3、本项目对建筑围护结构进行现场测量的同时考虑了环境因素，如风速、辐射、围护结构表面温差对检测的影响。以往对围护结构进行检测时仅仅考虑了围护结构表面的温度和热流，建立它们之间的关系，忽略了其它环境因素的影响。本项目将这些因素考虑进去使得测量结果更为准确。市场及效益分析我国城乡既有的约400亿平方米建筑中，只有32亿平方米得房屋为节能建筑，每年新建建筑中90以上也达不到节能标准。我国单位建筑面积能耗是相同气候条件下发达国家的35倍，这与节能技术应用推广缓慢有关，但也与建筑节能检测技术落后等有关。我国正在广泛实施禁止粘土实心砖的使用，新型建材不断涌现，产品种类繁多，需要合理的诊断检测，同时大量既有建筑的节能改造也离不开围护结构的现场测量。本项目可以提高围护结构热阻现场检测的准确性，拓宽热流计法现场检测的适用范围，使其适应范围拓展到非采暖区和采暖区非采暖期进行检测，为我国建筑节能检测提供理论基础和技术支持，同时为我国节能既有建筑的节能改造提供检测依据。合作条件1具有相应经营资质的法人实体及自然人；2具有一定的资金，经营管理经验和市场开发能力；3有固定的经营场所和较完善的办公环境；4有良好的信誉基础，且高度认同威尔龙的品牌价值和理念；5对节能检测市场前景看好，愿与携手共同开拓市场。移动式地源热泵埋地换热器性能测试车设计负责人王沣浩所在院系人居环境与建筑工程学院地源热泵系统具有机组性能系数高、节能效果好、利用可再生能源、系统简单、运行费用低等优越性，是21世纪以节能和环保为特征的具有发展前途的绿色空调技术，地下换热器性能对地源热泵的整体性能起着决定性作用，因此测试地源热泵地下换热器换热性能对地源热泵设计、改性和评价至关重要。目前的现场测试需要很多仪器和设备，每测一个地下换热器，均需重新搭建试验台，且实验场地与实验室有一定距离，搬运如此多设备也非常不方便，浪费时间、浪费人力和财力。为改进这些缺点，本项目将地下换热器测试平台进行集成，并做成移动测试车的形式，对不同的地下换热器只需进行测点布置，即可快速进行测量。该测试车的特点如下（1）软硬件同时具备，操作方便。测试所用的仪器和设备均集成于车内，且带有相关软件，可直接读取和记录测试数据；（2）体积较小，移动较为方便，非常适合于规模化测试；（3）成本合理，所用材料、仪器设备均可方便从市场获得。目前国内未见相关测试车的报道。因为国家对地源热泵的有效引导以及目前地源热泵在国内的发展状况态势良好，可以预见该移动测试车会在市场上较受欢迎，效益巨大。合作条件希望对方对地源热泵技术有所了解。基于微分光技术的新型瓦斯检测技术与推广应用负责人王海容所在院系机械工程学院精密工程研究所1、项目简介针对矿井瓦斯安全与预警系统的需求，本项目提出采用硅微分光技术的红外吸收法对矿井常见有害气体如CH4、CO等进行精确可靠的测试，研制成功新一代具有自主知识产权，能够适合矿井粉尘多、潮湿、易燃和易爆等特点的检测与预警系统。主要研究工作包括根据危险气体的红外谱特性，在中红外谱段确定合适的本征吸收峰，研制相应的基于MEMS技术的硅微闪耀光栅；设计微准直系统，与硅微闪耀光栅组成红外微分光系统，实现红外二极管光源在CH4、CO等的吸收峰波长的单色或极窄带宽红外光的输出；研制低功耗放大与报警电路、吸收气室，进而与微分光部分组成测试与预警系统；对被测气体进行实际测试，并最终形成能够可靠工作的样机，通过鉴定，在实际工况达到稳定工作两个月以上的要求。该项目所涉及的硅微闪耀光栅分光技术比现有的非分光红外吸收法、光干涉以及传统的生化方法具有明显的技术优势，将可避过国外现有专利，形成具有原创性的成果。同时本项目所采用的微分光技术也将对汽车尾气检测、室内气体检测技术的发展具有积极的推进作用。2、技术创新性和领先性采用硅微闪耀光栅的微器件分光技术进行矿井甲烷、一氧化碳等气体的检测与预警，比NDIR技术、光干涉法和现有其它光学技术以及传统生化技术有着明显的技术上的优势微分光器件使MEMS技术加工的硅微闪耀光栅,在批量加工下单件闪耀光栅的成本可以很低,从而降低CH4、CO检测与预警系统成本分光后获得甲烷和一氧化碳本征吸收波长3433M、465M进行测试，从而具有更高灵敏度，并降低了其它气体对测量结果的干扰；采用红外LED、微准直系统、微分光器件和低功耗的检测电路使系统体积减小,功耗降低；3、市场及效益分析项目的市场需求分析目前MEMS（微机电系统）技术的发展，使很多小器件在大规模加工下成本很低。基于硅微加工的光栅、闪耀光栅等典型微光学器件，可以通过MEMS技术大规模加工，这些器件可以进行分光、滤光等功能，因此可以在红外吸收器件中得到广泛应用。该项目的实施不仅能够提供新一代基于微分光器件红外吸收的煤矿瓦斯的可靠检测与预警原型系统，由于硅微闪耀光栅的批量加工成本低的特点将可使该原型系统变成实用的工业化产品，进而带来明显的社会效益和经济效益。所以，该项目作为下一代矿井安全检测技术，如能替代目前所用光干涉或化学原理的检测设备，将可产生可观的市场需求量。项目的效益分析目前矿井安全已经社会问题，而相关密切相关的安全检测与报警系统，相比国外技术仍有差距。现在国内已经有各种瓦斯检测系统，即有传统的化学原理，也有现有光电原理。但在精度、可靠性上仍需改进。非分光红外法NDIR，它利用某些待测气体对特定波长的红外辐射能的吸收程度不同来测定该气体的浓度。在基于分光的最新的瓦斯检测系中，使用电调制红外光源，比传统方法中的机械调制部件具有体积小、响应时间快的优点；同时采用高精度干涉滤光片及单光束双波长技术，配合易拆卸的镀膜气室，可以实现CH4等等气体的实时高精度测量。目前该类产品已经成为标准产品，国外有几家公司生产相关的检测仪器，如美国REA，但其产品的红外检测部分、滤波膜片仍需要国外公司进口。从自主产权来看，国内产品实际上缺乏一个“芯”。而采用35M之间的分光技术，将可产生比较强的CH4气体的本征吸收峰的近似单色的红外光。通过微分光技术，红外吸收所用光的波长更精确，带宽更窄，从而使测试结果更准，更可靠。该方法将用于矿井安全检测与报警，可以提高产品精度，大幅提升产品附加值，增加产品竞争力。该项目的成果将避开国外在NDIR方面的专利，产生具有独立知识产权的产品，形成真正的中国制造技术。为提升我国矿井安全生产打下坚实的基础。该项目的实施不仅能够提供新一代基于微分光器件红外吸收的煤矿瓦斯的可靠检测与预警原型系统，由于硅微闪耀光栅的批量加工成本低的特点将可使该原型变成实用的工业化产品，从而还带来丰厚经济和明显的社会效益。此外，该原理还可用于汽车尾气测试系统、环境检测、家用安全报警装置、办公室环境检测、其他危险气体检测的场合。对于任何一个应用场合而言,都将产生新的产品，进而产生巨大的经济效益。3、推广应用前景分析从产业化角度看中国与发达国家的主要差距在于缺乏核心技术的自主创新能力，特别是在芯片级和系统级。本课题开发出具有自主知识产权的基于硅微闪耀光栅CH4气体的检测与预警系统，完成系统设计、加工、测试过程，形成完整技术方案。由于准直、分光、检测电路等系统可独立生产另外，这种独立完成加工工艺流程制定和测试，保证系统的性能稳定性，将加快该技术的研究和产业化进程，为最终的大规模产业化打下坚实的基础。作为更广泛的推广，该技术实现NDIR方式适用气体的精密测量，如HC,CO2,CO等气体，因此具有多种场合的应用价值。4、合作条件要求该项目的实施不仅能够提供新一代基于微分光器件红外吸收的煤矿瓦斯的可靠检测与预警原型系统，此外，该原理还可用于汽车尾气测试系统、环境检测、家用安全报警装置、办公室环境检测、其他危险气体检测的场合。同时，并与应用场合相对应的公司或企业进行合作。数字式电力设备局部放电测试仪负责人徐阳所在院系电气学院随着现代测试技术的发展，数字化的局部放电检测已经成为IEC与国家标准的要求，其逐步取代模拟式的局放成为可能。本项目所研制的数字化电力设备局部放电测试仪采用FPGA技术与虚拟仪器技术，实现局部放电的视在放电电荷量及其对应的相位、放电次数等多参数的测量。所检测放电脉冲时间分辨率小于10S；可显示工频周期放电图、二维（Q,N,NQ）及三维（NQ）放电谱图，并提供放电趋势分析、历史查询及打印报表等功能，亦可以定时自动启动监测，实现整个监测过程自动化，测试结果可通过网络实现远程通讯。高灵敏度MSM型ZNO基日盲紫外探测器负责人张景文所在院系电子与信息工程学院项目简介由于地球大气层中的臭氧对200290NM波段紫外光的几乎完全吸收，形成所谓的“日盲区”，此时，导弹羽烟的紫外辐射在微弱的紫外背景下就容易显现出来。因此，紫外告警系统可以在比较干净的背景中探测导弹羽烟的中紫外辐射，降低了信号处理的难度，使虚警率大大降低。日盲紫外探测可广泛应用于战术导弹目标的预警探测和战场上的短距离紫外秘密通信，可用于空载、舰载或地面探测预警系统，也可以用于紫外天文和紫外星敏感器，也同时可用于灾害天气预报、火灾监测、紫外环境监测、海洋石油溢油监测、公安指纹鉴定等探测。研究已证明ZNO基光功能材料相比GAAS、GAN、INP、SI、SIC等化合物半导体具有更好的空间抗辐照特性，其空间抗辐照特性是GAN基薄膜材料的上百倍。本项目开发出了一种新型抗辐照的、可靠性高、寿命长、成本低、可单片集成的MSM型ZNO基日盲紫外探测器。相比常规的SI基紫外探测器其灵敏度可提高两个数量级。技术指标在5V偏压下，对啵长为285NM的紫外光响应灵敏度优于2200A/W，暗电104，响应速度优于30NS。技术创新性和领先性拥有自主知识产权，已经申报相关专利。主要是工艺的创新，目前所开发出的探测器其各项指标均优于其它各类半导体紫外探测器，其抗辐射性能稳定。进一步采用ZNO纳米线做活性有源层，将有希望实现单光子探测灵敏度，将替代昂贵的紫外光电倍增管。与国内外同类产品比较美国实验室灵敏度1800A/W（5V偏压，365NM）；印度实验室灵敏度600A/W（5V偏压，365NM）；我们实验室灵敏度2200A/W（5V偏压，365NM）。市场及效益分析下面以其在军事方面的用途为例分析其经济效益本项目器件的开发成功必将提升我军在导弹预警方面的作战能力，更新现有的武器装备，不但可以使紫外探测装置实现完全日盲、低电压、高灵敏、高可靠、轻型化和长寿命，而且将大大降低武器装备的制造成本。常规的导弹告警系统是由滤光片和光学组件、图象增强器组件、光纤探头和一个电荷耦合器件探测器组成。该装置探测过程复杂，能量以光子形式从目标进入告警系统，将能量聚焦到光电阴极，同时将无关的波长滤掉。光电阴极将光子转换成电子，然后打到图像增强器。该图像增强器通过MCP大约一百万个因子放大这些输入电子，使上百万个电子成束离开图象增强器。这些电子随后打到荧光屏,再将它们转换成光子。这些光子由荧光屏发射出来，然后进入光纤光锥，图像增强器的输出直径与电荷耦合器件探测器的输入直径相匹配。这些光子随后被电荷耦合器件探测到后转换成信号，传送给处理算法。信息处理过程中，除了探测效果外，最重要的应是设备的成本。每套电荷耦合器件与图像增强器成本价各接近4000美元。滤光片及光学组件初样成本为9000美元，批量成本目标为每套40005000美元。而使用ZNMGO等宽带隙化合物，可以做到完全日盲，无需昂贵的大的硫酸镍单晶滤光片单晶，它取代了目前的光学组件，图象增强器含高压电源与电荷耦合器件。替换后的光学组件将是一元或二元组件，采用一些外来材料，作为目前设计的一部分。它们仍需具有某种滤光特性，但研制成本低、开发更为简单。图像增强器、光纤光锥以及电荷耦合器件均被单一的探测器取代。探测器比目前使用的电荷耦合器件成本还要低,光学元件的成本由4000美元降至500美元。结果每套探测器的生产成本节约将超过7000美元。可见这一项目的开发具有可观的经济效益。合作条件要求采用技术入股方式，共同开发经营，预计投资500万元柔性全透明场效应薄膜晶体管开关阵列负责人张景文所在院系电子与信息工程学院项目简介薄膜晶体管（TFT）被广泛用于驱动电子纸、LCD、有机EL显示屏。作为TFT材料，透明氧化物半导体（TCO）受到研究者和显示屏生产厂商的瞩目。TCOTFTS相比非晶硅和多晶硅TFT由于具有高电子迁移率、高电导、生长温度低和高透光性已经成为当前的研究热点之一。基于单晶和多晶的ZNO、SNO2、IN2O3TFT相继被报道。对于柔性显示器件来说，非晶态氧化物TFT由于具有常温生长、薄膜光洁度高、低应力、兼容性好和可大面积生长的优势可能今后柔性平板显示TFT驱动开关阵列的首选材料。当前在TFTLCD和TFTOLED中，其开关元件主要采用非晶硅薄膜晶体管ASI和多晶硅薄膜晶体管PSI。ASITFTLCD由于具有制备工艺简单，漏电流小等特点，应用最广、发展最快、工艺最为成熟的一种显示器件。但是随着液晶显示器向着高清晰度和大显示容量发展，像素元尺寸越来越小，为了保证足够高的开口率，要求TFT的尺寸更小。同时，由于像素密度的增加，单元像素的充电时间更短，这样就要求提高TFT的充电能力，即更大的TFT开态电流。而目前ASI材料的迁移率和掺杂效率较低，不能满足小尺寸、高充电能力TFT的要求。另外非晶硅材料有很强的光电效应，从而降低TFT的关态电阻，影响液晶像素的电荷存贮特性。正是因为非晶硅薄膜晶体管存在上述问题，九十年代后期人们把注意力转移到多晶硅材料，多晶硅的载流子迁移率比ASI高12数量级。这就使得PSITFT的响应速度快，图像数据写入速度快，更适于大容量的高频显示。同时，TFT的尺寸可以缩小，提高器件开口率。还可以利用PSICOMS电路制作液晶显示阵列的外围驱动电路，解决了高密度引线的困难等问题，使显示区域与周边驱动电路集成一体化。和ASI相比，SI抗光干扰能力强，省去了遮光层。但是PSITFT目前存在两个问题，一是TFT的关态电流较大；二是高迁移率多晶硅材料低温大面积制备较困难，工艺上存在一定的难度，因此人们在不断地寻找性能更加优良的材料体系。同样，有机EL显示技术也是当前科技界和产业界普遍看好的一种很有前途的显示技术，但SITFTOLED同样也存在所发出的大部分（7090）光的被SITFT遮挡的现象。而OLED的亮度与其注入电流成正比，所以为了提高其显示亮度，注入电流将增大，而电流增大会造成发热增加，导致器件失效加速。如果采用低温生长工艺在柔性基底上实现全透明氧化物半导体TFT将会有效地改善其不足。柔性电子显示由于具有超薄、重量轻、省电、可折叠和良好的性能特点，亦成为当前超薄显示的发展主流。但是由于传统的TFT驱动开关阵列迁移率低350），难以与柔性电子显示所用的基底和材料兼容。因此开发与之兼容的柔性基底上全透明氧化物半导体TFT开关阵列成为当前的迫切需求之一。主要功能采用ZNO薄膜材料做透明TFT则可避免硅基TFT的缺点，实现高开口率、高迁移率的LCD和OLED平面显示。避免光电效应，降低能耗，无毒环保。例如用于笔记本电脑和手机可以大大延长其工作和待机时间。技术指标初期可以开发一些适用于小屏的ZNO基板玻璃。TTFT沟道宽度为10M，长度为20M，载流子迁移率大于80CM2VS1，开关电流比为108，阈值电压为5V，透光效率大于85。技术创新性和领先性拥有自主知识产权，已经申报相关专利。工艺上利用NH3的N元素补偿ZNO中的背景电子浓度，从而改善TTFT的综合特性，得到了很很好的ZNO基TTFT。这点我们在国际上属于首创技术。市场及效益分析开发新型全透明TTFET可以极大地改善LCD和OLED的开口率，节约能源，改善LCD和OLED的性能。高清晰、大容量化的LCD、OLED和可折叠平板显示有很大的市场需求，因此本项目的开发成功必将带来很大的经济效益。合作条件要求采用技术入股方式，共同开发经营，投资规模2000万元。化工介质离心压缩机负责人席光所在院所西安交通大学能源动力学院在化工介质多级离心式压缩机核心技术中，高性能小流量B2/D2001，流量系数2R015基本级技术是最为薄弱的领域之一。我国70年代末期从国外引进技术中，这类压缩机级多变效率在4552之间。而在国外，该类压缩机的级多变效率已提高到5565。小流量基本级是石化行业大型多级离心压缩机无法回避的技术，这方面技术的落后会导致整台机器节能水平的大幅下降，使之失去竞争力。本项目的目的就是以化工介质离心压缩机小流量基本级为研究对象，打破传统的设计方法，建立以全三元粘性流场分析与控制为基础，各部件（叶轮、扩压器、弯道、回流器）整体优化设计的新一代设计理论。继而开发出56个不同参数范围的小流量基本级，其效率水平优于国际先进水平，大幅度提升我国化工介质离心压缩机的技术水平。西安交通大学自70年代开始就直接参与了年产52万吨尿素装置的引进及后来的国产化工作。独立地开发出了化工介质多级离心压缩机气动优化设计软件，化工介质三元叶轮设计软件，离心叶轮内部三维粘性流场分析软件。在国家教委重点课题和安庆石化股份公司二氧化碳压缩机高压缸增产节能改造项目地支持下建立了国内唯一的中高压闭式循环化工介质离心压缩机试验台，开展了二氧化碳高压缸叶轮，原料气压缩机的实验研究工作，积累了丰富的资料。申请者所在的流体机械及压缩机国家工程研究中心具有5轴联动数控加工中心和10BAR真空焊接设备，可为实验件的加工提供良好的条件。H型空气压缩机负责人王尚锦、贺润普所在院所西安交通大学能源动力学院H型压缩机又名整体齿轮增速组装型离心式气体压缩机。目前这类离心式压缩机广泛应用于空分装置、石油化工、采矿业和制药业。国内近20年大多仍采用进口机组，国内数家鼓风机厂也有产品推出。但与进口机组比较，在技术性能上尚有相当差距，故用户大多优选进口机。因此加强这类机组研制，推出自己的产品势在必行。H500型空气压缩机是在原国产机器（原机型号H50065/097）的基础上的改型机器，是为4500M3/H空分装置配套用的空气压缩机；改造后的机组克服了老机组长期存在的能耗高、流量达不到设计要求，尤其是机组振动大，停机检修频繁的老大难问题。赛尔公司完成的该类机组（DH500）的改造中采用了王尚锦教授发明的“全可控涡”三元叶轮转子技术，改造设计中保持了原有机组安装的轴向尺寸不变，机壳不变，原动机不变，通过利用特有的技术，提高机组的效率和转子稳定性来达到改造旧机器，满足用户新的要求的目的，深受企业的欢迎。该机组的主要参数为进口容积流量785M3/MIN，进口压力0097MPA出口压力065MPA，轴功率2500KW进口温度3512级转速10370R/MIN，34级转速12892R/MIN。赛尔公司完成改造的DH63型空气压缩机是在原国产机器DH63型机器基础上的改型机器配套设备，已稳定高效运行2年有余，获得用户高度评价。由赛尔公司研发的GH2430型整机（进口压力05MPA、出口压力294MPA、进口流量18500NM3/H、电机功率1600KW），生产已完成，正在组装调试中，该机组的成功运行将大大提升国产压缩机在本领域的竞争力。年产30万吨合成氨装置CO2离心压缩机负责人王尚锦、贺润普所在院所西安交通大学能源动力学院CO2离心压缩机是年产5254万吨尿素装置的关键设备。这些装置在国内约有30余套在使用，它们大多是20年中后期人国外引进的部分是由沈鼓厂用意大利新比隆技术生产的产品。这些CO2离心压缩机大多已使用近30年，它们为中国的大化肥事业做出了巨大贡献。综观世界CO2离心压缩机产品的情况，大多数仍源于意大利新比隆技术。虽经各国的厂家改进而形成其自已的产品，但仍难脱胎新比隆的印迹。西安交通大学王尚锦教授应用其“全可控涡”三元理论研发的CO2离心压缩机，是基于以CO2气体（真实气体）做的模型级试验数据作为原型，经模化设计出产品叶轮。这是目前国内唯一拥有这种手段的自立自主知识产权的产品。它已居国内大化肥厂获得成功应用。实践证明其气动性能优于国外产品，为中国石油化工总公司安庆分公司研制出CO2离心压缩机（低压缸整机和高压缸转子气动组件和内缸）已在安庆安装投运，通过教育部组织的科技成果鉴定会，获得高度评价，该项成果荣获2004年度教育部提名科技进步一等奖。CO2压缩机属于高转速、高压比、小流量、重气体压缩机，无论是气动设计还是制造工艺都有较大的技术难度。西安交大赛尔机泵成套设备有限责任公司历经十余年的研究、开发，已完全掌握了这项技术，并将科研成果成功的转化为具有自主知识产权的技术和产品，为中国大化肥事业做出了贡献。国内共有30套大型尿素装置正在运转，大多数机组已运转达30年，很快面临新一轮技术改造和机组的更新换代。良好的市场前景，为中国自己的CO2压缩机提供了展示这项技术的大舞台，真可谓机不可失，失不再来。我们决心抓住这次机遇，做出中国品牌。热冲击安全分析技术负责人陈听宽罗毓珊所在院所西安交通大学能源动力学院反应堆压力容器是核电站最关键的设备，而且是不可更换的设备，因此必须保证其在核电站60年的寿期内绝对安全可靠。当反应堆系统发生失水事故时，必须立即启动紧急安注系统向反应堆注水。在我国新的百万千瓦大型核电站反应堆设计中采用了直接安注的方式，即将安注管直接连接到压力容器，与原先采用的在循环水主管道上间接安注的方式相比，可将三回路系统改为二回路系统，既可保证安注流量，安注的响应也更为灵敏。可是这种注水方式存在着严重的热冲击问题，制约着这一技术在核电技术中的应用，因此世界上各主要工业国家近年来对直接安注热冲击的研究十分重视，正在进行详细的试验和理论研究，开展这一研究对保证大型核电站的安全有着非常重要的意义。本项目首次针对百万千瓦级先进堆压力容器直接安注这种几何结构型式，对安注时的承压热冲击进行了系统、深入的流动可视化、瞬态传热与流动特性和高温高压下瞬态温度变化的试验研究以及三维数值模拟研究。研究中开发了专门的热流密度计，为确定流体与壁面间的瞬态传热系数提供了新的测量手段。对反应堆压力容器安注接管和下降腔这种具有复杂边界结构的构件内为单相及两相工质流动进行了三维数值模拟，从理论上分析了流动结构对构件温度分布及热应力的影响。本成果于2002年4月通过教育部主持的鉴定，鉴定意见认为该项目试验研究与理论计算难度大，所得结果十分宝贵，具有重要的学术意义。该项目的研究具有开拓性，填补了国内空白，达到国际先进水平。本项目的研究结果已应用于我国CNP1000核电站、秦山核电厂二期600MW由日本设计的反应堆压力容器安注热冲击分析计算中。本项研究对保证核电站的安全有重要意义。并且本项目除在核电站具有重要意义外，在火电、石化等各类换热设备中均有重要意义。此外，在燃气轮机气膜冷却等领域也很重要，因此本项目的研究具有非常广泛的应用价值，可推广应用于其它热力设备的热冲击安全分析计算中，对保证其安全可靠性有重要作用。高效节能传热表面的研制负责人陶文铨何雅玲所在院所西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室、能源动力学院本项目产品应用于换热器中如压缩机中冷器，可用于能源、动力、石油、化工、制冷和空调等国民经济支柱产业。本成果是换热器中空气侧的传热强化技术。本项目从传热学基本原理出发，并结合传热与流动的数值模拟方法，对翅片表面强化措施的布置位置提出了两个布置准则，使强化传热措施能布置在有效的位置，可以实现传热增加的倍数大于阻力增加的倍数。该成果已于2004年12月通过教育部组织的专家鉴定，鉴定委员会一致认为，该成果发展了强化传热的场协同原理，在管外强化传热的设计原理和准则上有所突破，已形成的具有完全自主知识产权的新型换热技术，具有广泛的工程应用前景。该项成果总体上达到了国际领先水平。强化传热表面的性能特点通常对强化传热技术而言，强化传热时并不意味着一定节能，传热强化后传热增加的倍数一般要小于阻力增加的倍数，本项目提出的强化传热措施，