01. 成果简介 质子交换膜燃料电池具有高比功率、可快速启动、无腐蚀性、反应温度低、氧化剂需求低等优势，是当前燃料电池汽车的首选，然而，针对目前质子交换膜燃料电池系统设计和控制，还存在以下问题： 1. 在考虑零下低温条件下电堆快速暖机的前提下，实现最优增湿效果，是燃料电池系统设计的一个挑战； 2. 由阳极与阴极两侧压差波动造成的燃料电池质子交换膜机械损坏、以及由燃料电池的高电位造成的燃料电池多孔碳纸化学腐蚀，是限制燃料电池寿命的重要因素； 3. 当燃料电池汽车进入隧道或者地下车库等封闭空间时，由于阳极吹扫而被排出的氢气会在该密闭空间上方聚集，产生安全隐患； 本成果提供一种能够实现阳极再循环和阴极排气再循环的燃料电池系统设计，以及相应的气体压力随动控制、气体湿度多模式控制和输出电压钳位控制，可精确控制进入电堆的氢气/空气压力、总流量、温度、湿度和氧含量等参数，具体如下： 1. 燃料电池系统对进气湿度要求较高，只有在最优增湿条件下，才能实现最高输出效率，为了实现对进气湿度的控制，目前主要由外部增湿和自增湿两种系统，前者低湿环境条件下电堆增湿效果较好；后者取消了外部增湿器，加快了零下低温条件下电堆暖机过程。本成果采用阳极+阴极双循环系统，在小负荷工况下，增大阴极循环程度，充分运用阴极生成水对燃料电池进气进行加湿；在中高负荷下降低阴极循环程度，而增高阳极循环程度，避免由于进气流量过大引起的阴极循环泵功率消耗过高的问题。兼顾低湿环境条件下提高电堆增湿效果与零下低温条件下电堆暖机过程，提高电堆效率； 2. 首先，进入燃料电池电堆的气体流量与气体压力存在一定耦合关系，导致阳极与阴极两侧气体压力将随着燃料电池发电系统的输出功率变化而变化，由此引起的阳极与阴极两侧压差波动会对燃料电池内部的质子交换膜产生机械损坏，本成果采用阳极+阴极压力快速随动控制，从而降低由压力波动造成的机械损坏；此外，在怠速或小负荷时，燃料电池的高电位会对燃料电池内部的多孔碳纸造成化学腐蚀，为此，在怠速或小负荷时，本成果通过增大阳极循环程度，降低燃料电池电位，实现对电压的钳位控制，从而降低由高电位引起的化学腐蚀；综上所述，本成果通过阳极+阴极压力快速随动控制和电压钳位控制，延长电堆寿命； 3. 由于氮气和水的浓差扩散作用，燃料电池阳极侧都会出现氮气累积和液态水水淹现象，引起燃料电池性能下降，因此需要定期对阳极侧进行吹扫，将累积的液态水、氮气与未反应的氢气一起排出。本成果在阳极出口处增加了燃料电池小面积单片，用于处理尾排氢气，从而实现燃料电池系统氢气零排放，保障燃料电池系统的运行安全。 燃料电池双循环系统02. 应用前景 本成果可应用于质子交换膜燃料电池领域。03. 知识产权 本成果涉及9项发明专利。04. 团队介绍 项目团队主要研究方向新能源汽车动力系统，团队成员包括欧阳明高、李建秋、杨福源、王贺武、卢兰光、李希浩、徐梁飞、杜玖玉、韩雪冰、冯旭宁等，课题负责人为李建秋，获得国家技术发明二等奖两项，北京市科学技术一等奖一项、中国汽车工业技术发明一等奖一项，论文发表200余篇。项目团队深度参与了中国新能源汽车的战略规划、科技研发、国际合作、示范考核和产业化推进的全过程，培育出多家学生创业型高科技企业，为中国新能源汽车跻身世界先进行列作出了重要贡献。05. 合作方式 技术许可。06．联系方式 邮箱： zhangyan2017@tsinghua.edu.cn

1. 痛点问题 由于绝缘栅双极型晶体管（IGBT）具有驱动功率小而且驱动电路简单、开关速度快并且损耗小、饱和压降低、耐压高、电流大等优点，在柔性直流电网中得到了广泛的应用，现有的MMC换流阀装备均是采用IGBT开关器件进行设计。事实上，IGBT于二十世纪八十年代初诞生，在九十年代得到飞速发展。然而传统的焊接式IGBT容量较小、可靠性较低且失效后呈断路特性，因此早期的IGBT主要应用于中低压领域，直至压接式IGBT诞生之后才开始在高压、大功率电力电子换流器当中得到应用。IGBT器件的容量从最早的600V/6A级别逐渐提升，迄今为止已经达到了4.5kV/3kA的水平。IGCT诞生于1996年，由于其核心GCT芯片是由晶闸管改进而来，因此天然具备晶闸管大容量、高可靠性的特点。IGCT器件在2000年便已经达到了4.5kV/4kA的水平，相比之下压接式IGBT直至2012年才达到相同的功率等级，随着六英寸IGCT器件在未来投入使用，IGCT在容量上仍将对IGBT保持较大优势。 另外，尽管IGBT优势突出，但是相比电流型器件，仍然存在通态压降大、可靠性低、制造成本高等问题，具有很多改进的空间。尤其是在海上风电柔性高压直流输电系统中，所使用的开关器件数量非常大，若能改进IGBT器件的特性，进一步提高效率和可靠性、减小成本，将会具有巨大的吸引力和应用前景。 2. 解决方案 模块化多电平变换器（MMC）的多电平调制大幅降低了功率器件开关频率，为集成门极换流晶闸管（IGCT）的应用带来了契机。相比IGBT，IGCT的通态压降和成本可降低达到1/3以上，并且IGCT具有非常强大的浪涌电流、短路失效和防爆能力，无需增加辅助电路便可实现冗余和防爆，确保柔直输电系统免维护的高可靠需求。该技术实现更高电压、更大功率、更高效率和可靠性的柔性直流输电系统具有重要意义和广阔的应用前景。

本发明公开了一种动态 MPLS 卫星网络中的标签交换方法，包括步骤 1：标签分发协议过程中的对 等体发现，其具体实现是通过 Hello 消息邻居的实时更新进行对等体发现；步骤 2：建立与维护标签分 发协议的会话；步骤 3：建立与维护标签交换路径。利用本发明提供的卫星 MPLS 网络中的标签交换方 法，能够有效地解决 MPLS 标签交换路径上因为卫星通信网络的链路环境、网络拓扑结构变化所导致的 卫星链路断开从而使数据无法转发的问题，能够很好的适用

Ø  成果简介：在湿法冶金中用于同时含有三价和二价金属离子的三价金属或二价金属的富集，浓缩和提纯。Ø  项目来源：自行开发Ø  技术领域：新材料Ø  应用范围：在湿法冶金中用于同时含有三价和二价金属离子的三价金属或二价金属的富集，浓缩和提纯。Ø  现状特点：目前已完成实验室模拟样品的分离和富集。Ø  技术创新：采

一、产品简介        光纤通信作为一门新兴技术，它具有容量大、中继距离长、保密性好、不受电磁干扰和节省铜材等优点。近年来发展速度快，已被广泛应用到军事通信、民用通信等各种领域，是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。在光纤的使用过程中，光纤线路的耦合对于其中光功率的传输至关重要。其中存在着两种主要的系统问题：1、如何从多种类型的发光光源将光功率耦合进一根特定的光纤；2、如何将光功率从一个光纤发射出来后经过特定的装置耦合进另外一根光纤。光无源器件是光纤通信设备的重要组成部分。它是一种光学元器件，也是其它光纤应用领域不可缺少的元器件。该实验仪重点介绍了常用的光无源器件的相关参数及测试方法。为此公司研制出本实验系统，让学生了解和认识光纤耦合的相关参数和特性、光无源器件的相关参数及测试方法等，通过实验平台的搭建，可以让学生更深刻的了解，也能锻炼学生校准光路等方面的动手能力，是学校金工实习（工程实习）与工程检测的不二之选。 二、实验内容 650nm激光器与光纤耦合实验 1550nm光纤激光器与光纤耦合实验 相同模式光纤之间耦合实验 不同模式光纤之间耦合实验 光源与显微物镜及准直器耦合特性对比实验 光纤转换器测试实验 光纤变换器测试实验 光纤耦合器测试实验 光纤隔离器特性测试实验 波分复用器和解复用器测试实验 可调光纤衰减器测试实验 光纤机械光开关特性测试实验 光纤偏振控制器特性测试实验 光纤偏振分束器（PBS）性能能参数测试实验 不同种类光纤、光缆及光器件认知和操作实验 熔接机原理及使用实训操作实验 剥纤、清洁、切纤及光纤接续实训操作实验 手动模式下，光纤熔接实训实验 自定义模式下，光纤熔接实训实验 光纤端面处理基本操作实验 光纤耦合技术基本操作实验 光纤耦合技术基本操作实验 光功率耗损法对光纤熔接质量测试 三、实验配置参数 1、光源：波长1310±20nm，1550±20nm；输出功率：1-2.5mw，连续可调；输出端口：FC/PC；稳定性＜0.5db（5h）；光源类型：LD光源； 2、光功率计：波长范围800-1700nm；输入接口：FC 校准波长：1550nm,1310nm； 3、偏振控制器：插入损耗＜0.05dB；消光比＞40dB；回波损耗＞65dB； 4、光纤机械光开关：插入损耗：1310/1550  P1→P2 0.56/0.54 dB ，P1→P3 0.53/0.47 dB ;回波损耗＞50dB ；开关速度：≦8ms ； 5、高隔离度光纤隔离器：最大插入损耗：0.35dB ；回波损耗：≧50dB ；隔离度：≧30dB ； 6、光纤耦合器：分光比：50% : 50% ；最大插入损耗1310/1550: 3.3dB ; 7、光纤波分复用器：隔离度：1310nm ：31.8% ；1550nm ：34%；插入损耗：1310nm ：0.30%；1550nm ：0.34% ； 8、光纤可调衰减器：0-30db可调； 9、软件：配套仪器使用，数据采集处理； 10、光纤熔接机：适用光纤：SM (单模), MM (多模), DS (色散位移)光纤, NZDS (非零色散位移，即G.655光纤)，BIF/UBIF（G.657）； 光纤切割长度：8-16mm, 被覆光纤直径250µm，16mm，被覆光纤直径250µm-1000µm；平均接续损耗：0.02dB(SM)、0.01dB(MM)、0.04dB(DS)、0.04dB(NZDS)；显示：高性能5.6英寸彩色LCD显示屏，提供清晰的数字图像显示；电极寿命：2500次；锂电池容量：典型熔接250次，充电时间3小时，可在充电时使用；电源：交流适配器输入电压100-240V  50／60Hz，输出电压：DC13.5V /5A，直流输入电压11.1v ( 内置锂电池8800mAh )； 四、实验目的  1、了解光纤连接器及其原理、种类，实验操作进行连接器参数测量； 2、掌握光纤头平端面的处理技术。 3、掌握光纤之间的耦合、调试技术，了解光纤横向和纵向偏差对光纤耦合损耗的影响。 4、掌握光纤熔接的基本技术。 5、熟悉光纤型号及结构，掌握其装配方法、使用环境及保护措施等；

本光纤光栅传感解调模块基于体光栅+阵列探测器+FPGA，具有动态响应频率高的优点。自带Labivew可安装程序，可实时显示光纤光栅的波长。通过改变光纤光栅传感头的结构，可应用于交通、电力、石化、建筑、核及航空等领域温度（分布）、应力（分布）、应变（分布）、加速度、电流等的监测。 图1 基于体光栅+线阵探测器+FPGA的解调模块 图2 基于Labview的上位机解调界面

基于光纤传感的工程结构长期监测技术方法，解决了长大线状结构全寿命周期的长期、实时、在线监测

光纤分布式声波检测技术（DAS）在油气勘探领域的地面地震波检测、井中地震波检测、井中分布式垂直地震剖面（VSP）数据获取、水力压裂的安全监测与改善，长距离油气管道的安全与泄漏监测，周界安防与侦听、大型结构健康监测等领域有着广泛的应用前景。 （1）在石油开采监测的应用方面。光纤分布式声波检测技术在超高密度地面/井中地震波数据采集领域是一项革命性的新技术。在实现高效采集的同时，可大大降低生产成本；光纤分布式声波检测技术将部分替代常规地震波检测技术；应用于地面的分布式高密度地震波采集、井下VSP数据采集和改善水力压裂的监测。 （2）在长距离管线安全监测的应用方面。光纤分布式声波传感（DAS）系统可用于长距离石油管道、市政地下综合管线、地埋输电线缆等的入侵监测。该系统可以检测，定位并区分第三方入侵事件，提供长距离、无源、实时、在线、智能的管线监测技术。 （3）在油气管线泄漏监测的应用方面。光纤分布式声波检测技术可用于石油、天然气等管道泄漏检测。结合光纤分布式测温技术可以对泄露事件进行快速检测和定位。通过检测渗漏口湍流产生的声波信号，该信号会产生在管道内长距离相对低损耗的连续负压力波。光纤DAS系统可以沿整个管道探测到负压波，并对泄漏事故的进行准确定位（10米范围内）。 （4）在矿井人员定位监测的应用方面。矿井下易发生爆炸、透水、冒顶等重大事故，保证井下人员的安全极其重要。矿井人员定位系统对下井人员的自动跟踪定位、灾后急救、日常管理等有着非常重要的意义。光纤DAS系统可以有效克服现有井下无线人员定位系统的不足，并大大简化现有井下综合管理系统的复杂性，实现日常和应急状态下的井下无盲区的人员、车辆等定位，为井下作业综合管理提供有力支撑，同时探测光缆本征无源，特别适用于井下易燃易爆和强电磁干扰环境。 （5）在侦听和周界安防领域的应用方面。光纤DAS技术具有远程（>10KM）监听和还原振动和声波信号的功能，可以用于对监狱、使馆等重要区域的远程侦听，以及对机场、国境线、军用通信光缆、军事基地等大型重要设施的长距离周界埋地防护。 （6）在铁路安全监测的应用方面。光纤DAS技术可能取代现有的许多轨道传感器,实现列车准确的月台公告，车轮滚压和其他车轮/铁路故障判断，铁轨盗窃、破坏和恐怖攻击，周围岩石和树木坠入以及实时列车跟踪等问题，从而保障铁路网络的安全运行和大大降低铁路网的维护成本。 （7）在大型结构健康监测的应用方面。光纤分布式声波检测技术可实现从次声波到超声频率范围内的弹性振动波测量，同时可以实现对探测光缆布设区域内的高密度采样，由于光纤材料质量轻、耐腐蚀，抗电磁干扰，因此可以直接埋设于复合材料内部，实现对飞机、火箭、空间站等大型装备的载荷、健康状态、结构疲劳以及材料寿命的领域的监测。 （8）在海洋水听监测的应用方面。由光纤DAS构成的新型光纤水听系统，可实现真正全分布式的水下声波监测，有望取代现有的全光纤水听器拖曳阵列，形成全光纤轻型潜艇和水面 舰船共形分布式水听系统，有望实现对关键海峡和水域的快速布防。 目前，已经完成对地埋石油管道、油井勘探和列车运行监测等多项实际工程的成功测试。 光纤分布式声波检测系统（DAS）主要三部分：光纤分布式声波信号分析硬件终端设备，光纤分布式声波信号分析软件，声波传感光缆。光纤分布式声波信号分析硬件终端通过光纤接线器与传感光缆进行单端连接。光纤声波信号硬件终端向光纤发射光脉冲，同时对传感光缆接收到的声波信号进行光电探测和采集，最后形成数字传感信号，通过光纤传感分析软件进行声源定位与声源分析。如下图所示： 主要技术参数： 1、信号解调设备主要技术指标： 测量距离： 0~50公里 响应时间： <2s 定位精度： ±2~±20米 响应频率： 0~500KHz 检测参数： 各种机械振动波、声波、超声波、地震波 通信/联网接口： 100M以太网 工作温度： -10℃～+50℃ 电源输出： AC 100~240V,50~60Hz 二次开发接口： 提供动态链接库方便二次开发和应用集成 2、软件功能和显示模块主要包括： 声波（地震波）信号的时域二维和三维强度分析模块 声波（地震波）信号的二维频率谱检测和分析模块

光纤分布式声波检测技术（DAS）在油气勘探领域的地面地震波检测、井中地震波检测、井中分布式垂直地震剖面（VSP）数据获取、水力压裂的安全监测与改善，长距离油气管道的安全与泄漏监测，周界安防与侦听、大型结构健康监测等领域有着广泛的应用前景。

光纤接口数控C面磨床是光纤通信产业用于加工光纤连接器中的核心零件——二氧化锆(ZrO2)陶瓷插针C面倒角的数控磨床。 工件磨削采用金刚砂轮；工件架进给采用新颖二层直线滚动导轨复合滑台：下层滑台大进给气动控制实施工件位，上层滑台应用减速电机加曲柄连杆机构实现工件小行程往复磨削运动；为避免大进给气动冲击，在下层滑台两端还配置了液压缓冲器吸震；整机的电气操纵采用OMRON液晶显示触摸屏，通过OMRON CQMIH系列CPU组合模块对磨削进给、工件转速实行程序列自动控制，砂轮进给实行高分辨率的数控进给控制。 此机床已生产了12台，用于中科院上海技术物理研究所中日合资大平洋蓝登光器件有限公司，与我校同时研制的“光纤接口数控同轴磨床”一起，已成为制造光纤接口流水线上的关键设备。