1、声波消雾项目介绍1.1 声波消雾的项目背景雾是低层大气的一种水气凝结现象，是由悬浮于近地面空气中缓慢沉降的水滴和冰晶组成 的两相系统。在气象学上，能见度是指正常视力的人在当时的天气条件下，从天空背景中能看 到和辨认清楚目标物的最大水平距离。按照能见度，雾可以分为：浓雾和轻雾。浓雾水平能见度小于1千米；轻雾水平能见度大于1千米，小于1万米。雾滴的大小和浓度（单位体集中的粒子数）变化范围相当大，一般雾滴的直径从小于1微米到几十微米。平均约为8微米，每立方米大气中液态水含量约为0.15? 1.8 克。一般雾分为辐射雾和平流雾，内陆、机场、高速公路的雾多为辐射雾。我国大部份地区每 年都有5到50天的雾天,雾灾已被列为对人类影响较大的十大自然灾害之一，航班不能按时起飞和降落，很多是由于大雾造成的，这对旅客来说是很不方便的，航空公司和机场也都要蒙受 重大的经济损失，甚至由于雾的影响导致飞机失事，造成更严重的后果。所以机场人工消雾非常重要。1.2 目前人工消雾的方法人工除雾就是指用人工手段（如：播撒催化剂、人工搅动空气混合、在雾区加热等）使雾 消散。大雾降低能见度、影响飞机起降、容易引发严重的交通事故，为此目前学术界和工程界 都在积极寻求人工除雾的有效方法。人工除雾分为人工除暖雾（雾区温度高于0°C)和人工除冷雾（雾区气温低于0°C)。目前有三种除暖雾实验方法：(1) 、加热法：对小范围区域雾区如机场跑道等，大量燃烧汽油等燃料，用发动机喷火加 热空气使雾滴蒸发而消失。(2) 、吸湿法：播撒盐、尿素等吸湿质粒作催化剂，产生大量凝结核，水气在凝结核上凝 结长成大水滴，雾滴在大水滴上凝结，使雾消失。(3) 、人工搅拌混合法：用直升飞机在雾区顶部搅拌空气，把雾顶以上干燥空气驱下来与 雾中空气混合，使雾消失。人工消除冷雾的方法是用飞机或地面设备，将碘化银、干冰（固态二氧化碳）液化丙烷、 液氮等催化剂播撒到雾中，强烈降温促使冷雾中出现大量冰晶，雾滴聚集变大而沉降使雾消散。一般而言，人工除冷雾比人工除暖雾要成功的多。人工除冷雾的效果相对比较明显，已能 实际应用。自1988年莫斯科Sheremetyevo机场、哈萨克斯坦的Alma-Ata机场首先建立喷淋液 氮的机场除雾装置以后，1992年，意大利等更多的欧美国家也开始使用液氮除雾。目前德国研究人员将零下80°C的干冰微粒高速喷向雾中，使雾凝结成小水滴，将雾消除。 目前世界上只有少数机场用喷丙烷的方法除冷雾，如美国华盛顿机场用21个丙烷的喷头每小 时喷射210加仑丙烷。法国奥雷机场跑道两侧有60个丙烷喷头，每小时喷射600加仑丙烷。国内机场上的雾80%以上为暖雾，对于暖雾用加热的办法需要的热量为14万达卡/秒，换算成飞机发动机则需要20?30台，成本是非常高的。因此全世界只有少数几个机场再使用除雾技术。但是从世界范围来看，暖雾的发生比冷雾普遍。前面所提及的三种方法均不实用。加热法 虽然有一定的效果，但是能源消耗极大、费用极高，已经被证明没有实用性；而吸温法加入的 添加剂一般都有腐蚀性，对机场设备、飞机、车辆等都有比较严重的损害。1998年，席葆树教授受中国民航总局委托开展用强声波消雾的研究，建立了大型行波管消 雾实验台和采用2万声瓦的强声源在江西庐山进行了野外除雾实验，在经过10分钟的作用以 后，能见度由原来的50米提高到了 400米，效果非常的显著。2、声波消雾技术原理：席葆树教授通过研究发现，向雾中辐射一束低频强声波，使悬浮在大气 中的微小水滴震动而相互碰撞，凝聚成大的水滴而沉降，而且由于雾滴震动而与空气相互摩擦， 产生热交换使微小的雾滴蒸发。由于以上2种物理现象相互作用，促使大气中的雾能逐渐消失， 能见度提高，证明利用低频强声波能有效地消除大气中的雾霾。（对暖雾、冷雾都有很好的消 除效果)。通过在实验室内进行声波消雾的实验以及初步研制大型声波消雾装置在庐山顶上进行的实地消雾试验，都有力地证明声波消雾技术的可行性；而且声波消雾无污染，花费低，使用方便。 2万瓦声波消雾装置本装置运用声波消雾原理，以压缩空气为动力的新型气流扬声器，类似人类发声的原理，将气流调制成强声波的装置，是目前世界上最先进，最强大的声源，用这种强声源配上一个专门设计的反射式辐射器，安装在一辆大卡车上，能方便地在机场上移动，消除跑道上空的浓雾，为民航飞行安全开辟了一个全新的除雾方法。也可以进行改进设计后用于消除高速公路的浓雾。3、声波消雾设备核心技术及相关专利3.1 声波消雾设备核心技术清华大学席葆树教授发明的运用仿生学原理、流体力学原理，以压缩空气为动力的新型低频气流扬声器，模拟人类发声原理，将气流调制成低频强声波，辐射出去，通过使漂浮在空气中的水滴相互振动凝聚而坠落，达到消除雾霾的作用。3.2 声波消雾设备相关专利专利名称：一种低频声波消雾装置专利号：ZL201020671329.8 专利类型：实用新型3.3 声波消雾设备国内外竞争对手分析目前此技术和装置处于世界领先水平，世界其他国家都还没有，美国宾州大学进行过类似试验研究，但由于关键技术一大功率气流声源技术没有突破，因此没有获得成功。消雾装置已完成样机试制，并在庐山等地进行了实地试验，1998年曾参加珠海国际航展，受到国内外航空界的关注。4、声波消雾产品行业需求分析浓雾（陆地辐射雾）是影响交通的最危险灾害性天气，大雾将使飞机无法正常起落，导致机场关闭、航班延误、旅客滞留、破坏正常经济交流活动。以“雾都”重庆为例，20世纪90 年代以前每年因雾造成交通事故、堵车、断航、停航的经济损失都在3000万元以上。首都机场每天1600架次起降，关闭半天就会造成航班延误或取消，造成很大的经济损失和社会问题。大雾也使高速公路关闭，导致恶性交通事故发生。1997年12月17日京津塘高速公路进京路段因浓雾连续发生两起40辆汽车追尾事故，9人死亡，34人受伤。美国由于浓雾引起的车辆碰撞，每年损失超过3亿美元。国内内河航运也在不断发展过程中，国家建立的长三角经济带、华中（武汉、重庆为主）经济圈都依托长江内河运输，交通的发展来带动经济的增长，大雾对内河船舶的航行安全造成了很大的影响，每年因为大雾，三峡航道有尽百天的封航，对周边经济发展带来了不利的影响。我们的声波消雾技术和产品的应用，将为减少因大雾造成的各种危害提供良好的保障。5、业绩预测按照声波消雾产品生产销售计划，配置产品生产厂房、加工设备、生产人员及相关管理团队。在3至5年内形成年产声波消雾装置500套的生产规模。声波消雾装置按国内售价200万元/台、国际售价80万美元/台，按平均每年销售200台计算，可创造4亿元的销售额，利润率按30%计算，可产生1.2亿的利润。

探究问题：声波的传送。   1、师大教育牌新型校园小型科技馆互动性强。科普展品的互动性是新型学校小型科技馆区别于“旧式科技馆展品”和其他实验器材的重要标志。新型学校小型科技馆的展品互动性更强，通过简单直观的实物模型表现复杂深奥的科学原理.既能吸引学生亲自动手参与，又能让学生在娱乐之中思考和学到知识，真正做到寓教于乐。其实质就是从简单中体会深奥，在娱乐中学到知识从而达到科技普及的目的。 2、师大教育牌新型校园小型科技馆是一个良好的科普活动中心，是学校重视教育质量、注重运用现代科学手段培养人材、注重用良好环境培养人材是学校重视教育的重要标志。新型学校小型科技馆使学校科技周的内容更加引人注目。 3、师大教育牌新型校园小型科技馆是一个良好的科技创作中心。学校小型科技馆是以生动的、可以让学生动手操作参与做实验的实物展教形式，通过学生动手动脑启迪思维,从而激发科技创作兴趣。学校小型科技馆有利于培养学生科学探究和科学创新的能力，学生利用该环境开展科学探究实验学习，可以较好地培养分析问题和解决问题的综合能力，为他们参加国内外各级各类的竞赛活动，从而获取更好的竞赛成果，为他们以后的工作中能不断创新打下良好基础。 4、师大教育牌新型校园小型科技馆的科普内容和科学知识与中小学教材结合得更加紧密,以学生的发展为主体，以综合、探究、创新为理念而研究和开发的新课程实验教学环境，符合自主学习、合作学习、探究学习的新的学习方式。学生利用该环境开展科学探究实验学习，可以较好地完成课程学习任务，而且可以很快适应新的考试方法和考试模式。   南京师范大学课程资源研究所 邮政编码：210009 地　　址：南京市宁海路122号南京师范大学信息技术楼  公司电话：025-83204284 83301983 83302681 公司传真：025-83302681转8009 手　　机：13405879778 联 系 人：王老师 网　　址：http://www.kczyyjs.com 电子邮件：wangkefang@163.com QQ号码：2269329198

540mm×310mm×365mm，电子琴发声，带动泡沫颗粒振动。

1 成果简介 本项目设计了一种低温精细切割粉碎设备，尤其是一种针对纤维性食品的低 温精细切割粉碎设备。该设备结合了回转圆盘式粉碎和气流分级技术，其原理是 食品颗粒经由螺旋输送机送入粉碎室，利用高速旋转的精细切割转子与固定在粉 碎腔内的定子对食品物料进行切割和撞击，充分粉碎后在气流作用下输送到分级 区，在分级轮附近粗细粉体在重力、离心力及气流引起的径向力共同作用下，实 现粗细颗粒的分级，之后通过旋风分离器收集细粉，再由袋式除尘器捕获气流中 的灰尘之后排放干净气体。该设备粉碎的物料适用性广，装置结构紧凑，可以连 续性生产，得到的产品颗粒细小且均匀。 2 关键技术 （1）针对比如燕麦等物料，由于油脂含量高，在传统制粉设备中易发生堵 塞的问题，设备采用按一定的间隙安装的转子刀片和定子刀片，并且转子刀片可 以在圆盘上根据物料的大小进行调整，改变转子与定子刀片之间的间隙，使装置 可以适应不同颗粒大小的物料。 （2）针对一些热敏性物料，在制粉过程中可能会由于温度升高引起蛋白质 失活变性。因此设备采用水冷进风的方式，能有效地带走粉碎时产生的热量，避 免物料升温，因此设备的应用领域更加宽泛。 （3）采用旋风式空气分级机技术，并且与粉碎室一体化设计。空气分级相 对于湿法分级，可以有效避免物料中的可溶性物质溶于溶剂中，且没有湿法分级 后续的干燥提纯操作，因此具有产品利用率高，能耗低等优点。 3 知识产权及项目获奖情况 用于粉碎谷物的精密切割旋风粉碎设备（201810094872.7）； 用于粉碎谷物的多级压辊式粉碎装置（201810094483.4）。 项目获第九届全国大学生过程装备实践与创新大赛三等奖 4 项目成熟度 本项目已经对低温精细切割粉碎设备进行了整体的结构设计，并且项目已完 成分级轮附近的流场模拟仿真研究，并对不同颗粒大小的粉体进行分级研究，取383 得了不错的成果。之后项目组准备对颗粒的粉碎进行理论和模拟的研究，并对低 温精细切割粉碎设备进行实验研究。 5 投资期望及应用情况 低温精细切割粉碎设备加工的超微粉体在化工、食品、制药、涂料、生物工 程等领域有着广泛的应用，尤其针对一些热敏性食品物料和易燃性产品效果更加 显著，比如纤维性食品经精细切割粉碎后可作为食品添加剂用于乳制品、烘焙食 品、肉制品及饮品的加工中，提高食物的营养价值。 

1 成果简介 本项目设计了一种低温精细切割粉碎设备，尤其是一种针对纤维性食品的低 温精细切割粉碎设备。该设备结合了回转圆盘式粉碎和气流分级技术，其原理是 食品颗粒经由螺旋输送机送入粉碎室，利用高速旋转的精细切割转子与固定在粉 碎腔内的定子对食品物料进行切割和撞击，充分粉碎后在气流作用下输送到分级 区，在分级轮附近粗细粉体在重力、离心力及气流引起的径向力共同作用下，实 现粗细颗粒的分级，之后通过旋风分离器收集细粉，再由袋式除尘器捕获气流中 的灰尘之后排放干净气体。该设备粉碎的物料适用性广，装置结构紧凑，可以连 续性生产，得到的产品颗粒细小且均匀。 2 关键技术 （1）针对比如燕麦等物料，由于油脂含量高，在传统制粉设备中易发生堵 塞的问题，设备采用按一定的间隙安装的转子刀片和定子刀片，并且转子刀片可 以在圆盘上根据物料的大小进行调整，改变转子与定子刀片之间的间隙，使装置 可以适应不同颗粒大小的物料。 （2）针对一些热敏性物料，在制粉过程中可能会由于温度升高引起蛋白质 失活变性。因此设备采用水冷进风的方式，能有效地带走粉碎时产生的热量，避 免物料升温，因此设备的应用领域更加宽泛。 （3）采用旋风式空气分级机技术，并且与粉碎室一体化设计。空气分级相 对于湿法分级，可以有效避免物料中的可溶性物质溶于溶剂中，且没有湿法分级 后续的干燥提纯操作，因此具有产品利用率高，能耗低等优点。 3 知识产权及项目获奖情况 用于粉碎谷物的精密切割旋风粉碎设备（201810094872.7）； 用于粉碎谷物的多级压辊式粉碎装置（201810094483.4）。 项目获第九届全国大学生过程装备实践与创新大赛三等奖 4 项目成熟度 本项目已经对低温精细切割粉碎设备进行了整体的结构设计，并且项目已完 成分级轮附近的流场模拟仿真研究，并对不同颗粒大小的粉体进行分级研究，取 得了不错的成果。之后项目组准备对颗粒的粉碎进行理论和模拟的研究，并对低 温精细切割粉碎设备进行实验研究。 5 投资期望及应用情况 低温精细切割粉碎设备加工的超微粉体在化工、食品、制药、涂料、生物工 程等领域有着广泛的应用，尤其针对一些热敏性食品物料和易燃性产品效果更加 显著，比如纤维性食品经精细切割粉碎后可作为食品添加剂用于乳制品、烘焙食 品、肉制品及饮品的加工中，提高食物的营养价值。 

超声换能器是医疗超声诊断、水声和无损检测设备的关键部件，其性能直接影响设备的整体性能。换能器的带宽和灵敏度是其重要指标，带宽大，有助于提高纵向分辨率；灵敏度高，有助于提高信噪比。用复合材料制作的超声换能器具有声阻抗低、灵敏度高、带宽宽以及相对柔软的优点，被广泛应用于上述设备中。尤其是复合材料可以弯曲成各种形状，可以做成无声透镜的聚焦换能器。本成果研制的换能器频率范围从150kHz到15MHz，带宽大于70%。此类换能器在B超探头、声纳、声引信、超声骨

超声电机是一种新型的微电机，超声电机不同于传统的电磁电机：它没有磁场，不依靠电磁相互作用来转换能量，而是利用压电陶瓷逆效应和超声振动，将材料的微观变形通过机械共振放大和摩擦耦合转换成转子（旋转型）或滑块（直线型）的宏观运动。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 超声电机是一种新型的微电机，超声电机不同于传统的电磁电机：它没有磁场，不依靠电磁相互作用来转换能量，而是利用压电陶瓷逆效应和超声振动，将材料的微观变形通过机械共振放大和摩擦耦合转换成转子（旋转型）或滑块（直线型）的宏观运动。 本项目已获得2013年度国家技术发明奖二等奖，获授权国家专利31项，研制了15种直线电机及4种精密定位平台，实现了大行程（20-100毫米）、高位移分辨率（<50纳米）、高定位精度(0.36微米)、高加速度（5－10g），已达到国际同类产品的先进水平，部分指标超过国际同类产品的先进水平。 本团队的超声电机在月面上一直运行稳定，使我国成为了继美国之后的第二个将超声电机应用到外星球的国家，同时也是第一个将超声电机应用到月球上的国家。团队起草的“超声电机技术国家标准”已与2019年实施。 创新点及主要技术指标 1.结构简单、紧凑、转矩/重量比大（5-10倍）； 2.低速大转矩，可实现直接驱动（不需齿轮箱）； 3.响应快（毫秒级），控制性能好； 4.断电自锁（能获得较大的自锁力矩）； 5.不产生磁场，亦不受外界磁场干扰； 6.低噪声运行﹝＜45dB）； 7.可以在真空环境下工作（真空度可达10-6 Pa）； 8.形状可以多样化：圆形、方形、空心等等 9.应用温度区间扩大到-55°C至120°C 10.重量仅45g，是同类型电磁电机重量的十分之一。 三、知识产权及获奖 获国家技术发明二等奖等3项国家奖。 四、成果图片 图1 15种拥有自主知识产权的系列直线压电电机 图2 应用于嫦娥五号的超声电机 图3 旋转型超声电机实际应用

底座尺寸400*300*70mm,模具一体成型，两端呈弧形，上翘47度，两面四角注塑有1.5mm脚垫，长度25*25mm，仪器整体高度240mm，上面装有1只圆形的雾槽直径为220mm，高度为65mm，厚度4mm，雾槽由1个支架为120*120*78mm的托起，雾槽中心位置装有一个直径100mm，高度80mm，厚度3.5mm的水槽，水槽内部装1只超声波雾化装置，使用电源DC24V，2A，电源总开关型号KCD1-105 耐压400V，探究超声波是怎么把水变成雾气。

该技术可以生产微米级的中药粉体，由于直接在中药原材料的基础上，进行细化加工，所以对中药原材料中的有效成分几乎全部保留，也基本保持了中药原有的色，香，味。同时，与原有的中药粉体生产工艺相比，本技术生产的中药粉体具有颗粒均匀，分散度小，颗粒度更细，极大地增加了药材的表面积，通过药剂学理论，我们知道，增加药材的表面积．可以增加药物与人体内酶的作用．更易于人体的吸收。 该技术适用于多种动物及植物类中药，如各种动物的器脏、骨和各种植物的花，叶、果实、报、茎、全草类的中药材．也适用于大规模工业化生产，由于对中药进行了深加工，使其颗粒度达到了微米级，易于保管，不易发霉，虫蛀等，可以长时间储存．用技术生产的微米级中药粉体，产品卫生，洁净，无杂质，并且可以做到用量准确，生产、运输方便，易于更深一步的加工处理，能够实现生产自动化，生产条件恒定，产品质量稳定，有利于中药走向国际市场