磷化铟基集成高速光开关芯片

冲床是板料加工工业的最关键的必备设备。冲床在工作时会产生机械传动噪声。锻冲噪声和空气动力性噪声、该噪声最高值可达125dB（A）大大超过国家标准规定的85dB（A）及其以下的噪声指标要求，因而对操作工人及周围环境（如办公室、居民住宅区、会议室等）造成极其严重的伤害和污染。有效地治理该噪声已成为急待解决的问题。特别是我国的第一部《噪声法》的实施，环保产业化的

由北京科技大学机械和信息两学院与东北轻合金加工厂联合开发的高速高精轧制工艺和控制技术已经在东北轻合金加工厂1350mm粗中和中精两台铝箔机组上成功应用多年。比国内同类型轧机(无板形仪)的轧制速度普遍水平高50％左右，达到1，2道次为600～700m/min；3，4道次为750～900m/min；5道次达800－1100m/min；6道次达450～600m/min。成卷铝箔厚差85％以上在±3％以内，90％以上在±5％以内。成品率可达80％以上、铝箔表面没有振痕，在线板形良好。经有色金属总公司鉴定，达同类产品国际先进水平，获两个部级二等奖。该技术特点如下： 铝箔轧制采用张力AGC模糊控制； 成功研制和应用全密封张力传感器（获国家专利），实现张力直接闭环。张力传感器价格为进口的1/10； 采用电涡流传感技术测定铝箔前后滑； 研制并应用了“基于专家经验的工艺参数预设定和二次优化设定”； 采用基于消除二助浪及强适应板形控制的支撑辊辊型； 进行轧机整机动态振动分析，用“变形区摩擦技术控制铝箔振痕”； 研制出能满足铝箔高速轧制，能降低轧制力，生产双零六铝箔的轧制油添加剂； 进行上下位机综合改造，具有全液压AGC，张力AGC和速度AGC综合控制能力。 应用范围：可以单项或多项技术形式在铝带箔轧机或其他金属材料的带箔轧机上应用。

项目自主创新的“锥形体超高速电纺丝”和“压缩气体喷丝”两项高产率纳米纤维制备技术，实验测得两种方法制备效率均在10克/分钟以上，效率较传统静电纺丝提升500～1000倍。经改进的制备技术，制备工艺及成本更为经济、高效，将大规模生产纳米纤维变为现实。产品物理和力学性质完全达到同类产品国际水平，因此两项成本更为经济的纳米纤维规模化制备技术不仅能为企业创造可观的利润，也对提升行业的技术水平，跻身国际前沿有着重要的现实意义。

本成果是一套适应针对隧道结构长期安全与健康状态的监测与评估系统。已经成功地运用在国内山岭地区的长大隧道与隧道群、越江跨海大型与复杂水下隧道工程。为运营期隧道结构出现严重异常状况时发出预警、并为隧道的维修养护提供依据与指导。该成果成熟、可以直接应用。相关成果获多项国家及省部级科技进步奖。该成果已经成熟，适度培育后可转化。

研究意义1. 视觉感知是高铁、自动驾驶车辆、无人航行器等自动化设备实现环境感知的重要手段。2. 对运动状态下产生的图像模糊进行复原是计算机视觉领域的重要研究内容。3. 运动模糊对于基于视觉的目标检测算法的检测能力具有显著影响。 研究目标 本研究相机在直线运动状态下前进速度与目标检测算法在产 生的模糊图像上检测能力的关系。通过实验进行具体关系的 研究与分析。对模糊图像应用合适的去模糊算法，观察并分 析去模糊后目标检测能力的变化。

1.痛点问题 三维成像技术作为成像领域的新星，被广泛用于工业检测、科学研究、生命医学、消费电子等领域。在高精度的三维成像技术中，主动照明三维成像成为主流。然而，目前大部分主动三维成像在速度上有很大的限制，主要瓶颈在于主动投射的光学编码速度和图像传感器的成像速度限制，对于超高速的三维目标场景成像能力较弱。 2.解决方案 本成果在高速结构光产生和高速图像探测两个方面都突破了现有器件的速度限制。首先，利用全新的时域编码技术，将结构光产生的频率提升至一千万Hz以上，比目前使用的微机械或液晶的方法快三个数量级以上。另外，在图像探测端，采用四个单像素探测器进行多视角压缩采样成像，获得纳秒级的图像响应时间。结合这两个技术改进，实现了每秒50万帧的超高速三维成像。 超高速三维成像原理示意图 3.合作需求 需要工程技术团队、生产场地和应用场景等合作。

本成果系我国自主知识产权、达到规模化生产阶段。我国380km/h高速机车悬挂电机用的板弹簧，目前均采用德国进口配件。为实现国产化，十一五期间作为“国家科技支撑计划”项目进行研究。开发出自主知识产权全套制备技术、制定出生产规范、制备出几百件板弹簧。自制板弹簧通过国家实验室台架试验、2013年通过专家评审，获得5项授权专利，其中3项为发明专利。全部指标均达到或超过国外产品。其中2项核心性能：疲劳性能高于国外产品20% ；抗腐蚀性能高于国外产品20倍以上。

本成果发展了混凝土高性能化理论，突破了高铁新结构混凝土制备技术瓶颈，建立了混凝土质量保障技术标准体系，形成了高铁高性能混凝土成套技术： 1.提出了高铁高性能混凝土微结构优化设计方法，发展了混凝土高性能化理论。揭示了动载-环境作用下混凝土性能劣化机理，建立了“多元胶材体系协同效应计算模型”、“考虑骨料形貌特征的浆-骨界面结构参数计算模型”、“水泥石微缺陷自愈合效果评价计算模型”，提出了基于浆体密实、界面过渡区强化、微缺陷自愈合的高性能混凝土微结构优化设计方法，为调控服役条件下高铁混凝土的动态力学性能、物理几何形态、长期耐久性能奠定理论基础。 2.开发出高铁混凝土性能调控新技术，研制出匹配高铁新结构的系列高性能混凝土。提出利用胶材梯级水化机制，调控高性能混凝土强度发展新方法，研制出轨道板/枕用高早强抗疲劳混凝土（抗疲劳次数大于400万次），解决了大规模快速生产轨道板/枕时，高早强混凝土抗疲劳性能下降的难题；提出采用矿物掺合料，改善预应力蒸养混凝土徐变性能的方法；研制出预制箱梁低徐变混凝土，徐变系数比普通混凝土降低40%，为解决预制箱梁徐变上拱易超限的难题，提供技术支撑；开发出调控混凝土湿度和变形的内养护剂，研制出现浇轨道床板用低收缩高抗裂混凝土，使轨道床板裂缝数量减少80%以上，突破了长大连续条带状无砟轨道建造技术瓶颈。 3.创新了高铁混凝土施工性能精准控制技术，建立了高铁混凝土质量保障技术标准体系。开发出基于原材料性能实时监测的混凝土配合比动态调控系统，创新了面向耐久性的新拌混凝土关键参数快速检测方法，提出了保障高铁高性能混凝土施工质量新指标，构建了混凝土材料、设计、施工、验收技术标准体系，确保了在跨地域、变气候、多环境条件下高铁高性能混凝土的施工质量。

成果与项目的背景及主要用途：近年来我国钢材年消耗量迅速增加，焊接工程量巨大，高效化焊接成为焊接技术发展的主流。MAG/CO2 焊由于其易于实现自动化、抗锈低氢、成本低以及可进行全位置焊接等优点，成为高效化焊接方法的重要选择。在我国，以 MAG/CO2 焊为主的气体保护焊工艺应用水平与发达国家相比仍有较大差距，但发展较快。据统计：1999 年，我国的气体保护焊在整个焊接工艺中所占的比例约为 10%，而日本和美国则达 70%左右；2002 年我国此比例达到了约 17%，预计 2005 年可以达到 22~25%。在我国以 MAG/CO2焊为主的气体保护焊在很大范围内正逐步取代焊条电弧焊，极具发展潜力。MAG/CO2 气体保护焊短路过渡方式应用非常突出，国内外研究人员的研究 证明：采用 MAG/CO2 焊短路过渡形式，可以有效地防止高速焊接(1m/min 以上)时形成的焊接缺陷。但由于 MAG/CO2 焊保护气体本身的物理性质所决定的，使用活性 CO2 气体保护的焊接无论是采用细丝短路过渡方式，还是粗丝大电流的颗粒过渡方式，都会造成较大的飞溅，在短路过渡方式中，焊缝成形差也是很大的问题。著名的 STT 控制法利用对电流电压的快速控制，大大降低了短路过渡过程的飞溅，改善了焊缝成形，但也只适用于电流较小的场合，用于高速焊接需要大电流的场合时仍存在飞溅大等不足之处。 该技术主要解决纯 CO2 气体保护焊或低氩保护 MAG 焊时短路过渡的飞溅和焊缝成形问题。 技术原理与工艺流程简介：该系统利用传感器采集信息，由单片机系统对焊接过程的信息进行分析，控制逆变弧焊电源的输出。关键问题在于实时控制的及时性。短路过渡存在大量快速的瞬态过程，需要控制电路及时做出响应，有很大难度。美国林肯公司的 STT 焊机利用 IGBT 功率开关并联限流电阻的方法，可以非常迅速地减小电流，对于防止飞溅非常有利。但 IGBT 的工作条件非常严酷，限制了利用 IGBT 功率开关进行深入的研究，也使其局限于较小电流的场合。受上述条件的制约，我们必须考虑其他的选择。 本技术找到了一种预判短路过程的方法，采用高速模拟电路为主并结合单片机的中断处理方法加以控制；而对短路过渡相对稳定的过程，其控制则以单片机为主，可以进行信息融合运算，甚至可以进行瞬态过程的预判运算。 技术水平及专利与获奖情况：国际先进，国家发明专利。应用前景分析及效益预测：目前 CO2 焊的飞溅问题的解决主要采用：a.纯氩或混合气保护，气体成本高；b.利用进口 STT 焊机，在低速焊、小电流范围应用， 焊机成本高；c.采用药芯焊丝，焊丝成本高，且只能焊接中厚板，不能短路过渡焊。这些解决方法都并不令人十分满意，因而本技术有很好的的实际应用前景。本技术可将飞溅率降为普通短路过渡的 1/2~1/3 以下，以一个年消耗焊丝500~1000 吨的大中型企业计算，每年仅焊丝飞溅造成的损失就可减少数十万元，尚不包括清理飞溅所投入的人力物力。而本技术在普通逆变焊机基础上加上500~1000 元的一次性的材料成本投入，即可大幅度提高焊机的性能。 应用领域：机械、船舶、钢结构、汽车等众多行业。