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衛(wèi)星在軌運行和返回過程中需經(jīng)歷極端高低溫環(huán)境，構(gòu)件尺寸的穩(wěn)定是保證衛(wèi)星在軌高精度、返回高安全、任務(wù)高可靠的關(guān)鍵。針對衛(wèi)星搭載的某寬帶微波載荷與衛(wèi)星本體材料之間熱膨脹系數(shù)不匹配極易導(dǎo)致的載荷在軌及返回過程中載荷接收精度不穩(wěn)定、信息傳輸不連續(xù)等問題。我校陳駿教授團隊以原創(chuàng)的負熱膨脹技術(shù)研發(fā)了具有輕質(zhì)、熱膨脹系數(shù)低、力學(xué)性能優(yōu)異、尺寸穩(wěn)定性好的高性能低膨脹鋁基復(fù)合材料，并研制了系列關(guān)鍵連接內(nèi)置件、環(huán)件等高性能低膨脹構(gòu)件，首次將負熱膨脹技術(shù)應(yīng)用到我國的衛(wèi)星上，填補了高性能低膨脹金屬構(gòu)件在工程應(yīng)用領(lǐng)域的空白。該技術(shù)使得某寬帶微波載荷與衛(wèi)星本體之間熱膨脹匹配性增強、界面應(yīng)力大幅度減小，保證了衛(wèi)星在軌與返回過程中信號高精度傳輸與接收，助力衛(wèi)星成功返回。 圖1 實踐十九號衛(wèi)星成功返回（圖片來源國家航天局） 圖2 高性能低膨脹鋁基復(fù)合材料及構(gòu)件應(yīng)用于全球首顆可重復(fù)使用返回式技術(shù)試驗衛(wèi)星（圖片來源央視新聞頻道）

從電器文明開始，短短一個世紀的時間，人類在科學(xué)探索的步伐上已經(jīng)從工業(yè)進入了智能化的技術(shù)環(huán)境。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，數(shù)據(jù)時代到來，各行各業(yè)也在爭相抓住契機，利用新時代科技智能手段，幫助企業(yè)更好發(fā)展。其中，傳感器技術(shù)的應(yīng)用，為工業(yè)監(jiān)測帶來了新的驚喜。它在工業(yè)自動化系統(tǒng)的監(jiān)測過程中，起到巨大作用，可以實時監(jiān)測將監(jiān)測到的信號經(jīng)過轉(zhuǎn)化后以數(shù)據(jù)的方式提供給人們，做到實時監(jiān)測，確保工業(yè)自動化系統(tǒng)的正常運行?，F(xiàn)階段，監(jiān)測工業(yè)機械運行一般使用振動傳感、溫振一體化傳感器等，存在成本高、易誤報、不能對早前故障進行監(jiān)測等問題；而故障早期診斷對于維護設(shè)備安全、保障工業(yè)體系正常運轉(zhuǎn)具有重要意義。 針對現(xiàn)有故障監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題，團隊開發(fā)了基于聲紋、振動、溫度一體的聲振溫一體傳感器，該傳感可綜合感知監(jiān)測對象聲音、振動、沖擊脈沖、溫度以及傾角數(shù)據(jù)，全面覆蓋旋轉(zhuǎn)設(shè)備早中晚期故障信息。同時，開發(fā)了旋轉(zhuǎn)設(shè)備聲振溫一體化監(jiān)測診斷系統(tǒng)，其由有線/無線聲振溫一體傳感器、采集網(wǎng)關(guān)、電腦 WEB 端構(gòu)成，同時適配云平臺、手機端小程序。通過有線/無線聲振溫一體傳感器將設(shè)備運行時的沖擊脈沖、三軸振動、噪聲、溫度數(shù)據(jù)采集傳輸至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，依托獨有的異音分析、健康因子指標(biāo)專利算法，實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)測與故障診斷。 核心優(yōu)勢： （1）全面集成沖擊脈沖、三軸振動、聲音、溫度多維度深度感知專利技術(shù)； （2）快捷部署(磁吸膠粘/紋可選)，無線方式，快速聯(lián)網(wǎng)； （3）數(shù)字信號傳輸，抗干擾能力強準:獨有異音、健康因子指標(biāo)專利算法； （4）高性價比，大容量電池，長維護周期。

        技術(shù)成熟度：技術(shù)突破         研發(fā)團隊以設(shè)計制備寬光譜超材料吸收器和像元級集成紅外探測器為研究主線，在超薄寬帶高吸收原理與策略、材料/器件設(shè)計與制備方面取得了突破性進展。圍繞器件吸收率低、噪聲等效溫差（NETD）大、集成兼容性差的難題，提出了無損與損耗型介質(zhì)結(jié)合、多模諧振耦合光吸收的思路，獲得超薄寬帶高吸收率材料；提出將超薄寬帶高吸收率材料與非制冷紅外探測器像元級集成新思路，獲得了寬譜、NETD小、多色探測的非制冷紅外探測器，NETD降低3倍，研究成果已在中國兵器北方夜視廣微科技應(yīng)用轉(zhuǎn)化。         意向開展成果轉(zhuǎn)化的前提條件：中試放大及產(chǎn)業(yè)化工藝開發(fā)資金支持

        技術(shù)成熟度：技術(shù)突破         領(lǐng)域存在著景深影響效率的突出問題，本產(chǎn)品以高性能異構(gòu)處理器為核心運算單元，以嵌入式手段通過視覺流與控制流的嚴格對位，高性能實時完成視頻控制信息的結(jié)算，并直接輸出電機驅(qū)動信號控制相關(guān)執(zhí)行機構(gòu)完成閉環(huán)控制。         本產(chǎn)品主要面向高性能伺服閉環(huán)控制的視頻應(yīng)用領(lǐng)域，能夠顯著提升顯微工業(yè)自動化領(lǐng)域的視頻對焦及對位處理的效率及精度，亦可實現(xiàn)宏觀領(lǐng)域的視覺嵌入化控制閉環(huán)應(yīng)用。         意向開展成果轉(zhuǎn)化的前提條件：中試放大及產(chǎn)業(yè)化工藝開發(fā)資金支持

        成熟度：技術(shù)突破         一種安全、可靠、光強穩(wěn)定的數(shù)字化超高壓汞燈曝光光源控制器，驅(qū)動功率高達3kW，功率調(diào)整步長小于5W，光強穩(wěn)定性誤差不高于0.3%@30min，汞燈觸發(fā)成功率高于90%。         意向開展成果轉(zhuǎn)化的前提條件：中試放大及產(chǎn)業(yè)化工藝開發(fā)資金支持

針對腦卒中與關(guān)節(jié)損傷高發(fā)趨勢，本產(chǎn)品基于康復(fù)醫(yī)學(xué)理論研發(fā)多關(guān)節(jié)智能康復(fù)產(chǎn)品，覆蓋肘、膝、踝、腕等上下肢關(guān)鍵關(guān)節(jié)，通過對關(guān)節(jié)的反復(fù)訓(xùn)練，增強關(guān)節(jié)本體感覺，打開活動度，推動神經(jīng)系統(tǒng)重組代償，助力關(guān)節(jié)功能恢復(fù)。 本產(chǎn)品實現(xiàn)多項突破，運用高精度傳感器，精準捕捉關(guān)節(jié)運動微小變化，實現(xiàn)人機互動與實時康復(fù)數(shù)據(jù)反饋；結(jié)合自適應(yīng)算法實現(xiàn)動態(tài)重力補償，精準調(diào)控角度/速度/力矩三維參數(shù)，通過循跡坐標(biāo)點樣線擬合生理運動軌跡；創(chuàng)新集成多訓(xùn)練模式切換系統(tǒng)，滿足全康復(fù)周期需求；產(chǎn)品兼具硬/軟件雙重安全防護，提高產(chǎn)品安全性。 腕關(guān)節(jié)康復(fù)器 前臂康復(fù)器 肘關(guān)節(jié)康復(fù)器 膝關(guān)節(jié)康復(fù)器 踝關(guān)節(jié)康復(fù)器

微型飛行器小體積、輕質(zhì)量、高機動，能夠在狹小空間執(zhí)行拍照、探測和運輸?shù)忍胤N任務(wù)，在國民經(jīng)濟領(lǐng)域擁有廣泛應(yīng)用前景。然而，此類飛行器普遍存在飛行時間短的痛點問題，尤其當(dāng)重量小于10克時，其飛行時間一般不超過10分鐘。這是因為目前微型飛行器的發(fā)動機驅(qū)動部件一般采用傳統(tǒng)的電磁電機，而電磁電機在微型化后轉(zhuǎn)速高、發(fā)熱大，能量轉(zhuǎn)化效率急劇下降，甚至降到10%以下。微型電磁電機效率下降后，如果采用供電方便的自然太陽光作為能量來源，受限于太陽能電池的面積，很難滿足飛行需求。 為了解決上述難題，北航科研團隊從微型發(fā)動機的原理方面尋求突破，提出一種新的靜電驅(qū)動方案，研制出了在微小尺寸下轉(zhuǎn)速低、發(fā)熱小、效率高的微型靜電電機，并首次實現(xiàn)了微型飛行器在純自然光供能下的起飛和持續(xù)飛行，在微型飛行器的發(fā)展進程中具有里程碑意義。 該飛行器主要由靜電發(fā)動機和超輕質(zhì)高壓電源組成，具備低功耗（0.568瓦）和高升力（30.7克每瓦）優(yōu)勢，首次實現(xiàn)了微型飛行器在純自然光供能下的起飛和持續(xù)飛行。 靜電發(fā)動機的核心是靜電電機，它是一種依靠靜子和轉(zhuǎn)子間的庫侖力來產(chǎn)生連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動的新型微型電機，具備結(jié)構(gòu)簡單和無需繞組的優(yōu)勢，其高電壓（千伏級）、低電流（微安級）的工作特性也使其在工作過程中發(fā)熱少且無明顯紅外特征。相比傳統(tǒng)電磁電機，靜電電機表現(xiàn)出了顛覆式的效率和功耗特性，在小質(zhì)量（5克以內(nèi)）情況下，其能量轉(zhuǎn)化效率可達傳統(tǒng)電磁電機的10倍以上，產(chǎn)生相同升力所需功耗僅為電磁電機的1/10以內(nèi)，因此即便采用小尺寸太陽能電池，也可以為微型飛行器提供飛行所需功率。 電機雖然效率高、功耗低，但仍需要千伏級高壓電流來驅(qū)動，然而傳統(tǒng)高壓電源由于體積和重量過大，無法搭載在微型飛行器上。因此團隊還針對飛行應(yīng)用場景，研制了千伏級超輕質(zhì)高壓電源，主要包括太陽能電池和升壓電路兩部分，其中升壓電路可以在1.21克的重量下，將太陽能（或鋰電池）輸入的低壓直流電，轉(zhuǎn)換為4 - 9千伏的高壓直流電，相比美國斯坦福大學(xué)研發(fā)的同類技術(shù)升壓比提高了92%。 在微型靜電電機和超輕質(zhì)高壓電源的助力下，本項目研發(fā)出的飛行器整機僅有巴掌大小（翼展20厘米），重量比一張A4紙還輕（4.21克），尺寸和重量分別是此前世界最小、最輕太陽能飛行器的1/10和1/600。更進一步，團隊還提出一款翼展8毫米，質(zhì)量9毫克的超微型靜電飛行器，飛行功耗不到1毫瓦，展示了靜電電機在飛行器進一步微型化中的巨大潛力。

產(chǎn)品介紹DTS CANOpen是瑞慣科技自主研發(fā)生產(chǎn)的新一代數(shù)字型MEMS動態(tài)雙軸傾角傳感器，專為測量運動載體的姿態(tài)而設(shè)計，尤其適用于運動或振動環(huán)境下的傾角測量。該傳感器內(nèi)置加速度計和陀螺儀，結(jié)合卡爾曼濾波算法，能夠準確捕捉并輸出載體在運動或振動狀態(tài)下的實時姿態(tài)數(shù)據(jù)。采用CANOPEN通訊協(xié)議，DTS CANOpen在工業(yè)應(yīng)用中具有廣泛的兼容性和實用性。該產(chǎn)品采用非接觸式測量技術(shù)，能夠?qū)崟r輸出當(dāng)前姿態(tài)傾角，安裝簡便，無需校準相對變化的兩個平面。其內(nèi)部集成了高精度的AD轉(zhuǎn)換器和陀螺儀單元，能夠?qū)崟r補償非線性誤差、正交耦合、溫度漂移以及離心加速度的影響，有效消除運動加速度帶來的干擾，顯著提升動態(tài)測量精度。因此，DTS CANOpen能夠在復(fù)雜運動場景和惡劣環(huán)境中長期穩(wěn)定工作。作為一款動靜雙模測量傳感器，DTS CANOpen具備強大的抗電磁干擾能力，適用于各類高強度沖擊和振動的工業(yè)環(huán)境。其卓越的性能使其成為工業(yè)自動化控制中測量姿態(tài)的理想選擇。主要特性★ 量程雙軸±90° ★ 分辨率0.01°★ 動態(tài)精度±0.1° ★ 靜態(tài)精度±0.05°★ CANOpen協(xié)議 ★ 三種防護等級可選主要應(yīng)用★ 強沖擊振動碎石設(shè)備 ★ 工程車設(shè)備測控★ 施工設(shè)備調(diào)平 ★ 農(nóng)用機械測控★ 飛行器姿態(tài)控制 ★ 船舶姿態(tài)監(jiān)測 性能參數(shù) DTS CANOpen 單位 參數(shù) 測量范圍 ° 橫滾±180，俯仰±90° 測量軸 軸 X Y 雙軸 橫滾俯仰分辨率1） ° 0.01 橫滾俯仰靜態(tài)精度@25℃ ° ±0.05 橫滾俯仰動態(tài)精度(rms)@25℃ ° ±0.1 陀螺儀 陀螺儀量程 °/s ±300 零偏穩(wěn)定性(10s均值) °/h 8.5 零偏不穩(wěn)定性(allan) °/h 4.5 角度隨機游走系數(shù)(allan) °/sqrt(h) 0.25 加速度 加速度量程 g ±4 / ±16（可選） 零偏穩(wěn)定性(10s均值) mg 0.02 零偏不穩(wěn)定性(allan) mg 0.005mg 速度隨機游走系數(shù)(allan) m/s/sqrt(h) 0.005 零點溫度系數(shù)3）@-40～85℃ °/℃ ±0.01 靈敏度溫度系數(shù)4）@-40～85℃ ppm/℃ ≤100 上電啟動時間 S ≤3.5 響應(yīng)時間 S 0.01 通訊協(xié)議 - CAN Open 電磁兼容性 - 依照EN61000和GBT17626 平均無故障工作時間MTBF 小時/次 ≥98000 絕緣電阻 兆歐 ≥100 抗沖擊 - 100g@11ms、三軸向(半正弦波) 抗振動 - 10grms、10～1000Hz 防護等級 - IP67 / IP68（可選） 重量 g 單連接頭≤165g(不含電纜線) / 雙連接頭≤180g(不含電纜線) 1)分辨率：指傳感器在測量范圍內(nèi)能夠檢測和分辨出的被測量的最小變化值。 2)精度：指在常溫條件下，對角度多次測量(＞16次)，取測量值與實際角度誤差的均方根差。 3)零點溫度系數(shù)：指傳感器零值狀態(tài)下，在其額定工作溫度范圍內(nèi)相對常溫的示值變化率。 4)靈敏度溫度系數(shù)：指傳感器在其額定工作溫度范圍內(nèi)，滿量程示值相對于常溫滿量程示值的百分比，隨溫度的變化率。