抗强辐射电子系统与智能装

信息来源：发布时间：2021-12-18 09:43:28

抗强辐射电子系统与智能装

联系人微信二维码右上	科研单位	中国科学院新疆理化技术研究所
	成果完成人	李豫东，39岁，研究员，15276736875
	所属领域	■产业关键技术装备
成果概述	主要技术原理或技术方案、可实现的主要功能、技术优势：核动力与核工业强辐射环境作业对抗辐射相机、机器人等装备有迫切需求，国际上早期采用屏蔽防护解决抗辐射问题，装备笨重、移动性差，且难以实现信息化、数字化、智能化；福岛核事故后，技术上开始转向电子系统抗辐射加固。国内在该领域仍有较大差距，相关装备依赖进口。本成果采用电子器件与系统抗辐射加固技术，基于强辐射下器件损伤机理研究，突破了器件抗辐射加固及筛选、系统级抗辐射设计与辐射损伤修复等技术，研制出抗辐射相机、光源及机器人控制、驱动、供电等模块化产品样机，抗辐射性能达到国际先进水平，且体积小、重量轻。例如，研制的抗辐射相机＞1E4 Gy，重量500克；屏蔽防护的同类产品重量15~20千克。产品样机已交付中核、中广核相关单位应用。
主要指标	强核辐射环境作业装备需要在高剂量率（100Gy~1000Gy/h）下正常工作，抗总剂量需要达到1E3~1E6 Gy，已研制的产品样机主要指标如下： 1、抗辐射相机：彩色成像、分辨率1080p、30fps、可选配定焦/变焦抗辐射镜头；剂量率1000 Gy/h下能正常工作，抗总剂量＞1E4 Gy；具备3A算法、可自动/电动调焦、以太网接口；重量500g、体积φ85mm * 135mm。 2、抗辐射电机驱动器：可驱动直流/步进电机，30~48V输入范围；剂量率1000 Gy/h下能正常工作，抗总剂量＞1E4 Gy。 3、抗辐射机器人控制板卡：多路ADC与DAC，IO＞100路，主频最大200MHz；剂量率1000 Gy/h下能正常工作，抗总剂量＞1E4 Gy。 4、抗辐射照明光源照度≥13000lm、显色指数≥80、色温4000K、IP65防水剂量率1000 Gy/h下能正常工作，抗总剂量＞1E6 Gy。
转化方式	■合作实施 □许可 □转让 □作价投资 ■自行实施 □其他： (可多选)
适用范围	（150字左右）抗辐射相机、光源将用于核动力及核电站运维检修、乏燃料后处理、核事故应急活动中的检测与遥操作；相机、光源及机器人模块将用于上述领域中巡检、作业、应急机器人的研发；相关技术还可用于核电站安全壳内数字化、信息化设施（仪器仪表、传感器）的建设。
成果图片

2.铁磁性结构部件缺陷、应力无损检测系统

	成果完成人	殷晓强 / 邓鈺珂
	所属行业	先进制造
成果简介	围绕铁磁性结构部件（长输管道、斜拉桥索与电梯用钢丝绳等）的缺陷、应力无损测试，基于超声导波与微磁检测原理，提出了功能一体化检测方法与技术，研制出柔性、高灵敏度传感器，集成了专用无损检测系统，主要包括：⑴构建力—热—磁耦合的标定试验装置，基于磁弹信号谐波分析与导波陷频测试两种方法，实现了钢索应力的无损、定量测试，测试精度约±10MPa；⑵采用高性能铁钴合金带材，研制出覆盖 20kHz~2MHz 频率范围的柔性磁致伸缩传感器，可检测出 20m 范围内截面缺失率小于 3%的管道缺陷；⑶研制出基于隧道磁阻元件的弱磁式漏磁扫查系统，对缺陷的检测分辨力达百微米量级，可检测直径 14mm 钢索中的单根 0.5mm 断丝。
应用范围	特种设备检测。已有应用情况：磁致伸缩管道检测系统已应用于中海油、康菲石油海上平台工艺管线检测
技术优势	(1)弱磁式漏磁扫查系统可集成至钢索生产线进行制造质量检测；基于无线网络技术，还可对电梯用钢丝绳进行多点监测。(2)磁致伸缩管道检测系统需投入改造升级费用约 50 万元，改造后的系统技术指标（可检测管道长度、检测灵敏度等）将超过国内同类型仪器，达国际先进水平。(3)磁弹与导波陷频应力测量系统，已突破传感器制造工艺，具备标定测试装置，测试原理验证可行，如投入系统研发费用约 80 万元，可实现专用装置集成。导波陷频应力测试为原创技术，磁弹应力测量精度将超过国内现有同类型仪器。

3.复极式离子膜电解槽极网自动化激光焊接成套技术装备

	成果完成人	殷晓强 / 邓鈺珂
	所属行业	先进制造
成果简介	1.激光焊接极网表面平整度高，克服了电阻点焊位置凹坑造成的极网表面不平整的难题。2.激光焊接强度高，解决了电阻焊接中大量虚焊和脱焊的技术难题，取缔了氩弧焊人工补焊工序，提高了生产效率。3.激光焊接属于非接触式焊接，该工艺对极网及电解槽无附加应力，电解槽整体平整度高
应用范围	项目开发的离子膜电解槽激光焊接制造成套装备自 2010 年 8 月正式投产以来，已累计完成 80 万吨电解槽的生产制造，新增产值 43088 万元，新增利税 1659 万元，节支 146 万元
技术优势	该技术在国际上率先实现了离子膜电解槽的激光焊接精密制造工业化生产，支撑国内唯一的离子膜电解槽制造企业——蓝星（北京）化工机械有限公司离子膜电解槽制造技术跃升到国际领先水平，形成与国外产品竞争的新亮点，提高了产品的市场竞争力，使其产品国内市场占有率超过 30%。该套设备目前已经进入产业化生产阶段。

4.高端装备关重构件激光焊接制造技术

	成果完成人	殷晓强 / 邓鈺珂
	所属行业	先进制造
成果简介	面向高端装备发展对先进激光焊接技术的迫切需求，围绕大型薄壁关键构件激光焊接制造过程中的重大科学技术问题展开研究，突破了大型薄壁构件激光焊接的关键共性技术，解决了大型薄壁构件激光焊接过程稳定性、质量一致性和可靠性难题，开发出关键功能部件和成套技术装备，构建了大型薄壁构件激光焊接制造理论和技术体系，显著提升了我国高端装备制造的自主创新能力和技术水平。项目成果获中国机械工业科学技术奖一等奖 1 项，北京市科学技术奖二等奖 1 项。
应用范围	项目成果成功应用于轻量化免涂装地铁列车、杀手锏武器装备、高效节能型离子膜电解槽、国际大科学工程热核聚变实验堆（ITER 计划）等高端装备的大型关重构件激光焊接制造，显著提升了我国高端装备制造的技术水平，推动了产品升级换代，经济与社会效益显著。
技术优势	拥有自主知识产权的离子膜电解槽极网激光焊接成套技术与装备，支撑国内唯一的离子膜电解槽制造企业—蓝星（北京）化工机械有限公司离子膜电解槽制造技术跃升到国际领先水平

5.轻微型电动汽车用增程发电系统

	成果完成人	殷晓强 / 邓鈺珂
	所属行业	先进制造
成果简介	本增程发电系统可在低成本基础上有效提高续行里程。本成果应用研发出的高效永磁同步电机和双向变流器，与通用发动机配合，优势如下：1）发电效率高达 90%以上，且发动机工作在优化运行区，油耗低；2）可自动快速起动发动机，无需另配起动机，成本低；3）具有高效能量管理策略，可根据电池状态和整车需求调整发电功率，实现低油耗并利于延长电池寿命；4）高效永磁电机及变流器设计保证了系统体积较小；5）发电及停机有自动和手动两种控制模式可供选择；5）授权发明专利“一种车用永磁同步电机增程器控制方法”，具有自主知识产权。
应用范围	轻微型电动汽车，也可以推广至其它电动车辆。已有应用情况：暂无
技术优势	电动汽车为国家政策重点支持，成本和续行里程是制约电动汽车发展的瓶颈。本成果可在低成本基础上有效延长电动汽车的续行里程，对于促进电动汽车发展具有积极的推动作用。投资和效益情况需要结合所匹配车型、预期销售数量等条件做具体分析。

6.替代高污染镀铬工艺的激光熔覆系统与技术

	成果完成人	殷晓强 / 邓鈺珂
	所属行业	先进制造
成果简介	主要创新点和优势：（1）激光光源：通过光束整形与匀化技术，实现大面积、高效率的激光熔覆与防开裂技术；（2）熔覆层材料：硬度≥HRC55，厚度≥200um；在高载荷状态下涂层耐磨不脱落且其抗腐蚀性能与镀铬相媲美，使用寿命提高 2 倍以上；（3）激光熔覆工艺：宽带熔覆工艺，与基体材料冶金结合，无气孔及裂纹等缺陷，涂层硬度均匀性良好，不发生局部点蚀
应用范围	工程机械、矿山机械。已有应用情况：已经在矿山机械的液压立柱获得应用。
技术优势	响应国家环保政策，替代高污染电镀，涉及产品制造的上游产业以及零部件维护的下游产业。国内独有专利技术，可技术转让或合作开发，总体投资 400-600 万元，投资回收期为 1 年。

7.无磁钻铤激光熔覆强化制造的系统技术

	成果完成人	殷晓强 / 邓鈺珂
	所属行业	先进制造
成果简介	本项目基于激光熔覆技术在无磁钻铤的零件表面得到无磁、耐磨、抗腐蚀的高性能材料，形成无磁钻挺新产品，可实现无磁钻铤新零件的制造与损伤零件的再制造。该技术涉及特种激光装备、新材料及激光处理工艺、磁性检测评价等技术，符合美国 API 标准。主要创新点和优势：（1）激光光源：电光转换效率高于 40%，激光辐照下硬质相的稀释率低于 10%，涂层材料与基体材料的稀释率低于 8%，不诱发无磁钻铤的磁性；（2）熔覆层材料：强化相的质量分数高于 60%，与基体材料冶金结合且抗冲击，相对磁导率 1.005-1.010，抗腐蚀性能超过 316L；（3）激光工艺：极低的热应力及变形，零件熔覆强化结束后的温度不超过 150℃。
应用范围	石油、地质勘探、军工等领域的无磁超硬涂层。已有应用情况：已经在山东胜利油田等重要客户获得应用。
技术优势	属于石油勘探领域的高端产品，涉及产品制造的上游产业以及零部件维护的下游产业。国内独有专利技术，可技术转让或合作开发

8.防爆型氧气浓度激光传感器

	成果完成人	殷晓强 / 邓鈺珂
	所属行业	先进制造
成果简介	本项目成果基于航空预先研究课题，开发研制国产航空油箱混合气体检测传感器，其具有以下优势：不发生接触式化学反应，不会影响待测气体的组分和形态；检测精度极高，测量下限可达 ppm 量级；响应时间快，可以达到 ms 量级；不存在交叉干扰，易于检测混合气体中的特定成分；全光学结构，不易受到电磁辐射的干扰、不产生火花，本质安全。
应用范围	航空、航天、石化等安全性较高场所。已有应用情况：已在中航某研究所做地面试验。
技术优势	本项目掌握着的核心技术在行业中的领先地位和独有的特性，使其在产品的推广及销售过程中具有其他公司所没有的优势。并且其产品是面向航空、航天医疗等高精密行业

9.风力发电机主轴超声在线监测系统

	成果完成人	殷晓强 / 邓鈺珂
	所属行业	先进制造
成果简介	提出风机主轴高应力区的多阵列超声检测方法，为在役风机主轴结构健康监测提出了一套解决方案。同时，国内首次研发的主轴在线检测系统，不仅克服现有技术中停机检测的限制，为风能行业提供了一套节能、高效的主轴检测设备。检测系统具备原位检测、电子扫查、远程访问、多通道复用等特色，形成了电子扫查替代人工作业的工作模式。远程访问的优势便于系统组网及大数据管理。该成果适用于在役、在建的大型风机主轴的结构健康检测，具备对主轴高危裂纹及时预警功能，防范主轴失效导致的安全事故
应用范围	风能行业、大型轴类在线监测、结构健康监测。已有应用情况：地面联试试验：数据完成、检测信号稳定、电磁兼容性良好；装机测试：已在线测试 4 个月，检测信号稳定
技术优势	国内首次研发的主轴在线检测系统，不仅克服现有技术中停机检测的限制，为风能行业提供了一套节能、高效的主轴检测设备。检测系统具备原位检测、电子扫查、远程访问、多通道复用等特色，形成了电子扫查替代人工作业的工作模式。

10.高速多轴联动智能弯管机

	成果完成人	殷晓强 / 邓鈺珂
	所属行业	先进制造
成果简介	开发了可侧弯和机头旋转的，多层模具，大口径的全伺服弯管机的控制系统和仿真软件。仿真软件能够通过输入管型和模具参数后自动生成加工轨迹，三维动画显示管子变形和机器动作，并确保与实际加工过程动作一致。因此能够在仿真阶段对干涉等问题进行检查和处理。控制系统为总线方式，采用先进的 IEC61131-3PLC 语言编程标准，通过同步 13 个电机的运动，精确流畅高效地控制整个弯管过程。并具备焊缝识别，预料辅推等先进功能。各项技术和性能均到达国内和国际领先水平。
应用范围	管型加工企业。已有应用情况：浙江摩多巴克斯科技股份有限公司。
技术优势	根据厂家的用途和附加值可进行效益分析，比同类弯管机效率提升 3 倍以上。