电感应测试仪

5月30日，国务院国资委确定并发布了《中央企业科技创新成果推荐目录（2020年版）》（以下简称《目录》）。本次《目录》发布的成果涉及22项核心电子元器件、14项关键零部件、8项分析测试仪器 、10项基础软件、41项关键材料、12项先进工艺、53项高端装备和18项其他类型成果，共计178项成果，相关成果主要来自54家央企。《目录》中涉及的8项分析测试仪器成果如下，37分布式光纤传感系统航天科技分析测试仪器38全视角高精度三维测量仪航空工业集团分析测试仪器39色度亮度计兵器工业集团分析测试仪器40短波长X射线衍射仪兵器装备集团分析测试仪器414051系列信号/频谱分析仪中国电科分析测试仪器42汽车变速器齿轮试验测试装备机械总院集团分析测试仪器43电感耦合等离子体质谱仪中国钢研分析测试仪器44分布式高精度应变、温度、振动光纤传感测试仪中国信科分析测试仪器据了解，航天科技的分布式光纤传感系统是一种集光、机、电、算于一体的高性能新型传感系统，可以实现对探测目标的连续不间断测量，并形成全面的、精细的、准确的数字化描述。分布式光纤传感系统利用光纤后向散射效应与光时域反射技术，实现对应变/温度场的连续测量与定位 传感光纤既是传感介质也是传输媒介,是一宗集待测物理量感知和信号传输于一体的传感手段。传感光纤本身无源、抗干扰、耐腐蚀，是一种本征安全的材料，并且在性能指标和产品功能上均优于传统的电学传感技术。分布式光纤传感系统特别适用于易燃易爆场合；典型的应用领域包括长输油气管线的安安防监测、基础设施的结构健康监测、火灾预警、电缆效率分析、地热开采分析等。井下温度分布测量应用场景（图源 国资委）航空工业集团的这款全视角高精度三维测量仪，针对大部件变形和大空间内运动体参数实时监控的迫切需求，突破大视场、超清晰、高精度光学测量关键技术，解决测量距离大、精度要求高、测量环境复杂等技术难点，研制全视角高精度三维测量仪，填补国内空白，并在航空、航天等领域进行了应用验证。全视角高精度三维测量仪（图源 国资委）亮度色度计采用三色值过滤的测定方法，可测定亮度、色度、色温cielab、cieluv、色差等，4个量测角度可以切换。可适用于需要小范围量度角度(0.1°/0.2°)的低亮度领域的测定场合，若作远距离量测可选用延长线将主机与感应器分开进行测量。仪器附加键盘（选配）可作多种功能使用，包括输入颜色系数和亮度偏差。另外，也可在计算机中的进行数据的存储、分析、打印，在照明工程、电影和电视、建筑等领域中有较为广泛的应用。而兵器工业集团的色度亮度计可测量亮度范围为（1～3000）cd/m2，亮度测量精度为±4%，色度测量精度为（x,y）≤±0.004（10cd/m2以上，标准A光源。色度亮度计（图源 国资委）短波长X射线衍射仪是拥有自主知识产权的短波长特征X射线衍射技术产品，首先解决了我国无损测定厘米级厚度工件内部（残余）应力、织构、物相、晶界缺陷及其分布的难题，填补了国内外无损检测分析内部衍射信息的小型化仪器设备空白。该仪器利用重金属靶X射线管作为辐射源，采用光量子能量分析的无强度衰减单色化、精密测量分析等技术，最大可测厚度达40mm铝当量，晶面间距测试误差小于±0.00006nm，内部（残余）应力测试误差小于±25MPa。可应用于先进材料、先进制造和基础研究领域，如预拉伸铝板、涡轮叶片、装配件、焊接件、热处理件等控形控性的加工工艺优化和制造，以及材料/工件内部应力及其分布等的演变规律研究。短波长X射线衍射仪（图源 国资委）4051系列信号/频谱分析仪重点突破了110GHz超宽频带、大带宽、高灵敏度接收技术以及宽带信号高速处理技术，实现了最高同轴测试频率110GHz、最大分析带宽550MHz、显示平均噪声电平≤-135dBm/Hz@110GHz等核心指标，且具有全频段信号预选能力，打破了国外技术封锁，总体性能达到国际先进水平，在高精尖测量仪器方面实现了自主可控和自主保障，在航空航天、通信、雷达、频谱监测等军民领域得到广泛应用，为我国“载人航天”、“探月工程”、“北斗导航”等国家重大工程做出了重要贡献，解决了宽带卫星通信系统功放模块数字预失真测试、新型预警和跟踪雷达脉冲信号测试、超宽频带频谱测量等测试难题。4051系列信号/频谱分析仪（图源 国资委）汽车变速器齿轮试验测试装备是国家重点支持的发展专项；测试技术含量和技术水平高，创新性强，属国内首创；突破了汽车变速器传递误差测试方面的技术壁垒，解决了汽车变速器急需解决的啸叫难题；扭转了汽车变速器测试台架主要依赖进口的局面。试验台既可实现单对齿轮又可以实现变速器总成传递误差的测量，可以模拟齿轮啮合错位量工况，使得传递误差测量结果更具实际意义，可以更有效指导齿轮修形设计，达到减振降噪目的。试验台角度测量精度1ʺ，加载扭矩最大20000Nm。汽车变速器齿轮试验测试装备（图源 国资委）ICP-MS技术是将ICP的高温电离特性与四极杆质谱计的灵敏快速扫描的优点相结合而形成一种新型的最强有力的元素分析、同位素分析和形态分析技术。该技术具有检出限低、动态线性范围宽、干扰少、分析精度高、速度快、可进行多元素同时测定等优异的分析性能，已从最初在地质科学研究的应用迅速发展到环境保护、半导体、生物、医学、冶金、石油、核材料分析等领域。电感耦合等离子体质谱仪（图源 国资委）分布式高精度应变、温度、振动光纤传感测试仪主要用途是为石油天然气管线、高速铁路、高速公路、电力输送线路等大型基础设施的状态监测与安全管理提供完整先进的分布式高精度应变、温度、振动光纤传感测试仪，显著提升相关大型基础设施的运营能力、安全管理水平与应急管理能力。其基于光栅阵列的新一代光纤传感技术具有网络容量大、探测精度高、传感距离长、响应速度快、可靠性好等方面的突出优点，可实现超大容量、超长距离、超高精度的应变、温度、振动传感监测。光纤分布式温度探测器（图源 国资委）附件：中央企业科技创新成果推荐目录（2020年版）.doc

探头式初粘力测试仪国际上生产的企业很少，而且他们采用的是上顶自重法，该法实验过程摩擦阻力大，下降时有冲击，因此不可避免造成测试结果重复性差。济南恒品研制的HP-TCN-A探头式初粘力测试仪创新的采用下压悬空法，利用高精度传感器和软件来精确控制向下初始加压力，测试面放置在特制的悬空不锈钢平面上，测试结果准确、重复性高；而且该种测试方法更加贴近于人手向下触摸胶粘面的感性认知。HP-TCN-A探头式初粘力测试仪又叫探针式初粘力试验机（Probe Tack Tester）依据ASTM D2979 的规范等国际标准生产，是胶带初粘力测试的方式之一，主要用于各种胶带、粘合剂类等各种不同产品的初始粘着力测试，产品适合各类研究机构、胶粘剂企业、不干胶等检验检疫机构等。HP-TCN-A探头式初粘力测试仪测试原理是使用规定直径精密研磨的平面探头压在黏胶面，完全接触之后，再反方向恒速完全分离所产生的最大力，这个最大力值即为所测试样的初粘力，机器会记录离开时最大拉力数值。HP-TCN-A探头式初粘力测试仪主要产品特点：超大触摸屏显示，数据收集系统具有即精确又易用的特点，是当前先进的测量仪器；采用微电脑控制技术，，精度高，操作简便；采用高精度传感器，精确度可以达到重量感应器标准的+0.1%；先进的静音电机和精密滚珠丝杠，传动运行平稳，位移测量更加准确；高清晰LCD显示，操作一目了然；连接微型打印机：可实现实验日期、试验结果，直接及时打印.；具有试验力值保持功能，查看实验结果更加方便；无级调速可在1—800范围内任意设定精度。

1880年，法国物理学家居里兄弟发现，把重物发在石英晶体上，晶体某些表面会产生电荷，电荷量与压力成比例。利用压电材料的这些特性可以实现机械振动（声波）和交流电的相互转换。打火机的点火装置，就是利用此原理进行打火。后来压电材料广泛应用于各种传感器（如图1）中，例如换能器、传感器、驱动器、声纳、手机和机器人等方面。图1 压电陶瓷传感器压电效应的产生是晶胞中正负离子在外界条件作用下出现相对位移，使得正负电荷的中心不再重合，导致晶体发生宏观极化。压电电荷的流动方向取决并且遵循其陶瓷和晶体材料的晶格排列，因此压电陶瓷和压电聚合物复合材料的压电常数与其结构组成有着密切的相关性。美国弗吉尼亚理工大学的郑小雨（Rayne Zheng）教授及其实验室的博士团队使用3D打印的方式实现了新型压电材料的制造，并且采用这种方法制备了具有高压电特性的材料，实现电压在任意方向可被放大、缩小和反向的特征。图2 高灵敏度压电材料的合成以及3D打印制造图3 压电材料3D打印制造（弗吉尼亚理工大学） 这种压电材料的制造方法为：首先采用功能化剂（三甲氧基甲基丙烯酸丙脂）共价接到PZT（锆钛酸铅压电陶瓷）颗粒上合成表面功能化的压电纳米粒子，表面通过硅氧烷键在表面留下自由的甲基丙烯酸酯（如图2-a）；通过提高表面功能化水平，提高复合颗粒材料的压电相应水平，使之达到最大（如图2-b） 最后通过面投影3D打印方式实现纳米颗粒的粘接成型（如图2-c和图3）,最终得到需求的压电材料结构，其显微镜结构（如图2-d）。基于此项技术，压电新型材料在很多领域得到应用P1多功能柔性可穿戴智能材料通过电压激活后能够设计和制造出一系列新型智能材料。该三维材料具有任意形状，任意内部结构复杂度，并且每一个节点、单元和材料本身任意部位均具有压电感应功能，无需任何附加传感器即可实现电压输出。根据该材料的特性，开发出了柔性压电材料（如图4），为将来可穿戴柔性器件开发做好基础准备。图4 打印的柔性材料薄片（弗吉尼亚理工大学）P2自感应吸能材料及护甲由于这种智能材料各个部位均具有压电感应，其打印支撑的三维结构将无需任何附加传感器，并探测出任意位置的压力或者震动。现有传感技术和结构损伤检测当中，需要在各个位置上布满大量的压电传感器，并且对于复杂结构，需要通过复杂算法优化计算，最终来确定传感器阵列的布置。然而，这种自感应三维材料，则可以通过任意位置的压电结构材料，首次解决了这项难题，并且通过智能桥梁结构得到验证（图5）。图5 智能桥梁检测实验P3矢量传感领域通过人工晶格设计制成的压电超材料，可以很灵巧的实现矢量探测传感功能，通过利用改型材料不同结构有不同压力静电相应的特性，设计如图(6-b)所示的结构，并对不同方向进行压力测试，可以实现三个方向的不同压电系数的压电材料制备。图6 力方向感知测试国内西安交通大学陈小明教授也在应用3D打印技术研究压电材料，其将压电聚合物或陶瓷与光敏树脂混合制备成复合材料，然后将复合材料利用深圳摩方（BMF）的3D打印设备S140进行打印成型，从而制成相应的压电器件。除此之外，利用3D打印技术可以制备具有多种微结构的器件（图7），相比于传统的微纳加工工艺具有成型快，成本低，可定制化等优点。打印的微结构复合压电器件相比于平模，极大的提高了压电输出，器件性能成倍增加。图7 3D打印的多种微结构压电器件图BMF的S140（图8）设备打印光学精度达到10um，打印层厚10~40um，打印幅面最大能够达到94mm(L)*52mm(W)*45mm(H)，而且其支持多种树脂材料打印，例如韧性树脂、耐高温树脂、生物医用树脂、柔性树脂等等，能够最大限度的满足不同客户的科研需求。图8 S140设备简图通过3D打印来实现各向异性和定向效应的高响应性压电材料，有效促进了3D传感器材料方向的发展。通过这种材料，用户可以为目标应用进行设计、放大和抑制等操作模式。这种新型结构与功能的压电材料突破了传统传感器整列部署的模式，通过3D打印制造方式为未来智能材料设计提供了一种思路。官网：https://www.bmftec.cn/links/10