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本成果基于先進(jìn)材料技術(shù)、微納制造工藝的電容式微機(jī)械超聲傳感器（CMUT）與壓阻式MEMS壓力傳感器，信號(hào)處理智能算法、無線信號(hào)傳輸及微系統(tǒng)集成的多項(xiàng)研究成果，進(jìn)行了跨尺度多相流濃度與超聲衰減及壓力分布的物理場(chǎng)耦合譜圖像數(shù)值模型，優(yōu)化超聲/壓力頻率、功率及尺度等多參數(shù)設(shè)計(jì)，構(gòu)建了陣列式多頻譜超聲-壓力融合RMF瞬態(tài)濃度計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)多維、多參數(shù)RMF流型辨識(shí)與流量在線監(jiān)測(cè)能力，設(shè)計(jì)RMF濃度超聲-壓力融合檢測(cè)微系統(tǒng)，形成了“氣固兩相粉塵擴(kuò)散濃度”“氣液兩相冷凝劑加注質(zhì)量”在線監(jiān)測(cè)解決方案。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、技術(shù)分析 氣/固/液多相流混合現(xiàn)象廣泛存在于工業(yè)生產(chǎn)中，北京理工大學(xué)婁文忠教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)當(dāng)前工業(yè)粉塵爆炸、粉塵防護(hù)、新冠疫苗低溫貯藏裝置的冷凝劑高效安全加注，推進(jìn)國家“公共安全”“節(jié)能減排”重大需求，創(chuàng)新性提出超聲-壓力復(fù)合的氣/固/液混合多相流流型/流量精準(zhǔn)檢測(cè)微系統(tǒng)的研制。 基于先進(jìn)材料技術(shù)、微納制造工藝的電容式微機(jī)械超聲傳感器（CMUT）與壓阻式MEMS壓力傳感器，信號(hào)處理智能算法、無線信號(hào)傳輸及微系統(tǒng)集成的多項(xiàng)研究成果，進(jìn)行了跨尺度多相流濃度與超聲衰減及壓力分布的物理場(chǎng)耦合譜圖像數(shù)值模型，優(yōu)化超聲/壓力頻率、功率及尺度等多參數(shù)設(shè)計(jì)，構(gòu)建了陣列式多頻譜超聲-壓力融合RMF瞬態(tài)濃度計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)多維、多參數(shù)RMF流型辨識(shí)與流量在線監(jiān)測(cè)能力，設(shè)計(jì)RMF濃度超聲-壓力融合檢測(cè)微系統(tǒng)，形成了“氣固兩相粉塵擴(kuò)散濃度”“氣液兩相冷凝劑加注質(zhì)量”在線監(jiān)測(cè)解決方案。 該方案采用了多項(xiàng)先進(jìn)的專利技術(shù)，具有體積小、功耗低、精度高、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，當(dāng)前已有相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)結(jié)合無線組網(wǎng)技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，具備構(gòu)建“粉塵爆炸評(píng)估系統(tǒng)”“冷凝劑遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)”條件。

本發(fā)明公開了一種平衡式大流量軸向柱塞泵，包括：斜盤、缸體、柱塞、配流盤、殼體、傳動(dòng)軸；所述缸體內(nèi)設(shè)置多排同心圓分布的柱塞孔；所述配流盤設(shè)置多排吸、排油口；所述殼體將配流盤的多個(gè)排油口連通接入一個(gè)出油口，將配流盤的多個(gè)吸油口連通接入一個(gè)進(jìn)油口。所述斜盤包含多個(gè)呈層次設(shè)置的臺(tái)階式斜面，層次相鄰的兩斜面傾角呈相反方向設(shè)置；每一層所述的斜面上均設(shè)有通過滑靴與之連接的柱塞，位于同一層斜面上的柱塞對(duì)應(yīng)缸體內(nèi)與之相配的位于同一排同心圓上的柱塞孔。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)柱塞泵高速高壓運(yùn)轉(zhuǎn)下，保持軸向柱塞泵關(guān)鍵零部件如缸體、配流盤等的軸向液壓力的平衡，同時(shí)，可以在不明顯增大軸向柱塞泵的體積和重量的情況下，實(shí)現(xiàn)大排量。

成果與項(xiàng)目的背景及主要用途： 我國對(duì)天然氣等清潔能源的需求量逐年增加。天然氣在井口剛剛開采出來時(shí)被稱作凝析天然氣，是濕氣的一種，濕氣首先要經(jīng)過測(cè)量，然后再進(jìn)入處理廠。濕氣為氣多液少的特殊的氣液兩相流，流動(dòng)型態(tài)包括分層、波狀、環(huán)狀、霧狀等多種形態(tài)，因此檢測(cè)難度很大。國際市場(chǎng)，因技術(shù)門檻兒高，只有極少數(shù)幾家公司（FMC\SolartronISA\Roxar）掌握此項(xiàng)技術(shù)。因大多采用射線技術(shù)，產(chǎn)品價(jià)格高昂。國內(nèi)市場(chǎng)采用“單相流量計(jì)量?jī)x表”或大型“計(jì)量站”，不是無法滿足氣液兩相測(cè)量，就是建設(shè)數(shù)千平方米的集氣計(jì)量站，耗資巨大。凝析天然氣兩相流量計(jì)旨在解決油氣田井口濕天然氣的氣、液兩相的在線不分離計(jì)量問題。對(duì)于及時(shí)、準(zhǔn)確、長(zhǎng)期地掌握單井、井區(qū)、氣藏、氣田的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)信息，判斷氣井/氣藏的生產(chǎn)變化和水侵狀況、優(yōu)化生產(chǎn)采氣工藝、延長(zhǎng)氣井生產(chǎn)壽命，并最終提高氣田的采收率具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。 技術(shù)原理與工藝流程簡(jiǎn)介：  雙節(jié)流計(jì)量管由 V 錐流量傳感器和文丘里流量傳感器串聯(lián)構(gòu)成。從天然氣井中采出的凝析天然氣體（即濕氣）先后流過 V 錐和文丘里，分別產(chǎn)生壓差△P1 和△P2。△P1=K1QG+K2QL △P2=K3QG+K4QLQG、QL 分別為氣相和液相的體積流量；K1、K2、K3、K4 是工況壓力、溫度、干度、氣相密度 ρG、液相密度 ρL、節(jié)流形式、節(jié)流比 β、長(zhǎng)度 L、氣相弗勞德數(shù)Frg、液相雷諾數(shù) Re 等相關(guān)函數(shù)。 遠(yuǎn)程平臺(tái)以高性能嵌入式工控機(jī)為核心，配以工業(yè)寬溫電子硬盤、16 路高精度數(shù)據(jù)采集卡、12 寸工業(yè)寬溫液晶屏、工業(yè)寬溫全金屬防水鍵盤、充電鋰電池等，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集、氣液兩相流量的計(jì)算/顯示/存儲(chǔ)等。鋰電池供電、220供電和蓄電池+太陽能供電 3 種工作方式。內(nèi)部供電可待機(jī) 16 小時(shí)，低功耗模式20 小時(shí)以上。 技術(shù)水平及專利與獲獎(jiǎng)情況： 技術(shù)水平： 1）產(chǎn)品不依賴射線技術(shù)、分離器技術(shù)。 2）適用范圍廣，海洋、陸地油氣田均可適用。 3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、低功耗、互換性好及多參數(shù)動(dòng)態(tài)測(cè)量。 獲獎(jiǎng)情況： “凝析天然氣多參數(shù)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)研究與應(yīng)用”獲得 2013 中國計(jì)量測(cè)試學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)”一等獎(jiǎng)。已授權(quán)專利 10 項(xiàng)，并成功產(chǎn)業(yè)化，制定了相應(yīng)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過了第三方的形式評(píng)價(jià)，取得了中華人民共和國制造計(jì)量器具許可證。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測(cè)： 該流量計(jì)占地面積約 1 平方米，價(jià)格僅為適用于陸上氣田的國外同類產(chǎn)品價(jià)格的幾分之一甚至十分之一，可取代進(jìn)口，大幅降低一次性基礎(chǔ)設(shè)施投入成本和人力、管理成本。  國內(nèi)客戶：中石油、中石化、中海油 國際客戶：國際石油公司 目前已取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益，如為中石油西南油氣田分公司川中油氣礦節(jié)約氣液分離存儲(chǔ)等工藝設(shè)備、場(chǎng)站用地、值守人員人工成本等累積 8700 萬元。 應(yīng)用領(lǐng)域： 應(yīng)用領(lǐng)域涉及陸地油氣田、采油平臺(tái)、海下氣田、非常規(guī)氣田（頁巖氣田、煤層氣）等多種天然氣上游生產(chǎn)計(jì)量領(lǐng)域。

產(chǎn)品詳細(xì)介紹    

本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)的OFDM系統(tǒng)發(fā)射機(jī)模型，添加了一個(gè)N點(diǎn)IDFT運(yùn)算，不需要太多額外的復(fù)雜度和硬件開銷。相對(duì)于傳統(tǒng)的OFDM，本發(fā)明大大降低了發(fā)送信號(hào)的PAPR，使發(fā)送信號(hào)功率分配更加均勻，降低了發(fā)射機(jī)功放的設(shè)計(jì)難度。本發(fā)明提出對(duì)添加Nzero個(gè)0后的N維信號(hào)進(jìn)行CI擴(kuò)展，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)直接對(duì)N-Nzero調(diào)制符號(hào)進(jìn)行CI擴(kuò)展，保持了子載波的正交性，使得發(fā)射信號(hào)的PAPR獲得了進(jìn)一步的降低。

本發(fā)明公開了一種基于重復(fù)子結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料有限元建模方法，包括以下步驟：建立復(fù)合材料精細(xì)化的多組分單胞有限元模型；基于上述精細(xì)化的多組分單胞有限元模型，建立復(fù)合材料重復(fù)子結(jié)構(gòu)模型；對(duì)重復(fù)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行縮聚，然后將特征矩陣裝配到單胞殘余結(jié)構(gòu)，得到全復(fù)合材料分析模型；此方法在保證計(jì)算精度的同時(shí)簡(jiǎn)化了復(fù)合材料精細(xì)化建模工程，極大的提高建模效率，具有十分重要的工程意義。

該成果獲2018年度國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)自然科學(xué)類二等獎(jiǎng)，該成果系統(tǒng)地開展了摩擦的聲子耗散以及聲子在界而和多層膜結(jié)構(gòu)內(nèi)的輸運(yùn)規(guī)律的研究，在摩擦的聲子粍散機(jī)理研宄方面，發(fā)現(xiàn)摩擦粍能與聲子主導(dǎo)頻率的定量關(guān)系；在國際上最早給出超晶格結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱系數(shù)最小值出現(xiàn)的條件：率先提出聲子沿石墨法向輸運(yùn)的自由程遠(yuǎn)大于經(jīng)典理論預(yù)測(cè)的10nm左右：實(shí)現(xiàn)了描述聲子輸運(yùn)的玻爾茲曼方程的數(shù)值解，在國際上率先發(fā)現(xiàn)多層膜之間的范德華力能夠提髙聲子在多層膜結(jié)構(gòu)面內(nèi)的平均自由程。該項(xiàng)0組的研究成果主要發(fā)表在Nano Letters、Physical Review B、Nature Nanotechnology等國際學(xué)術(shù)期刊上，其中8篇代表性論文獲Science、Nature Nanotechnology、Nature Materials、Advanced Materials等重要國際學(xué)術(shù)期刊論文SCI他引509篇次，單篇最髙SCI他引U5次，研宂成果在國際上產(chǎn)生了重要的學(xué)術(shù)影響。

本實(shí)用新型公開了一種懸式絕緣子在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置、污穢檢測(cè)裝置和導(dǎo)線風(fēng)偏 監(jiān)測(cè)裝置，用來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)瓷柱式絕緣子的應(yīng)力數(shù)據(jù)、污穢數(shù)據(jù)和導(dǎo)線風(fēng)偏數(shù)據(jù)；應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置、污穢檢 測(cè)裝置和導(dǎo)線風(fēng)偏監(jiān)測(cè)裝置的輸出均連接 A/D 轉(zhuǎn)換電路，A/D 轉(zhuǎn)換電路的輸出連接數(shù)字處理電路，數(shù)字 處理電路用來將 A/D 轉(zhuǎn)換電路輸出的數(shù)字信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)揭苿?dòng)終端；移動(dòng)終端連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；太陽 能電池用來供電；控制電路與應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置、污穢檢測(cè)裝置、導(dǎo)線風(fēng)偏監(jiān)測(cè)裝置、A/D 轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字 處理電路和移動(dòng)終端均相連。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)高壓輸電線路上瓷柱式絕緣子的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而及 時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除絕緣子的安全隱患。 

本實(shí)用新型公開了一種多功能瓷柱式絕緣子在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：泄漏電流采集裝置，用來實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)瓷柱式絕緣子的泄露電流數(shù)據(jù)；Sensor-應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置，用來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)瓷柱式絕緣子的應(yīng)力數(shù)據(jù)；污穢 檢測(cè)裝置，用來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)瓷柱式絕緣子的污穢數(shù)據(jù)；控制器通過信號(hào)線與泄漏電流采集裝置、Sensor-應(yīng) 力監(jiān)測(cè)裝置和污穢檢測(cè)裝置均相連；控制器用來收集數(shù)據(jù)，并將收集的數(shù)據(jù)通過發(fā)射天線發(fā)送出去，信 號(hào)接收器通過接收天線接收數(shù)據(jù)，信號(hào)接收器和終端機(jī)信號(hào)連接；太陽能電池用來供電。本實(shí)用新型設(shè) 計(jì)精簡(jiǎn)，成本低廉，可很大程度保證瓷柱式絕緣子的正常運(yùn)行，從而預(yù)防事故發(fā)生，確保輸電線路的安 全和穩(wěn)定運(yùn)行。 

本實(shí)用新型涉及多自由度壓電超聲電機(jī)技術(shù)，具體涉及基于準(zhǔn)田字形壓電振子驅(qū)動(dòng)的平面電機(jī)，包 括定子組件、動(dòng)子組件、支座組件和預(yù)緊組件，采用準(zhǔn)田字形定子組件，且通過預(yù)緊組件與支座組件連 接；動(dòng)子組件分別連接定子組件和支座組件。電機(jī)通過激發(fā)準(zhǔn)田字形定子組件的面外一階對(duì)稱彎曲振動(dòng)、 左右圍桿面內(nèi)一階彎曲振動(dòng)、前后圍桿面內(nèi)一階彎曲振動(dòng)三種模態(tài)的振動(dòng)或近共振復(fù)合出兩相橢圓運(yùn)動(dòng) 軌跡，據(jù)此推動(dòng)動(dòng)子組件交替地沿 x、y 向移動(dòng)。可實(shí)現(xiàn)微米甚至更高精度級(jí)平面運(yùn)動(dòng)；