王立鼎 著名精密机械和微机械专家

您曾致力于高精度渐开线齿轮和样板研究,其理论成果获中科院自然科学三等奖;实际应用中,一种靠模样板可用于磨制出1级精度齿形,此技术属国际领先水平;另一种计量样板和标准齿轮作为中国计量科学研究院用作国家级齿轮精度实体基准。请您介绍一下这些齿轮和样板具体的应用情况。您如何看待这些成果？

精密、超精密圆柱渐开线齿轮的加工方法

研究了精密、超精密圆柱渐开线齿轮的加工方法。分析比较了锥形砂轮磨齿、蝶形砂轮磨齿、大平面砂轮磨齿、蜗杆砂轮磨齿和成形砂轮磨齿的工作原理及当前国内外精密、超精密圆柱渐开线齿轮的加工现状。探讨了ISO1328:1997标准中2级以上精度超精密齿轮的加工。最后,指出大平面砂轮磨齿机Y7125有着结构简单、传动链刚度高、磨齿精度高等优点,具有较大的改装空间。通过一系列的研究工作,有可能将其改装精化成磨削超精密圆柱渐开线齿轮的加工母机,实现2级到1级精度超精密齿轮的加工。1级精度超精密齿轮的研制成功,可提高齿轮的传递基准,从而可提高齿轮制造的技术水平。

超精密渐开线齿形的测量方法

分析了双基圆盘式渐开线测量仪的测量原理,其具有结构简单、测量过程中无测头位置引起的阿贝误差等特点。该仪器采用交叉弹簧片的铰链结构作为误差传递杠杆,其灵敏度高、无间隙。经过对仪器的主要测量误差源进行补偿后,其系统的测量不确定度(U95)<±0.5μm,测量精度可以满足1级渐开线齿形的测量要求。通过与其它渐开线齿形测量方法的比较,双基圆盘式渐开线测量仪仅在测量自动化和多功能性等方面不如CNC齿形量仪,其在测量精度与制造经济性等方面更具优势,是超精密渐开线齿形测量的理想方法。

中国微纳制造研究进展

介绍了中国微纳制造领域的总体概况。从微构件力学性能、微纳摩擦磨损及粘附行为研究、典型微流体器件输运特性研究、拓扑优化技术在微纳结构设计中的应用研究、微传热学的研究和微测试方法和装置的研究具体介绍了微纳制造基础理论方面取得的进展。从设计方法、硅基微机电系统(Micro electro mechanical system,MEMS)制造工艺、非硅MEMS制造工艺等方面介绍了微系统设计与加工工艺研究进展。从物理量微传感器、微执行器件与系统、微纳生化传感与分析和微能源等方面介绍了微纳器件与微纳系统的研究进展,最后对中国微纳制造发展进行了总结和展望。

集成毛细管电泳芯片研究进展

集成毛细管电泳芯片是一种新型的微全分析系统,它具有被分析的样品用量少、分析速度快、体积小便于携带、成本低等优点.介绍了该芯片的产生和发展过程,综述了芯片的结构、进样方式、检测方法等方面的进展和存在的问题;简述了其主要应用领域并展望了其应用前景.

高压直流监视与故障诊断主站系统的研发与应用

目前国内现有的故障信息管理主站或二次设备在线监视与分析应用系统,都只是具备交流二次设备(保护和录波装置)的运行情况监视和分析,还不具备对高压直流的二次设备监视和故障诊断分析的能力。为此,设计和研发了一套高压直流二次设备监视与故障诊断主站系统,详细介绍了该系统的软硬件结构、直流二次设备建模以及各主要功能模块的实现方案。经现场运行情况表明,该主站系统可以在直流输电系统运行过程中发生故障和不正常运行情况下,快速准确获知直流保护动作情况和直流故障情况,并及时把相关故障信息推送给上级调度中心。

中国MEMS的研究与开发进程

微机电系统 (MicroElectroMechanicalSystems)是 80年代发展起来的新兴交叉学科 ,其系统包括能源、微驱动器、微执行器、微传感器、微控制器以及与外界的接口等。由于该系统能够实现各类产品的微型化、集成化与便携化 ,因而在天上、地面和海洋的诸多领域有广泛的应用与产业前景。本文概括地介绍微机电系统学科的重大意义 ,13年来中国MEMS研发的总体概况 。

微机电系统科学与技术发展趋势

阐明了微机电系统 (MEMS)的学科内涵与应用范畴 .着重介绍了国外MEMS的研究情况 .研究表明微尺度下一些物理现象与宏观世界的存在差别 ;论述了LIGA加工、刻蚀技术等微制造技术 .总结了国内的研究工作 ,给出了我国在基础理论、材料、工艺、元器件、测试及微系统等方面的研究情况 ,并提出发展我国微机电系统的几点建议 .

抓住机遇,推动我国微型机械的快速发展

阐明微型机械新型学科的内涵和广阔的应用前景。综述美、日等发达国家从事微型机械的研究与开发状况和国内微型机械的研究现状。提出了推动我国微型机械快速发展的建议。

变电站站用电源系统在线状态评估系统架构及关键策略研究

变电站站用电源系统是保障变电站安全可靠运行的重要环节,主要由站用交流电源系统、直流电源系统和交流不间断电源系统3部分组成。为了有效在线评估变电站站用交、直流电源的运行状态,提出一种主、子系统协同配合的变电站站用电源在线评估系统,介绍了主、子系统的主要功能及组成部分,详细阐述了评估流程,以及交流电源设备、逆变电源设备、直流/直流(DC/DC)通信电源设备和直流电源设备的评估原则及策略。结合系统在现场的实际应用情况,验证其可有效保障变电站站用电源系统的安全稳定运行,具备一定工程推广应用价值。

变电站异常处理指导系统的开发与实现

如何快速判断变电站设备的异常并采取正确的措施是变电站运行人员的难点 ,根据这一需要介绍了在变电站自动化系统下一个异常处理指导系统的实现。该系统对后台监控系统采集到的数据进行了信息集成、信息提炼 ,实现了一定程度的智能化。在线运行及离线查询的结合 ,为运行人员提供了全面的异常处理指导功能 ,有助于提高变电站的自动化水平 。

双盘式渐开线测量仪精度分析

双盘式渐开线测量仪的测量误差源可以分为影响生成理论渐开线精度的误差因素、影响被测渐开线齿形在测量过程中位置精度的误差因素等.对所有误差源引起的测量误差进行了分析,并根据<测量不确定度评定与表示指南>(GUM)与蒙特卡罗法计算了仪器测量渐开线圆柱齿轮(m=4、z=30、α=20°)齿形时的测量不确定度(U99)分别为0.67μm与0.54μm.对部分误差源进行补偿后,测量仪的测量不确定度(U99)分别为0.34μm与0.36μm.蒙特卡罗法消除了GUM评定仪器测量不确定度过程中的一些缺点,评定的测量不确定度值更接近于真实值.经过分析可知,双盘式渐开线测量仪的测量精度可以满足1级(GB/T10095.1-2001)精度渐开线圆柱齿轮齿形的测量要求.

微型机械研究的现状及展望

微型机械是80年代后期崛起的新兴热点技术。本文从微型机械的历史背景入手阐述了目前微型机械的定义、主要组成部分、主要的工艺方法、国外的研究状况及应用前景,最后介绍微型机械在我国的发展状况。

面向高铁钢轨应力广域监测的无线传感网系统架构及性能测试

建立了一种应用在高铁钢轨应力监测的无线传感网系统组成架构,它由数据采集层、通信及控制层、数据存储及分析层组成。提出了多传感节点信息的并行传输及处理方法,用于解决数据完整性和网络拓扑结构变化的即时响应等问题。利用关系型数据库和数据分析机构建数据存储和管理模式,管理及分析连续生成的数据。设计了'元信息捕获-本体映射-数据查询-数据获取-数据可视化'交互操作数据流,以实现设备分布和传感数据可视化。最后,在课题组架设于中国铁道科学研究院的钢轨应力监测无线传感网平台上,对建立的系统架构进行了性能测试,试验结果表明:系统架构应用在无线传感网上,丢包率小于5%,时延小于1min,能够满足高铁钢轨应力分布式监测的需求。

WAMS系统历史数据库的优化

广域测量系统WAMS(WideAreaMeasurementSystem)需要保存海量的历史数据,保证历史数据库的高效性是构建WAMS的一个难点。提出了优化历史数据库的商用数据库性能调优和表结构调优的两类方法;重点分析了数据库表结构的调优。提出三种数据库表结构方案。通过测试及分析,最终确定一种方案为优化方案,该方案已经成功应用于多个WAMS,现场运行表明,该方案高效可靠。

广域相量测量技术发展现状与展望

总结了基于相量测量单元(PMU)的电力系统广域测量系统(WAMS)在中国的发展应用现状,介绍了智能电网调度控制系统(简称"D5000系统")中WAMS、数据采集与监控(SCADA)系统,以及保护与故障信息系统的图模库一体化整合,以及多调度中心WAMS数据的按需共享。分析了目前PMU/WAMS进一步推广过程中,在电磁暂态现象分析、实时广域控制、海量数据传输和处理以及强迫振荡检测和控制等方面遇到的技术难题。从扩展PMU应用领域、解决海量数据传输和处理问题、提高WAMS本身应用问题分析能力、提高PMU本身的质量和动态量测性能等几个方面为PMU/WAMS的下一步发展方向提出了建议。

碳纳米管修饰电极对多巴胺和抗坏血酸的电催化氧化

研究了碳纳米管修饰玻碳电极 (NTCME)的制备方法及对多巴胺 (DA)和抗坏血酸 (AA)的电催化氧化作用。在磷酸盐缓冲溶液 (PBSpH 7.4)中 ,以NTCME为工作电极时 ,DA与AA的氧化电位分别为 0 .2 6和 0 .0 1V(vs.SCE) ,比在裸玻碳电极 (GC)上分别降低了 0 .0 7和 0 .6 2V。NTCME能消除DA与AA共存时测定的相互干扰。利用二阶导数卷积伏安法测定 ,DA与AA分别在 2 .0 0× 10 - 6～ 3.84× 10 - 4 和 7.99× 10 - 5～ 3.6 6× 10 - 3 mol L浓度范围内 ,峰高与浓度呈线性关系 ;检出限分别为 1.90× 10 - 7和 5 .96× 10 - 5mol L。

华北电网广域实时动态监测系统

基于同步相量测量技术的电网实时动态监测系统能在线监测系统动态过程的全貌,同时,其记录的电网扰动事件数据有助于对仿真系统的模型与参数进行离线校核。文章结合华北电网实时动态监测系统的研制,论述了该系统的构成、主要功能和特点。该系统一期工程由华北网调主站系统和安装在7个关键发电厂和变电站的子站装置构成,子站与主站之间通过调度数据网连接。文章结合东北500kV系统三相短路大扰动试验介绍了该系统在华北电网中的实际应用情况。

塑料(PMMA)微流控芯片微通道热压成形工艺参数的确定

采用热压成形的方法制作塑料(PMMA)微流控芯片的微通道,其温度、压力和时间等工艺参数直接影响制作质量,而最佳的工艺参数取决于聚合物材料的流变特性。自行研制了用于塑料微流控芯片制作的热压成形机,能够对热压成形过程中的温度、压力进行精确的控制,利用该设备研究了PMMA在热压成形过程中的流变性能,通过获得的温度压力实验曲线,确定热压成形的温度,并研究了在该温度下压力对变形速率和复制精度的影响,从而确定热压工艺过程中的温度、压力和时间3个工艺参数。

集成铜电极的聚甲基丙烯酸甲脂电泳芯片的制作

在聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)上溅射金属Cu,然后利用光刻、湿法腐蚀的办法制出铜电极。与另一片含有微沟道的PMMA基片热键合,制成集成铜电极的电泳芯片。在电极制作过程中,对Cu表面上覆盖的正性光刻胶的前、后烘烤温度及时间进行了研究。对Cu腐蚀液的选择及其浓度的确定进行了分析。首次提出采用二次曝光的办法去除铜电极表面的光刻胶。为了证明该种方法的可行性,在制作的一种集成铜电极的PMMA芯片上,进行了循环伏安及动态伏安实验,采用安培法对葡萄糖溶液的电泳分析进行检测。