一、成果介绍

1.低压大功率交流电机驱动控制技术（电气学院）

【成果简介】针对电动工程车辆控制器相关技术需求，团队形成了完整的低压大功率交流电机驱动控制技术，包括100V/400A、48V/450A、24V/200A等不同功率等级的技术路线，实现了永磁同步电机、同步磁阻电机、交流感应电机在电动工程车辆领域中的应用。针对目前工程车辆电机及控制系统存在问题，解决了大电流器件并联技术、电磁干扰防护、热设计、长寿命运行、电机参数在线辨识、电机最佳效率运行、车辆差速运行、故障预测等一系列重要问题。相关研究成果已经在电动搬运车、电动仓储车、电动环卫车和消防车等得到具体应用，对加快国内传统燃油车辆替代具有重要意义。

【技术指标】最大输入电压(直流)：24V~100V；最大输出电流：450A；电机类型：永磁同步电机、同步磁阻电机、感应电机；电机最高转速：10000rpm；电机位置接口：AB增量编码器、ABZ增量编码器、磁编码器、旋转变压器。

【典型应用】该技术可广泛应用于电动工程车辆领域，包括电动叉车、高空机械、仓储车和电动环卫车等。

2.模块化通用型微型涡轮动力装置（电气学院）

【成果简介】传统的锂电池、小型活塞式发动机或发电机等动力源面临着前所未有的挑战，能量/功率密度低、体积和重量大、制造成本较高等是其致命因素。基于无人系统对高性能动力源的迫切需求，团队基于航空发动机技术，解决了几何尺寸仅为常规航空发动机的5%-10%、功率高约5-10倍、转速高十几倍等技术难题，创新性的研发出了一种重量轻、体积小、排放低、能量密度高的多燃料适应性能量转化机械-模块化通用型微型涡轮动力装置，综合性能指标处于国际领先水平。可实现高效可靠的能源供应，可与电池等能源设备相互补充，共同构建一个更加稳定、可靠、环保的综合能源混合供应系统。

【技术指标】可实现0~16万转/分全转速稳定运行、额定输出功率6KW、油耗达0.5kg/(kW·h)、功重比为1.1kW/Kg、热效率≥19%；同总重、同载重下续航时长为锂电池的4-6倍；重量仅为5公斤，是同功率等级柴油发电机组的1/3~1/6，低于同体积锂电池；NOx排放<12ppm，约等于同功率等级柴油发电机组的几百分之一；设计寿命约等于30000小时，为同功率等级柴油发电机组的3倍以上。

【典型应用】已成功研制了应用于微小型智能无人系统的数kW量级的两款微型涡轮动力装置产品，分别为无人机辅助电源油电混合动力系统和便携式电源。该成果还可应用于高压比微型离心压气机内部复杂流动机制及其设计技术；高膨胀比微型向心涡轮内部复杂流动机制及其设计技术；微型燃烧室内高效燃烧及低损失流动组织技术；基于模块化设计思想的微型涡轮动力装置总体设计技术。

3.电器可靠性与质量一致性关键技术及应用（电气学院）

【成果简介】针对我国电子元器件可靠性与质量一致性差，制造成熟度低、成本高等技术难题，以电子元器件中量大面广的电器为研究目标，开展可靠性与质量一致性共性基础理论与技术研究，构建全链条设计制造技术体系。项目团队提出了电器机构正向设计新模式，形成了理论方法、软件工具、标准规范，大幅提高了电器可靠性与质量一致性，有效提升了制造成熟度，打破了长期依赖和跟仿国外产品的局面，并向其他电子元器件推广应用，赋能高可靠低成本科学制造，推动科研制造转向产业制造。研究成果荣获2021年度国家部委科技进步一等奖。

【技术指标】电器高可靠机构设计与理论建模、全寿命周期质量一致性评价与设计技术居国际领先水平，典型电器开关电寿命从2万次提升至20万次、过负载能力从2倍提升至8倍、耐振动水平从20g10~2000Hz提升至30g10~3000Hz、合格率由73.6%提升至94%，优于国际同类产品技术指标。

【典型应用】成果已成功应用于142个系列电器产品，支撑电器高端装备国产化率由90.5%提高至98.8%、质量问题占比下降18.2%，助力厦门宏发、中航光电等企业实现跨越发展。成果正在半导体分立器件、单片集成单路、通用元件等4大专业236系列电子元器件中推广应用，并具备向全部电子元器件及高端装备推广应用的能力。

4.密封电子元器件及电子设备多余物自动检测技术（电气学院）

【成果简介】元器件及电子设备内部存在多余物问题一直是影响装备可靠性和安全性的重大难题。团队通过建立多余物颗粒碰撞动力学模型，提出多余物检测最佳试验条件，并通过建立多余物检测信号的耦合模型，提出了基于小波分析、聚类分析、模糊判别和随机共振等多余物检测方法，解决多余物检测精度低和误判漏判率高的重大技术难题。通过建立多余物材质识别模型，提出了基于数据融合和神经网络的多余物材质识别方法。首次实现了多余物材质识别，解决复杂模式识别模型识别精度低和泛化能力差的重大技术难题。团队成功研制系列化密封电子元器件及电子设备多余物自动检测系统，实现多余物高精度自动检测和材质识别，打破PIND（颗粒碰撞噪声检测仪）设备长期依赖国外进口局面，主要技术指标达到国际领先水平，填补国内空白，并成为我国拥有完全自主知识产权多余物检测设备的唯一生产单位，市场占有率达60%。2012年获国家部委技术进步一等奖，2014年获国家科学技术进步二等奖。

【技术指标】金属多余物最小检测：0.1µg，非金属多余物最小检测：1µg；检测准确度：90%，材质识别正确率：80%。

【典型应用】研制的系列化密封电子元器件及电子设备多余物自动检测系统已成功应用于华为问界汽车电控装置（IPU）、立讯精密5G基站用滤波器、厦门宏发汽车继电器的多余物检测中，可推广应用于所有含密封腔体的电子元器件及电子设备中。

5.光纤微探头式激光位移传感技术（仪器学院）

【成果简介】针对微传感头式超精密位移测量对体积极小、易嵌入、能在狭小空间中执行测量任务的迫切需求，研发了光纤微探头式激光位移传感技术与仪器装置。该技术旨在取代国外同类进口仪器，打破西方的垄断和封锁，推动国家超精密加工制造领域的快速发展。相关研究成果入选中国科协-科创中国先导技术榜单。

【技术指标】相较于传统测量仪器，独特优势在于：测头集成度极高、体积极小，易嵌入实验装置或精密装备中，可在狭小空间中执行测量任务；测头与主机仅通过单光纤连接，装调便捷且不引入热污染，易达成超精密测量目标。

【应用前景】该技术可广泛应用于高端装备制造、基础物理研究等领域，支撑传感式超精密测量需求，为我国高端装备研发提供嵌入式在线位移测量手段。

6.甚多轴高速超精密激光干涉测量技术（仪器学院）

【成果简介】针对我国高端装备制造提出的超精密测量重大需求，突破甚多轴高速超精密激光干涉测量技术。其重大价值表现在两方面：一是作为光刻机等高端装备中不可替代的核心单元，直接决定装备极限精度与性能；二是作为国家溯源精度最高的长度计量测试仪器，准确统一全国相关量值，并支撑国际单位制量子化变革等前沿研究。该技术主要用于先进光刻机，其内部通常需嵌入包含20个以上测量轴的高速超精密激光干涉测量仪器，以实时测量米/秒级高速运动的掩模/硅片的相对位置，其测量精度要求已达数纳米，并将进一步突破至亚纳米量级，技术处于国际领先。

【技术指标】较传统激光干涉测量技术，本技术的仪器稳定性、测量分辨力、测量速度等核心指标均提高一个数量级以上，可在m/s级高速测量下，实现0.1nm级测量精度。

【应用前景】成功应用于光刻机领域，有力地推动了我国高端装备研发进程；应用到德国联邦物理技术研究院高精度计量装备中，促进了超精密测量领域的国际合作。

7.宏/微跨尺度阵列式深微结构测量技术（仪器学院）

【成果简介】针对我国高端装备制造领域缺乏必要的质量控制手段问题，研发了宏/微跨尺度阵列式深微结构测量技术与装置。本技术通过在传感技术和视觉引导技术两个方面进行突破，以获得快速、全三维、高精度、各向同性的阵列深微结构尺寸位置误差综合参数。在传感技术层面，通过结合光纤测头和弹性测头的优势，提出一种测量特性各向同性的高精度三维测头；在视觉引导技术层面，将视觉引导技术与微测头传感技术结合，通过机器学习综合理解相机采集到的视觉信号以及微测头传感器采集到的触测信号，获得阵列中各微结构的宏观位置信息，并利用宏观运动控制系统引导测头对各微结构进行测量。相关成果获2013年度国家技术发明奖二等奖。

【技术指标】被测宏观尺度不超400mm×400mm；被测微观尺度不小于0.3mm×0.3mm，深宽比不超过10:1；阵列微结构测量路径自动寻优，测量结果不确定度优于1μm；视觉测量过程可自动变焦。

【应用前景】该技术可广泛应用于航空航天、高档汽车和运输装备等高性能发动机中微孔节流与雾化喷注技术中的阵列式微结构的尺度、形状、位置等测量，已在三维直喷雾化部件、直喷式发动机阵列微孔式喷油雾化部件等等多种型号产品中应用。供嵌入式在线位移测量手段。

8.复杂微结构三维光学显微测量技术（仪器学院）

【成果简介】突破复杂微结构表面测量瓶颈和高精密光学元件亚表面缺陷检测难题，研制复杂微结构三维光学显微测量仪。仪器集成明场、暗场、热波和荧光四种三维显微成像模态，可实现表面与亚表面高精度一体化三维测量，同时具备缺陷吸收性评估和识别功能。通过选择不同模块和配件，满足各种个性化的测量需求。

【技术指标】显微视场≥120μm×120μm；水平方向表面显微分辨率≤200nm水平方向亚表面显微分辨率≤300nm；垂直方向测量范围1μm~50μm；垂直方向分辨≤15nm；光滑微结构测倾斜角度≥60°；单一材料台阶高度测量误差≤3%；多层材料台阶高度测量误差≤5%；亚表面缺陷检测深≥110μm；缺陷检出灵敏度≤200nm；深度定位精度≤1μm。

【应用前景】成果仪器可应用于高能激光领域，实现高能光学元件表面与亚表面缺陷测量；可应用于半导体集成电路领域，实现芯片特征尺寸测量。

9.大口径光学元件原位三维显微测量技术（仪器学院）

【成果简介】针对大口径光学元件的制造/装调原位检测需求，研制了大口径光学元件原位三维显微测量仪，以多轴机械臂作为运动执行机构，兼顾加工状态原位测量（卧式）和装调状态原位测量（立式）。在测量方法上创新性提出暗场共焦三维测量新方法，实现表面及亚表面缺陷微观几何结构三维成像；同时针对原位显微测量存在的环境微振动影响，提出基于加速度传感器的振动监测方案，实现环境微振动补偿和测量校准。该技术可以用于遥感相机光学元件的制造原位检测和装调原位检测，为生产制造和运行维护提供检测及计量保障。

【技术指标】大口径光学元件原位三维显微测量仪，主要技术指标包括：最大可检测元件口径≥1.2m×1.2m；缺陷检出灵敏度≤280nm；横向分辨力优于300nm；纵向深度定位分辨力优于1μm；准确率≥85%；最大深度＞120μm。

【应用前景】仪器可应用于遥感相机大口径光学元件相关的亚表面缺陷检测。

10.大型超精密隔微振技术（仪器学院）

【成果简介】针对光刻机、电镜等高端超精密仪器装备、大型科学实验系统中环境微振动干扰问题，突破被动式气浮/磁浮阵列、主动负刚度与主动阻尼等创新方法，系统掌握大型精密气/磁隔微振技术，实现超大、超重、超精密隔微振性能的兼顾。形成系列大型精密隔微振器、大型/超大型精密隔微振平台、嵌入式隔微振器产品，成功研制浮起重量1500吨的超大型超精密气浮隔振平台，用于航天关键应用，发挥了重要作用。研究成功北京大学大科学工程“多模态跨尺度生物医学成像设施”项目中3000吨级超大型超精密隔微振平台，支撑大科学装置。该方向获授权发明专利120余项，获教育部技术发明一等奖、国家技术发明二等奖等。

【技术指标】最大浮起重量：几吨至几千吨；隔振固有频率：1Hz；平台振动速度：最好可达VC-G级。

【应用前景】该技术可广泛用于扫描电镜等超精密仪器，光刻机等超精密加工装备，以及大型科学实验系统。已在航空航天领域应用上百台套。

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