八、仪器设备、光学及光电子类-武进区科学技术局

南开大学应用科技成果项目选编南开大学科技处（邮编300071）联系人：米江林孙小杰电话：[phone]传真：[phone]电邮：[e-mail]目录八、仪器设备、光学及光电子类..........................................2104.声表面波传感器及其应用......................................2105.显微镜通用自动操作系统......................................3106.微注射控制器................................................4107.玻璃微针拉制仪..............................................5108.玻璃微针煅制仪..............................................6109.光纤光栅传感技术与应用......................................7110.增益平坦的超宽带光纤放大器..................................7111.光纤栅阵列传感器件及检测技术................................8112.栅式多参数、多功能、分布式传感技术与网络系统................9113.太阳光伏发电................................................9114.多层折叠式柔性太阳电池发电系统.............................12115.硅薄膜太阳电池集成组件的制备技术...........................13116.智能型太阳能充电控制器.....................................14117.牙根管细径显微诊断仪.......................................14118.电去离子（EDI）集成膜过程制备工业高纯水成套技术与设备......17119.便携式智能数字心音分析仪...................................18120.LCoS微显示技术............................................21121.激光除污机.................................................22122.激光标识和激光防伪应用.....................................23123.用于激光精密加工的266nm深紫外光源.........................25124.脑血氧饱和度检测仪.........................................26125.家庭中水自动处理装置.......................................27126.COD（化学需氧量）快速测定仪................................27八、仪器设备、光学及光电子类1.声表面波传感器及其应用声表面波（SAW）器件由压电材料、叉指换能器（IDT）和振荡电路构成。SAW器件已经广泛地应用于通信、雷达、电子对抗、广播电视等民用和军用领域中。由SAW器件可以构成的多种传感器，其原理是器件周围物理量、化学量和生物量的变化引起SAW器件振荡频率的偏移，通过检测频率的变化来监测加速度、温度、湿度、压力、剪切、弯曲等参量。SAW传感器具有独特的优点。与常用的半导体气敏传感器相比，它不受温度影响，灵敏度高，稳定性好；设计结构灵活，对电、热、力、声、光、化学及生物等多种因素敏感；采用SAW技术其输出信号为振荡器频率的变化，无需经过A/D转换，易于与计算机接口；抗干扰能力强，灵敏度高，检测范围线性度好，测量重复性好，适合远距离传输和实现遥测遥控。其采用集成电路中的平面工艺制作，可实现集成化、智能化，使得SAW传感器体积小、重量轻，携带方便。更重要的是，SAW传感器件的成本低，能够进行大批量生产，更符合产业化要求。SAW化学传感器是继半导体传感器和光纤传感器之后的新秀。SAW化学传感器依据不同的基底材料、不同化学薄膜可以检测SO2、H2、NH3、H2S、NO2、丙酮、甲醇、水蒸气、等多种化学成分。因此可广泛用于大气环境监测、化工过程控制、汽车排放尾气控制、毒品检测、临床分析等领域。这种传感器还可以检测破坏人体神经、血液的毒气，包括Sarin（沙林）、Soman（梭曼）、VX、Mustard（芥子气）、NitrogenMustard（氮芥）、HydrogenCyanide（氰化氢）、CyanogenChloride(氯化氰)、Lewisite（刘易士毒气）、有机磷、有机硫等化学战剂。化学战剂检测问题受到各国高度重视。化学战剂的检测设备种类繁多，声表面波化学传感器具有独特的优点，更符合实战要求。近年来，一些国家（美国、荷兰、英国、日本、德国、意大利等）投入了大量的人力和物力开发SO2、NO2、水蒸气、丙酮、甲醇、氢气、硫化氢等SAW化学传感器，已经达到实用化水平。目前美国等国家已经将SAW技术运用到化学战剂的检测中，其联合化学剂探测器JCAD（JointChemicalAgentDetector）能够自动检测，识别，量化待测参量。可装备到舰船、飞机、装甲车辆和单兵。SAW传感测量系统具有极高的灵敏度，应用前景广阔。专家预测，在军事、环保、医学以及工业应用的声表面波传感器需求将逐渐超过SAW滤波器在移动通信领域中的需求，具有广阔的市场前景。南开大学研制的多通道SAW气体传感器可以检测外界气体成分，应用于环境保护、安全监测、化学战剂检测、临床分析等多种民用、军用领域。经科技检索部门查新，国内外未见相关的报道，本项目研究具有创新性。SAW传感探测器可以发展为网络探测器，我们已完成传感信号的无线网络传输，实现了多路传感信号实时远程自动监测。采用SAW传感器可以进行多个传感信号的同时检测，实现实时远程自动监测。南开大学承担的与本项目相关的课题主要包括：1.新型多通道声表面波气体传感器研究，国家自然科学基金项目。2.多通道声表面波化学传感器的研制，天津市科技发展计划科技攻关项目。3.新型声表面波射频识别（RFID）及无线传输系统的研究，天津市科技发展计划科技支撑重点项目。4.常压储罐泄漏光纤监测系统开发，中国石化集团合作项目。5.光纤光栅阵列传感及无线网络数据传输远程监测技术研究，高等学校博士学科点专项科研基金项目。6.光纤栅阵列传感器件及检测技术研究，天津市自然科学基金重点项目。7.新型波分复用全光纤声光器件的研究，国家自然科学基金资助项目。8.光纤光栅传感信号的解调和传输，光电信息技术科学教育部重点实验室课题。2.显微镜通用自动操作系统项目的背景及目的在微操作过程中，由于操作对象十分微小，必须借助显微镜观察操作物体。显微镜可以看到微小的物体，但同时也存在视野小、景深短等问题，这些问题限制了微操作机器人的实际操作范围，影响了机器人系统的性能，甚至导致一些操作无法完成。因此，理想的微操作机器人系统应该具有“广阔”而“深远”的视觉反馈，也即在平面方向拓展观测范围，使显微镜具有更“广阔”的视野；在光轴方向加深显微镜景深，使其在更“深远”的范围内成清晰的像。技术原理与工艺流程显微镜通用自动操作系统的出现使通过图像处理拓展显微视野成为了可能，自动显微镜将载物台、物镜转换器、调焦部件及调光照明装置等显微镜部件改造为电动方式，并通过控制器实现显微镜的自动操作。主要技术性能指标显微镜通用自动操作系统：自动平台操作范围75×25mm，操作精度是1μm。显微镜物镜头自动转换，自动调焦。大视野的图像拼接。技术水平本项目得到国家“863”计划项目支持，专利（授权）号：ZL200310106631.1。应用前景分析及效益预测应用行业1.生物工程2.医学工程显微镜通用自动操作系统是对现有的显微镜进行改造，安装方便，成本低。而进口的自动显微镜需更新全套显微镜系统，成本相当高。目前，国内绝大部分使用价格昂贵进口设备。要使显微镜通用自动操作系统应用普及的话，就必须使操作设备国产化，所以应用前景还是很好的。如果得到普及的话，每年需求约在数百台以上。3.微注射控制器项目的背景及目的在生物医学的科学研究和临床检验中，细胞级的微操作越来越受到人们的重视。在此类试验中，向细胞中注射或从细胞中抽取物质，对注射量和抽取量要求都十分的精确。目前国内操作人员完全依靠经验，手动完成实验，成功率低，对操作人员要求高，精确度无法保证。因此我们设计出一种可编程的高精度微注射控制器，它具有精度高、可编程、使用方便等特点，可以大大提高细胞注射的成功率和注射精度，给科学实验和临床注射带来极大的方便。技术原理与工艺流程微注射控制器实现了微注射过程中动作的压力、时间的设定和控制，可以完成吸入、注射、压力平衡、释放平衡、清除、吸持、释放吸持、清除吸持八种动作。并且还具有单步工作和连续工作两种模式。该控制器主要由气动部分和电路部分组成。1、电路部分：以单片机为控制核心单元，配备程序和数据存储单元、AD信号采集单元、液晶显示、键盘输入单元等，主要控制气路阀的通断和测量压力的大小以实现不同的动作。2、气动部分：以一定压力的氮气作为气源，以真空发生器作为动力元件，配以压力控制和方向控制电磁阀，来完成各种动作的气流通路。主要技术性能指标注射精度：5pl(皮升)技术水平及用途目前此设备填补了国内空白，达到国际先进水平，专利（申请）号：200410018840.7；应用行业：1.生物实验2.医学实验3.临床医学。应用前景分析及效益预测我国有上千家单位在从事转基因工程、蛋白质工程、细胞工程和胚胎工程的研究，他们都需要进行细胞级的操作，但一般都没有自动化的控制仪器，可以说面向生物工程应用的微注射控制器有很大的潜在市场。目前国内市场上还没有此类的仪器，国外只有一家日本公司生产此类的仪器，但是价格十分的昂贵。所以微注射控制器不仅具有广泛的市场，同时经济效益也非常的客观。4.玻璃微针拉制仪项目的背景及目的在微操作过程中，直接对生物体进行作用的是微操作工具（玻璃微针）。生物用玻璃微针是由玻璃管、或玻璃棒经专用仪器拉制而成的，这种仪器叫做玻璃微针拉制仪。在进行生物显微切割试验时，所用的玻璃微针可以由玻璃管、或玻璃棒制成，不同的玻璃材质可以拉制出具有不同韧性的玻璃微针，微针末端的直径由微针拉制仪器的工作条件设定，最小可到0.5um。技术原理与工艺流程通过加热线圈对毛细玻璃管加热，对毛细玻璃管两端加拉力，使毛细玻璃管拉成玻璃微针。采用两次加热拉制方法。主要技术性能指标拉制的玻璃微针尖端最小可到0.5um技术水平及用途本项目得到国家“863”计划项目支持。应用行业：1.生物工程2.医学工程。应用前景分析及效益预测目前，国内绝大部分使用价格昂贵进口设备。要使玻璃微针拉制仪应用普及的话，就必须使操作设备国产化，所以应用前景还是很好的。如果得到普及的话，每年需求约在百台以上。5.玻璃微针煅制仪项目的背景及目的在微操作过程中，直接对生物体进行作用的是微操作工具（玻璃微针）。生物用玻璃微针是由玻璃管、或玻璃棒经专用仪器拉制而成的。可制作不同直径的针尖，制作固定针和注射针，则必须使用玻璃微针煅制仪。技术原理与工艺流程通过加热丝对玻璃微针尖端部加热、煅制，加工出不同直径的尖端及圆滑端。锻针仪由安装玻璃微针的三维微动平台、固定加热丝的二微微动平台、显微观测镜、控制电路组成。技术水平及用途本项目得到国家“863”计划项目支持。应用行业：1.生物工程2.医学工程。应用前景分析及效益预测目前，国内绝大部分使用价格昂贵进口设备。要使玻璃微针煅制仪应用普及的话，就必须使操作设备国产化，所以应