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一、項目簡介可針對不同環境，完成震動能、壓電能、摩擦電能、光電能、熱能、化學能、風能、電磁能、射頻信號能等能量的收集、存儲，并根據需要為片上或片外低功耗傳感器提供穩定且低噪的輸出能量供給。此外，針對不同的傳感器結構和類型進一步提供豐富的接口電路，用來讀取傳感器所產生的感應信號。配合低功耗收發機模塊，可實現完整的無線傳感節點功能。二、特點12345678.電源管理部分靜態電流可低至 65nA；.整個 ASIC 功耗（包含溫度傳感）不足 1μW；.具有最大功率點追蹤；.匹配最小 16kΩ的厘米級以下壓電片.具有能量收集、存儲和調整輸出功能；.提供超低噪聲電源供給（10nA-100μA）片上/片外傳感器；.存儲的能量支持 ZigBee、Bluetooth 等低功耗協議間歇數據傳輸；.構建平均功耗小于 5μW 的無線傳感節點。三、市場情況本項目能以超低功耗實現完整無線傳感節點，在 IoT、環境監測等領域有良好的應用前景和社會經濟效益。四、技術成熟度此技術成熟，即將獲得專利授權，尋求與企業合作。-- 28 --西安交通大學國家技術轉移中心五、合作方式聯合研發 技術入股 □轉讓授權（許可） 面議

在結構構成極為精密復雜的衛星內部，微振動無法避免、十分難控，載荷幾乎不可能時刻保持穩定，在幾百甚至幾千公里的太空中，衛星載荷一次微小的振動，都會差之毫厘，謬以千里。所以，載荷控制精度指標一直難以實現數量級提升。 團隊采用“無線能量傳輸”技術，研發了基于同軸結構耦合結構的無線能量傳輸系統，可以實現衛星與載荷的物理接觸徹底隔絕。該系統由發射調節器、發射耦合器、接收調節器以及接收耦合器組成。為了將技術應用于衛星以提升載荷精度，團隊解決了動態場景下無線傳能、失諧電路的補償匹配以及大功率電能傳輸等關鍵技術難題。 該衛星無線能量傳輸系統被上海衛星工程（航天 509 所）研究所采用，團隊按照航天規范，聯合上海空間電源研究所（航天 811 所），在已有的原理樣機的基礎上，研制出航天正樣產品，并于 2020 年 10 月完成正樣產品的交付驗收，在 2021 年某月裝備在高分辨試驗衛星發射上天。據了解，該衛星是首顆搭載無線能量傳輸技術的試驗衛星，具有重大的意義。

針對傳統能量采集器難以采集環境中大量存在的低頻振動能量的特點，課題組提出了一種旋轉式的電磁能量采集器設計方案，能夠有效提高能量采集器的能量轉換效率，并將可采集的振動頻率突破性地降低到1Hz以下。

本發明提供了一種壓電?電磁復合式振動能量收集器及其制備方法，該振動能量收集器包括相互堆疊的第一襯底、第二襯底和第三襯底；所述第一襯底、所述第三襯底經刻蝕分別形成第一、第二懸臂梁結構，其中所述第一襯底的下表面形成有第一凹槽、所述第一凹槽上方為第一懸臂梁結構，所述第三襯底的上表面形成有第二凹槽、所述第二凹槽下方為第二懸臂梁結構；所述第二襯底的上、下表面相對應的位置形成有第三凹槽和第四凹槽，以組裝形成三組不同諧振頻率的拾振結構。通過該制備方法所制備的振動能量收集器具有高的能量收集效率、輸出功率和輸出功率密度(W/cm2)，還具有尺寸小、精度高、易于批量制造、制造成本低以及易于小型化的優點。

成果與項目的背景及主要用途： 本成果可以幫助企業降低生產成本，提高經濟效益和市場競爭能力。其技術 途徑是通過系統優化，降低企業的用能及原材料消耗，進而降低成本。可以起到 節能、減排、增效、降耗的綜合效果。 本成果以化工原理、化工熱力學、化工系統工程的原理和方法為基礎，以計 算機模擬、過程集成為技術手段，著眼于整個系統的優化，可以顯著降低企業的 能量消耗和物料消耗，降低生產成本。其特點是使用成熟設備的優化組合及優化 操作，通過加工過程的合理化及能量發生、利用、回收、輸送的合理化達到節能、 降耗、增效、減排的目的，技術成熟可靠。 大多數節能工作著眼于局部。例如，低溫熱回收只著眼于低溫熱怎樣回收， 本成果則通過系統優化設法將低溫熱降到最低，然后再考慮其回收；根據能量守 恒定律，低溫熱的降低，必然帶來外部能量供應的降低，因而，可以顯著降低外 部能來能量消耗，同時，將低溫熱回收系統的負荷降到最低。再如，精餾系統的 20天津大學科技成果選編 21 能量優化，單純考慮精餾塔系統節能是一個局部優化，但是，從整個裝置的角度 考慮精餾塔系統的能量優化則是一個整體優化，整體優化的節能效果會更顯著。 隨著過程系統工程和熱力學分析兩大理論的發展及其相互結合與滲透，產生 了過程系統節能的理論和方法，把節能工作推上了一個新的高度。 主要包括： 1. 化工裝置潛力分析與瓶頸診斷 2. 工藝系統優化 3. 化工能量系統分析與集成優化 4 Total Site 能量系統優化 該技術成果適用于各類過程工業過程，包括石油化工、煤化工、精細化工、 食品化工、制藥過程、鋼鐵、電力等，技術成熟可靠，沒有風險，投資回收期可 控制在 1 年以內，也可根據工廠要求控制在 3 年以內。 技術原理與工藝流程簡介： （1） 化工裝置潛力分析與瓶頸診斷 采用數學及計算機技術對現場采集的數據進行分析，修正模型參數，建立與 現場操作數據基本吻合的機理模型，尋求對工藝及設備的深刻理解，診斷系統及 設備的潛力和瓶頸。 通過計算機模擬與標定計算，診斷裝置與設備的潛力及存在的瓶頸因素，通 過少量的改造或操作優化，實現裝置擴產或節能。 （2） 工藝系統優化 反應系統：采用夾點技術，有效利用反應熱。對于吸熱反應，則實現有效供 熱。 精餾系統：優化精餾塔序列及回流比、采出量，采用夾點技術實現精餾塔內 部及外部能量系統的集成優化，以及多效精餾、熱泵精餾、隔壁精餾等技術的優 化運用。 換熱網絡優化：通過夾點技術分析節能潛力，優化換熱網絡。對冷系統和熱 系統采用。 設備強化：采用計算機模擬技術優化工藝操作及設備選型，通過選用高效分天津大學科技成果選編 離、換熱、蒸汽回收裝置實現設備強化。設備強化同時帶來最小換熱溫差的變化， 進而，通過夾點技術，實現設備強化后的反應系統、精餾系統及換熱網絡的再優 化。部分裝置的優化效果可達 40%以上。本技術若用于工藝包效果會更好。 （3） 化工能量系統分析與集成優化 含換熱網絡優化和蒸汽動力系統優化二項內容。通過夾點分析和換熱網絡優 化技術，實現對用熱及用冷過程的優化，對新過程，一般可節能 20?40%，對已 有過程，一般可節能 10?30%。蒸汽動力系統優化含鍋爐系統，蒸汽儲能，熱電 聯產，燃料系統等的優化，節能效果在 10?30%范圍。 （4） Total Site 能量系統優化 以夾點技術為核心，從各裝置的工藝優化入手，首先實現能量需求側的優化， 然后對各裝置進行夾點分析和換熱網絡優化，使能量回收達到最優，然后考慮各 裝置之間的能量優化，最后是公用工程系統的能量優化。最終，做到全系統的能 量優化。Total Site 能量系統優化是工廠能量優化的最佳解決方案，可顯著提高 系統能效。 技術水平及專利與獲獎情況： 該技術具有近 30 年的研究歷史，數千套裝置的工業實踐，是美國國家能源 署首推的過程工業節能減排先進技術。 本項目組自 2008 年與英國曼徹斯特大學過程集成中心（CPI）展開合作，在 近 20 年過程模擬優化研究基礎上，消化吸收 CPI 的過程集成技術，經過 10 余個 工廠，近 30 套不同工業裝置（涉及石油化工、煤化工、精細化工、食品工業、 制藥工業、電力等過程）的工業實踐，積累了豐富經驗。 優化過的典型工業過程有： 20 萬噸/年二甲醚裝置優化 60 萬噸/年煤制甲醇過程優化 10 萬噸/年水玻璃生產過程優化 10 萬噸/年白炭黑生產過程優化 2 萬噸/年大豆制油過程優化 2 萬噸/年大豆蛋白生產過程優化 22天津大學科技成果選編 120 萬方/天天然氣處理過程優化 150 萬噸/年常減壓裝置優化 20 萬噸/年催化裂化裝置優化 4 萬噸/年氣分及 MTBE 裝置優化 2 萬噸/年 HFC125 裝置優化 應用前景分析及效益預測： 系統優化的目標是降低能耗和企業的生產成本，同時，帶來節能減排的社會 效益。 節能減排勢在必行，系統優化是幫助企業提高技術水平，實現節能減排的有 效技術途徑。 應用領域：石油化工、煤化工、精細化工、食品、制藥、電力等行業 合作方式及條件：面議

能量回饋變頻器產品技術是在全球節能趨勢下，針對傳統變頻器所 做的一種技術改進。釆用了基于有源PFC的能量回饋技術，在電力傳動場 合，把電機反向運轉產生的再生能量通過回饋方式加以利用；解決了傳 動變頻器能耗高、壽命低的缺點，同時大大降低了對電其他電子設備的 干擾。該技術符合國家節能政策，具有可觀的經濟效益。性能指標： 1. 輸入三

本成果可以幫助企業降低生產成本，提高經濟效益和市場競爭能力。其技術途徑是通過系統優化，降低企業的用能及原材料消耗，進而降低成本。可以起到節能、減排、增效、降耗的綜合效果。本成果以化工原理、化工熱力學、化工系統工程的原理和方法為基礎，以計算機模擬、過程集成為技術手段，著眼于整個系統的優化，可以顯著降低企業的能量消耗和物料消耗，降低生產成本。其特點是使用成熟設備的優化組合及優化操作，通過加工過程的合理化及能量發生、利用、回收、輸送的合理化達到節能、降耗、增效、減排的目的，技術成熟可靠。大多數節能工作著眼于局部。例如，低溫熱回收只著眼于低溫熱怎樣回收，本成果則通過系統優化設法將低溫熱降到最低，然后再考慮其回收；根據能量守恒定律，低溫熱的降低，必然帶來外部能量供應的降低，因而，可以顯著降低外部能來能量消耗，同時，將低溫熱回收系統的負荷降到最低。再如，精餾系統的能量優化，單純考慮精餾塔系統節能是一個局部優化，但是，從整個裝置的角度考慮精餾塔系統的能量優化則是一個整體優化，整體優化的節能效果會更顯著。隨著過程系統工程和熱力學分析兩大理論的發展及其相互結合與滲透，產生了過程系統節能的理論和方法，把節能工作推上了一個新的高度。主要包括：1. 化工裝置潛力分析與瓶頸診斷2. 工藝系統優化3. 化工能量系統分析與集成優化4 Total Site能量系統優化該技術成果適用于各類過程工業過程，包括石油化工、煤化工、精細化工、食品化工、制藥過程、鋼鐵、電力等，技術成熟可靠，沒有風險，投資回收期可控制在1年以內，也可根據工廠要求控制在3年以內

本成果較傳統空調節能65%，技術指標已達歐洲同類產品標準。計劃2年內建成投產，5年內年銷售收入達5億元，10年內達到20億元。本成果已產品化。一體機已銷售1000多套，實現銷售收入1.5億元。

本發明涉及振動能量收集技術領域，具體為一種機床主軸的振動能量收集裝置及方法，該裝置包括能量收集器、機床主軸、以及主軸箱殼體，所述機床主軸設有固定軸承，所述主軸箱殼體包括第一側壁和第二側壁，所述第一側壁垂直于所述第二側壁，所述固定軸承的外壁與所述第一側壁之間設有支撐架，所述第二側壁與所述支撐架之間設有能量收集器，所述能量收集器通過磁致伸縮材料收集所述機床主軸的振動能量，將振動能量轉換成電能，進而可以實現對機床的其他元件供電，節省了部分外部電源的供給，同時不影響機床主軸的正常運行，并有利于振動的傳遞。

本發明提供了一種針對復雜結構的瞬態能量響應高精度預示方法，考慮子系統間能量傳遞的時變項（ｉｍｇ　ｆｉｌｅ＝＇ＤＤＡ０００１４３８１９６０５０００００１１．ＴＩＦ＇　ｗｉ＝＇３３０＇　ｈｅ＝＇１１０＇　ｉｍｇ－ｃｏｎｔｅｎｔ＝＇ｄｒａｗｉｎｇ＇　ｉｍｇ－ｆｏｒｍａｔ＝＇ＴＩＦ＇　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ＝＇ｐｏｒｔｒａｉｔ＇　ｉｎｌｉｎｅ＝＇ｎｏ＇／）結合復雜結構的損耗因子矩陣η，建立結構各子系統的瞬態功率平衡方程，給定初始邊界參數，采用四階?五階Ｒｕｎｇｅ?Ｋｕｔｔａ算法計算得到結構各子系統的瞬態能量響應；相比于傳統方法僅考慮能量的時變項，本發明通過考慮了復雜結構各子系統間能量傳遞的時變項，建立了更為完整的復雜結構各子系統瞬態能量平衡方程，顯著提高了目前瞬態統計能量分析方法在瞬態能量響應預示中的預示精度，拓展了目前瞬態統計能量分析方法的研究范圍，可以解決不同耦合強度結構的瞬態能量響應分析，同時結合商業統計能量分析軟件，可以解決復雜結構的瞬態能量響應預示問題。　１