品牌專業(yè)特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)的管理.doc

附件1：河海大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目申請表項目名稱高光效大功率感應(yīng)耦合等離子光源項目編號項目所屬一級專業(yè)門類工程材料學(xué)項目所屬二級專業(yè)類功率電子學(xué)項目實(shí)施時間起始時間： 2010 年 5 月 完成時間： 2012 年 5 月申請人或申請團(tuán)隊姓名年級學(xué)校所在院系、專業(yè)聯(lián)系電話E-mail主持人羅正亮2007級河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械工程及自動邵晴怡2008級河海大學(xué)計算機(jī)信息學(xué)院通信工程15151973757524285728成 員孫曉宇2008級河海大學(xué)計算機(jī)信息學(xué)院電子信息工程15151975016372671701王珊2008級河海大學(xué)計算機(jī)信息學(xué)院電子科學(xué)與技馬濟(jì)通2009級河海大學(xué)計算機(jī)信息學(xué)院電子信息工趙愷2009級河海大學(xué)計算機(jī)信息學(xué)院電子信息工程15961265133407391013指導(dǎo)教師姓名陳秉巖年齡32單位河海大學(xué)物理實(shí)驗中心行政職務(wù)/專業(yè)技術(shù)職務(wù)實(shí)驗師指導(dǎo)教師姓名朱昌平年齡55單位河海大學(xué)物理實(shí)驗中心行政職務(wù)/專業(yè)技術(shù)職務(wù)副院長、教授一、課題論證1、本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀述評及研究意義綠色照明和發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為國際上最熱門的話題，目前世界照明用電量占總用電量的19%，2008年我國的照明用電量占全國用電總量的12%，高達(dá)4100億度。在理論上，超過50%的照明用電可以通過先進(jìn)的照明發(fā)光原理、方法和技術(shù)被節(jié)省下來，這相當(dāng)于整個歐洲半年的用電量1300TWh，約合3000億歐元的能量消耗1-4。按照一噸標(biāo)準(zhǔn)煤可發(fā)電3000kWh，產(chǎn)生2.62噸CO2計算5-6，則可減少排放噸CO2。感應(yīng)耦合等離子體(Inductively Coupled Plasma：ICP)光源是最近幾年新興的光源技術(shù)，是一種將感應(yīng)耦合等離子體、電子節(jié)電技術(shù)、電光源技術(shù)融為一體的高科技新型的光源，它不用燈絲（俗稱“無極燈”），采用電磁場能量來激勵氣體電離、放電和發(fā)光。ICP光源由激勵電源、功率耦合器和燈泡三部分組成7-14?；竟ぷ髟硎菍㈦娔芡ㄟ^高頻變壓器耦合到封閉玻璃管內(nèi)，間接作用在由汞和其它惰性氣體構(gòu)成的混合氣體上，使汞原子在高頻交變電磁場的作用下產(chǎn)生電離以及汞原子的電子能級躍遷(激發(fā))產(chǎn)生253.7nm紫外光，并作用于內(nèi)壁熒光粉而發(fā)出可見光。ICP光源的理論光效率可達(dá)到300lm/W。但是，由于電子鎮(zhèn)流器的開關(guān)損耗、電感(或變壓器)的損耗、玻璃管對可見光的衰減等因素，光效通常只有6080lm/W。目前市場上的照明光源主要有白熾燈、日光燈、冷陰極燈(Cold Cathode Fluorescent Lamps：CCFL)、LED、金屬鹵素?zé)?高壓鈉燈和低壓鈉燈)、HID(High Intensity Discharge 高壓氣體放電燈，俗稱“氙氣燈”)和ICP光源。綜合資料1-4,15-16可得ICP光源在理論壽命、發(fā)光效率、顯色指數(shù)、啟動特性、抗震特性和成本等綜合性能上具有顯著的優(yōu)勢，且由于LED照明在大功率應(yīng)用場合存在封裝、散熱、光衰和高成本等不能有效解決的問題，使得ICP光源在高能效、長壽命、低成本的大功率光源應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展帶來契機(jī)，成為是最具潛力和發(fā)展前景的大功率光源產(chǎn)品之一。同時ICP光源技術(shù)在紫外殺菌8-9、等離子微量元素檢測8-9,17-21、化學(xué)轉(zhuǎn)化8-9,17-21和污水處理8,22-23等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。如何有效結(jié)合電力電子、等離子物理和電子技術(shù)等學(xué)科，進(jìn)一步提高ICP光源的發(fā)光效率具有較為普遍的意義和實(shí)際應(yīng)用價值。2、本課題研究的主要內(nèi)容、基本思路、研究方法、重點(diǎn)難點(diǎn)、基本觀點(diǎn)和創(chuàng)新之處本課題主要從電磁學(xué)、等離子物理和電力電子學(xué)交叉學(xué)科入手，分析高光效大功率ICP光源燈體和電磁驅(qū)動的原理、結(jié)構(gòu)、參數(shù)等對等離子氣體發(fā)光效率的影響關(guān)系，探索應(yīng)用于高光效大功率ICP光源的低能量損耗大功率的電磁耦合驅(qū)動技術(shù)，預(yù)期研制出功率可達(dá)200W以上、發(fā)光效率可達(dá)8095lm/W，功率因素可達(dá)到0.98以上。創(chuàng)新點(diǎn)：(1)采用CI、T和E形等特有的無電極感應(yīng)耦合等離子發(fā)光和散熱結(jié)構(gòu)，保證了高光效大功率感應(yīng)耦合等離子光源燈管六萬小時以上的長壽命；(2)采用最高工作溫度可達(dá)240的高頻磁性殘料作為感應(yīng)耦合裝置的重要部件，通過材料的選取和制造工藝的改進(jìn)，可適應(yīng)高溫環(huán)境；(3)采用可自動回收汞蒸氣的環(huán)保固態(tài)汞齊技術(shù)，燈管破壞時無汞污染；(4)綜合采用電磁學(xué)、感應(yīng)耦合等離子和電力電子等學(xué)科和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的高效率電磁驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)，有效提高能量耦合效率。3、前期相關(guān)研究成果：本課題來源于“校企聯(lián)盟”合作單位(江蘇省科技廳備案號：B050001)常州凱森光電技術(shù)有限公司委托給河海大學(xué)物理科技創(chuàng)新實(shí)驗室的光電技術(shù)開發(fā)和人才培養(yǎng)需求，本課題在基本完成了校區(qū)學(xué)生科技基金項目(教師命題)“外耦合40W等離子體無極燈開發(fā)”的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)申報，目的是研制應(yīng)用更為廣泛的大功率ICP光源。參考文獻(xiàn)：1徐殿國.照明技術(shù)專輯特邀主編評述J.電力電子技術(shù)，2007，Vol.41(10)：12徐殿國，張相軍，劉曉勝等.照明電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與未來J.電力電子技術(shù)，2007，Vol.41(10)：2-93陳文成.國際半導(dǎo)體照明前沿技術(shù)R.常州市半導(dǎo)體照明論壇，2009.104袁峰.常州市半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究R.常州市半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展座談會，2009.75黃雷，張彩虹，秦琴.環(huán)境成本與林木生物質(zhì)發(fā)電J .電力需求側(cè)管理， 2007，Vol. 9(10)：77-80 6國家電力監(jiān)管委員會.電力市場建設(shè)文件選編M .北京中國電力出版社，2004.7蘇達(dá)，王德苗.大功率LED散熱封裝技術(shù)研究的新進(jìn)展J，電力電子技術(shù)，2007，Vol.41(10)：13-158辛仁軒編著. 等離子體發(fā)射光譜分析M，北京化學(xué)工業(yè)出版社，20059劉芳，黃海濤，黃紹松等.電暈放電等離子體殺菌的實(shí)驗研究J，工業(yè)安全與環(huán)保，2009，Vol.35(8)：1-310Lim, Sung-Jo; Kim, Dae-Gwang; Kang, Dong-Joong.A method to detect multiple plane areas by using the Iterative Randomized Hough Transform(IRHT) and the plane detectionJ.Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineer,v 57,n 11,p2086-2094,November 2008.11Achara,P.;Viriya,P.; Matsuse, K.Analysis of a half-bridge inverter for a small-size induction cooker using phase-shift control under ZVS and NON-ZVS operationJ. Proceedings of the International Conference on Power Electronics and Drive Systems, p 157-163, 2007, 7th International Conference on Power Electronics and Drive Systems, PEDS 200712Lin, Bor-Ren;Tseng, Chao-Hsien.ZVS half-bridge SMPS design for LCD monitor and LCD-TVJ International Journal of Electronics, v 96, n 2, p 189-204, February 200913Sanjaya Maniktala. Switching Power Supplies A to ZM. Elsevier(Singapore) Pte Ltd. 200814Keith Billings. Switching Power Supply Handbook(2 Edition)M .McGraw-Hill Companies, Inc. 199915鄭有炓.把握機(jī)遇，加快發(fā)展半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)R.常州市半導(dǎo)體照明論壇，2009.1016唐國慶.國內(nèi)外半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)特點(diǎn)和19張楊.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法檢測水、污水、廢水底泥和土壤中微量元素J，巖礦測試，2009，Vol.28(5)：I0002-I000417譚雪英，張小毅.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定錳礦中15種主次成分J，冶金分析，2009，Vol.29(10):36-2918趙慶令，李清彩.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定鉬礦石中鈷鉻銅鉬鎳鉛錫鎢釔鋅J，巖礦測試，2009，Vol.28(5)：488-49019高孝禮，黃光明，張培新.電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定磷礦石中的碘J，巖礦測試，2009，Vol.28(5)：423-42620時曉露，劉洪青，孫月婷.電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定巖石樣品中的鋯鈮鉿鉭兩種預(yù)處理方法的比較J，巖礦測試，2009，Vol.28(5)：427-43021陳波，馮永明，劉洪青.空氣濾膜采集大氣浮塵樣品中多元素的測定J，巖礦測試，2009，Vol.28(5)：435-43822賀啟環(huán)，葉招蓮.超聲波紫外光氧化處理有機(jī)廢水技術(shù)綜述J，兵工學(xué)報，2002， Vol.23(3)：388-39123朱昌平.“超聲、臭氧、紫外協(xié)同處理廢水的機(jī)理與參數(shù)優(yōu)化研究”自然科學(xué)基金(10974044）二、項目方案（包括項目的訓(xùn)練目標(biāo)、前期準(zhǔn)備、組織實(shí)施、過程管理、實(shí)踐環(huán)節(jié)、教師指導(dǎo)、項目結(jié)題等）訓(xùn)練目標(biāo)：對高光效大功率ICP光源進(jìn)行研究，學(xué)習(xí)并實(shí)踐課題所涉及的功率電子學(xué)、功率磁材學(xué)和等離子物理等交叉學(xué)科，同時設(shè)計高效電磁驅(qū)動模塊，開發(fā)出功率為200W，光效為85lm/W的高光效大功率ICP光源。前期準(zhǔn)備：(1)知識上的準(zhǔn)備：對項目所涉及到等離子物理、電子技術(shù)、電磁學(xué)、MCU技術(shù)、電力電子學(xué)和電磁兼容技術(shù)等知識進(jìn)行學(xué)習(xí)；(2)組織分工上準(zhǔn)備：該項目分為文檔資料準(zhǔn)備和硬件設(shè)計兩個部分。要求項目組的每個成員充分理解整個項目所涉及的理論和技術(shù)環(huán)節(jié)，在此基礎(chǔ)上，項目組分為兩組，以羅正亮為負(fù)責(zé)人的小組負(fù)責(zé)高光效大功率ICP光源相關(guān)實(shí)驗電路的設(shè)計調(diào)試，以邵晴怡為負(fù)責(zé)人的小組負(fù)責(zé)收集、整理和書寫各類文字資料。項目組人員保證每周集中2次互相交流，負(fù)責(zé)各個部分的成員講解近期的工作，討論所取得進(jìn)展，使所有成員對項目進(jìn)程有全面的了解。組織實(shí)施過程安排及實(shí)踐環(huán)節(jié)：（1）2010年5月-2010年10月所有成員完成項目所涉及到等離子物理、電磁學(xué)、電力電子學(xué)等知識的學(xué)習(xí)，完成部分的單元電路的設(shè)計以及參加江蘇省物理設(shè)計大賽作品的制作；（2）2010年11月-2011年4月，結(jié)合所學(xué)知識并在老師的指導(dǎo)下試制高光效大功率ICP光源，分別完成各部分電路的設(shè)計，并進(jìn)行實(shí)驗等工作；（3）2011年5月-2011年10月，對高光效大功率ICP光源，進(jìn)行光電參數(shù)、EMI和高溫等特性測試，并優(yōu)化參數(shù)，進(jìn)一步完善。（4）2011年11月-2012年4月結(jié)合理論分析書寫科技論文，并進(jìn)行修改完善。同時著手書寫設(shè)計報告，準(zhǔn)備項目結(jié)題驗收。教師指導(dǎo): 陳秉巖，男，1978年5月22日出生，苗族，云南普洱人，碩士，實(shí)驗師。2002年6月畢業(yè)于華中師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院獲物理學(xué)學(xué)士學(xué)位，2010年1月畢業(yè)于南京大學(xué)獲碩士學(xué)位。主要研究方向為電力電子與電力傳動、物理電子學(xué)和自動化儀器儀表技術(shù)。河海大學(xué)教師，中國電子學(xué)會、中國儀器儀表學(xué)會和中國物理學(xué)會會員；江蘇省科技服務(wù)社會“校企聯(lián)盟”物理電子學(xué)學(xué)科帶頭人(江蘇省科技廳登記備案號：B050001)，河海大學(xué)“高頻電子電路精品課程”教學(xué)團(tuán)隊成員，常州市凱森光電有限公司、常州市良久機(jī)械制造有限公司等“校企聯(lián)盟”合作單位的物理電子和電力電子技術(shù)顧問。于2004-2008年先后3次主持河海大學(xué)自制儀器設(shè)備項目(XZX/04A001-06，XZX/06A001-04，XZX/07A001-01)；2006-2008年，主持常州市無線電元件六廠和常州市良久機(jī)械制造有限公司委托河海大學(xué)的課題(A11/HA0117和A11/HA0172)；2009年，主持江蘇省輸配電裝備重點(diǎn)實(shí)驗室開放課題(CS0906)、河海大學(xué)中央高校基本科研業(yè)務(wù)經(jīng)費(fèi)項目和河海大學(xué)青年基金項目(XZX/09B001-04)，河海大學(xué)教育教改課題(物理電子創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式研究與探索09A004-21)；先后參與朱昌平教授的國家自然科學(xué)基金(10574038，10974044)、江蘇高校高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展項目(JHB05-08)和常州市科技攻關(guān)(CE2005026)等項目。從2005年與校外多家企業(yè)合作開始，先后從事電機(jī)驅(qū)動與控制、感應(yīng)耦合等離子光源、LED照明等電力電子、物理電子和自動化方面的交叉學(xué)科的研究和技術(shù)開發(fā)工作。申請專利6項(發(fā)明專利4項)、軟件著作權(quán)2項，發(fā)表科研論文16篇(EI/ISTP檢索2篇次，中信所檢索8篇)，參與完成教育部技術(shù)鑒定1項。獲得河海大學(xué)教學(xué)成果獎4項(一等獎2項)，2008年11月獲高等學(xué)校自制教學(xué)儀器設(shè)備成果獎，2010年1月28日獲中國電子學(xué)會電子信息科學(xué)技術(shù)三等獎(第四完成人)；負(fù)責(zé)2007-2009年度江蘇省物理及試驗科技作品創(chuàng)新競賽工作，指導(dǎo)多項大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目(國家級3項)。所指導(dǎo)的學(xué)生在省級及以上學(xué)科競賽中累計獲得24個獎項(其中一等獎8項)，兩次被評為優(yōu)秀組織單位和優(yōu)秀指導(dǎo)教師。三、完成項目研究的條件和保障（1申請人或團(tuán)隊情況，包括自身具備的知識條件、自己的特長、興趣、已有的實(shí)踐創(chuàng)新成果等；2.學(xué)校提供條件，包括項目開展所需的實(shí)驗實(shí)訓(xùn)情況、配套經(jīng)費(fèi)、相關(guān)扶持政策等。）1、申請人已完成校級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目一項，在第六屆江蘇省科技實(shí)驗作品競賽中獲得一等獎，自2008年進(jìn)入物理科技創(chuàng)新實(shí)驗室以來，主要學(xué)習(xí)電力電子相關(guān)知識，知識儲備和硬件設(shè)計均有提高。團(tuán)隊成員也已在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下了解相關(guān)知識，均為相關(guān)專業(yè)學(xué)生。2、該課題來源于“校企聯(lián)盟”合作單位常州凱森光電技術(shù)有限公司委托給河海大學(xué)物理科技創(chuàng)新實(shí)驗室的光電技術(shù)開發(fā)和人才培養(yǎng)需求，項目在基本完成了校區(qū)學(xué)生科技基金項目（教師命題）“外耦合40W等離子體無極燈開發(fā)”的基礎(chǔ)上進(jìn)一步申報。項目在研究過程中可以充分利用常州凱森光電技術(shù)公司的高溫測試設(shè)備、光電測試設(shè)備和實(shí)驗室進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的檢測。3、項目所在實(shí)驗室經(jīng)過進(jìn)幾年的發(fā)展，在學(xué)校和企業(yè)的幫助下，已經(jīng)添置了數(shù)字示波器、防靜電焊臺、電參數(shù)測試儀、LCR數(shù)字電橋等必備設(shè)備。4、節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)是目前世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主流，國家大力提倡培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，本課題的研究對節(jié)能減排具有積極的作用。課題有利于學(xué)生了解新技術(shù)的發(fā)展趨勢和前景，掌握相關(guān)技能，開拓思路，提高創(chuàng)新能力。四、預(yù)期成果1.制作感應(yīng)耦合等離子光源系統(tǒng)一個（主要技術(shù)指標(biāo)為：功率P200W；功率因數(shù)PF0.98；光源光效8