【仪表大发明】之2014年度特刊
- 2014/12/25 11:42:11 8393
- 来源：仪表网
【背景介绍】
“中国奖”是我国的专门对授予权的发明创造给予奖励的政府部门奖，得到联合国世界知识产权组织(WIPO)的认可，在上有一定的影响。中国奖的评选为一年一届。评奖标准不仅强调项目的技术水平和创新高度，也注重其在市场转化过程中的运用情况，同时还对其保护状况和管理情况提出要求。
中国奖设中国金奖及中国奖、中国外观设计金奖及中国外观设计奖。中国金奖及中国奖，从发明和实用新型中评选产生。
第十六届中国奖共评出20项发明、实用新型中国金奖，408项发明、实用新型中国奖，64项外观设计中国外观设计奖，8家单位中国奖佳组织奖。
【发明推荐】
一、用于气体测量的高灵敏涡流动量计
天津大学的发明，“用于气体测量的高灵敏涡流动量计”获第十六届中国奖。
此流量计具体结构为蜂窝体、外罩与扭矩传递轴连接为一整体置于动量计壳体内，壳体上端有凹槽，槽内为硅油。浮子环置于硅油中。定位盘与动量计壳体紧固，定位盘的上下端分别装有轴承。标定连杆套装在定位盘下端的扭矩传递轴上。连杆一端与扭矩传递轴紧固，另一端穿过动量计壳体并接有两个砝码。扭矩传感器与扭矩传递轴以“十字交叉轴”方式连接，扭矩传感器固定盘固定在动量计壳体下端。扭矩传递轴转动使传感器产生信号，用来模拟气流进入蜂窝体所产生的扭矩。更换砝码可得到不同的扭矩。本发明通过重力抵消、扭矩传递和静态标定等设置，对内燃机缸盖气道流动特性的检测具有更高的灵敏性和性。
发明结构原理示意图
扭矩传递装置拆解示意图
静态标定装置外部示意图
动量计输出AD量化值与动量计扭矩对应关系曲线
二、非线性负荷电能计量方法
威胜集团有限公司的发明，“非线性负荷电能计量方法”获第十六届中国奖。
发明针对传统点积计量算法，在分析其算法特性的基础上，指出其在计算非线性负荷条件下算法准确度不足。从而提出通过采用具有高阶计量代数准确度等级的复化Newton-Cotes积分算法，来提高电能表对现代非线性负荷电能计量的准确度与适应性。通过算法的理论分析，并针对当前计量系统的实时运算特点，设计并给出了算法实时运算方法。仿真与实验结果验证表明，本发明在电能计量领域对提高电准确度方面十分有效，因此提高了电表对更广泛的非线性负荷计量的适应性。
现有技术计量的示意图
本发明方法一种实施方式的流程图
本发明方法另一种实施方式的流程图
本发明方法进行实验的结果图
三、工业控制网络冗余容错系统
大连理工大学的发明，“工业控制网络冗余容错系统”获第十六届中国奖。
本发明所述的系统包含主控器冗余系统、从设备冗余系统、故障日志系统和上位机监控接口四个部分；主控器冗余系统由两个互为冗余的主控器组成，两个主控器各自携带一片控制网络形成网络冗余或共享同一片控制网络；从设备冗余系统由一个主控器和一对从设备组成，主控器监控当前线路通信情况并实时地选择优的通讯路径；故障日志系统记录设备发生的故障信息；上位机监控接口为监控计算机提供通信响应，并通过处理输入操作控制冗余系统的运行。本发明所述的系统可自动同步两个冗余的控制网络中的资源；自动判断是否发生故障；故障时可以在三百毫秒内切换到备份的控制网络中继续运行。
主设备冗余系统网络结构示意图
冗余通信层在协议栈中的部署图
主设备冗余系统状态机转换图
主设备冗余系统活动设备与备份设备运行过程协作图
功能块同步运行示意图
从设备冗余系统网络结构示意图
从设备冗余系统通讯路径示意图
主设备管理结构与从设备映射部署图
从设备冗余系统主控设备运行流程图
冗余系统在控制网络中的应用效果图
四、压阻式高频高温动态压力传感器
昆山双桥传感器测控技术有限公司的发明，“压阻式高频高温动态压力传感器”获第十六届中国奖。
发明由压阻敏感组件、传感器金属壳体和高频宽带放大器组成，压阻敏感组件由硅压阻敏感元件和玻璃环片组成，硅压阻敏感元件由圆平硅膜片形成，圆平硅膜片正面依次覆盖SiO2层和Si3N4层，硅压阻敏感元件正面中部设有惠斯顿电桥而周部裸露出硅膜片后焊固于玻璃环片的一面，硅压阻敏感元件反面形成金属反光膜，惠斯顿电桥上应变电阻用丝内引线引出，璃环片另一面固定于陶瓷隔离基座上环形凹坑面，陶瓷隔离基座又烧结固定于传感器金属壳体的进压端口，压阻敏感组件上金丝内引线引入到传感器内腔室中的转接板后，经过高频宽带放大器信号放大，由传感器尾部输出电缆引出，本发明能在承受超高温和超高频冲击下仍然具有良好特性。
硅压阻敏感元件的剖面结构示意图
压阻敏感组件的剖面结构示意图
传感器齐平封装的结构示意图(没有自带高频宽带放大器)
高频宽带放大器的传感器结构示意图
高频宽带放大器的电路原理图
五、一种换流阀运行试验装置的控制保护系统
中国电力科学研究院的发明，“一种换流阀运行试验装置的控制保护系统”获第十六届中国奖。
该系统包括人机接口单元、同步单元、信号采集单元、数据汇总单元、调节单元、保护单元、波形记录单元、波形监视单元、开关量输入(DI)单元、开关量输出(DO)单元阀基电子(VBE)单元、直流大电流供电系统控制器、高电压供电系统控制器、涌流电路控制器、冲击电路控制器、试品阀水系统控制器及试验装置水系统控制器。该控制保护系统可按照规定的触发时序来控制试品阀和辅助阀，从而在试品阀上产生各项运行试验所要求的电压、电流及热强度，完成换流阀的运行试验；还能够使该系统实时监视主电路的开关状态和重要模拟量参数，在出现异常时，及时采取保护措施。
合成形式换流阀运行试验装置的原理框图
控制保护系统原理图
大稳态运行负载试验的试验波形示意图
大暂态运行负载试验的试验波形示意图
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