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大气透过率、气溶胶光学厚度和水汽总量测量用全自动太阳辐射计

交易信息: 完全转让-面议元     
专利: 技术成熟度:通过小试  

技术领域:电子信息技术,环境保护与资源综合利用 应用领域:环境保护 最后更新时间:2017-09-12 10:40:08
所在地:中国 安徽省 合肥 高新区 (蜀山区)
所属用户简介:
中国科学院合肥物质科学研究院(以下简称合肥研究院)是中国科学院在安徽设立的一个综合性科研基地和人才培养基地,成立于2001年11月。合肥研究院位于合肥市西郊风景秀丽的董铺岛上,面积2.65平方公里。岛上三面环水,绿树成荫。江泽民总书记1998年莅临视察时对这里的科研环境给予了很高评价,并欣然题词“科学岛”,由此科学岛成为合肥研究院的别名。     合肥研究院下属10个研究所。在安徽光学精密机械研究所、等离子体物理研究所、固体物理研究所、合肥智能机械研究所4个老牌研究所基础上,自2006年起至2015年,陆续成立了强磁场科学中心、先进制造技术研究所、医学物理与技术中心、技术生物与农业工程研究所、核能安全技术研究所、应用技术研究所。截至2016年7月,在职职工2500余人,其中专业技术人员2000余人,高端科技专家如两院院士、万人计划、千人计划、杰出青年基金获得者、“973”首席科学家、“863”计划专家、关键技术人才等300多人。设有5个博士后站点,在站博士后73人。设有12个博士点和25个硕士点,在读研究生1600余人。自2014年起,合肥研究院招收的研究生全部拥有中国科学技术大学学籍。     合肥研究院长期承担着众多国家科研任务,主要研究领域涉及能源、环境、生物、材料、信息、国防,主要学科方向有磁约束核聚变科学与技术、先进核能与核安全技术、大气环境探测与监测技术、强磁场科学与技术、特殊环境服役材料、机器人与智能装备、现代农业技术、医学物理与技术以及国防战略高技术等。2015年获得国家自然科学基金项目169项,居全国科研机构第一位。     随着科研事业的发展,合肥研究院建成了20多个装备优良的国家或省部级重点实验室、研究中心和10多个大型技术物理实验平台,包括EAST核聚变实验装置、EAST辅助加热系统、稳态强磁场等三个大科学工程,办有《Plasma Science and Technology》等5个学术刊物,是中国主要的核聚变研究基地之一,是世界实验室在我国设立的核聚变研究中心,也是中国科学院重要的科技创新基地。   2005-2015年,合肥研究院获得国家科技奖共19项,其中国家科技进步奖-创新团队奖1项,国家科技进步一等奖4项、二等奖6项,国家自然科学二等奖3项,国家技术发明二等奖2项,国家国际科技合作奖3项;获得安徽省科学技术奖28项。2005-2014年发表的SCI收录论文累计被引用4117篇,在全国科研机构排名第7位,Nature Index 2015 综合指数位列全国科研机构第8位,SCI论文数量在全国科研机构中连续多年排名第3位。2015年发明专利申请量在全国科研机构中排名第四位。     2014年6月,合肥研究院成立了中科院合肥技术创新工程院,专门承担科技成果产业化工作。以此为中心,建设了铜陵皖江新兴产业技术发展中心(辐射皖南)和淮南新能源中心(带动皖北),形成了“一主两翼”的院地合作格局,并在多个县区设立项目示范基地,和企业联合成立了安徽省新能源汽车等8个产业技术创新联盟,构建了服务当地经济发展的科技成果转移转化体系。合肥研究院设有资产管理公司,直接投资或与社会资源合作成立控股参股公司36家。  
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l 必要性及需求分析: 大气气溶胶在大气辐射和气候变化中具有重要的作用,它是光学工程应用中必须考虑的因素,如可见光和红外天文观测中,大气气溶胶影响大气透过率和大气背景辐射,降低了目标的对比度,对目标的定量测量精度也有重要的影响。由于大气气溶胶复杂的时空变化,要了解二者的区域光学特征就需要长期连续的观测。在典型地区进行气溶胶光学性质的长期观测对辐射传输、气候变化、大气环境和光学工程的应用等方面都有重要的意义。气溶胶光学厚度是表征大气气溶胶光学特性的最基本参量,是评价大气环境污染,研究气溶胶辐射气候效应的一个关键因子和辐射传输计算中的一个重要参量。  安徽光机所研制了0.4~1.1mm 8波段DTF型太阳辐射计和0.8~2.4mm 8波段ISP型太阳辐射计系列产品,并拟实现产业放大和产品推广。该型太阳辐射计多通道测量,多参数输出,通道选取波段范围宽,支持自定义通道和通道扩展,防尘防雨设计,野外全天候无人职守全自动测量,可在线定标,直接输出大气透过率、气溶胶光学厚度和水汽总量并进行实时显示,相对于目前的市售太阳辐射计有着明显的优势。项目将面向全国提供太阳辐射计技术群进行大规模产业化推广的成熟技术,在太阳辐射计产业领域提升我国民族工业的水平,促进产品更新换代,减少进口依赖或增加产品出口品种,最终可为形成有我国特色自主知识产权的产品技术群(发明专利和标准群)起到积极的推动作用,具有重要现实意义。 l 现有工作基础: 目前0.4~1.1mm 8波段DTF型太阳辐射计已实现6台/批量级生产,并已进行大气透过率、气溶胶光学厚度和水汽总量测量的长期应用效果探索(实物图如上图左图所示);0.8~2.4(m 8波段ISP型太阳辐射计也已研制完成,并已进行初步应用效果探索(实物图如上图右图所示)。具体如下: 开发了原始信号和测量结果(大气透过率、气溶胶光学厚度和水汽总量)随时间实时变化的曲线显示软件(测量控制软件)以及在线实时定标和数据批处理软件,如下图所示。 测量控制软件界面(左)  数据批处理及定标软件(右,测量控制软件子对话框)将太阳辐射计测得的水汽总量分别与微波辐射计和POM02型太阳辐射计进行了对比,误差都在8%以内,如下图所示。 水汽总量与微波辐射计对比与微波辐射计线性关系与POM02对比结果将太阳辐射计测得的可见光波段气溶胶光学厚度和近红外波段的透过率也与POM02型太阳辐射计进行了对比,误差也都在8%以内,如下图所示。  与POM02气溶胶光学厚度比较      与POM02近红外波段透过率比较     将太阳辐射计应用于我国多个典型地区大气透过率、气溶胶光学厚度和水汽总量测量,得到多个地区各参数逐月统计变化,结果如下图所示。  l 预期经济和社会效益:     新型全自动太阳辐射计防尘防雨,野外无人职守测量,全天候、全自动跟踪太阳,可在线定标,直接输出整层大气透过率、气溶胶光学厚度和水汽总量,并进行网络传输和显示,因此可替代现有太阳辐射计产品应用于科研院所、天文选择观测和气象监控部门,仅气象部门就具有30台/年的市场规模,因此具有广阔的市场前景。仅以年产50台太阳辐射计中试线的生产能力,每台太阳辐射计25-40万元计算,预计仅中试线即可完成年产值1250-2000万,毛利在750-1250万。



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