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“重大科學儀器設備開發專項”2018年度申報指南征求意見
2017年5月23日,科技部高新司發布《關于對國家重點研發計劃高新領域煤炭清潔高效利用和新型節能技術等9個重點專項2018年度項目申報指南建議征求意見的通知》,對煤炭清潔高效利用和新型節能技術、智能電網技術與裝備、新能源汽車、先進軌道交通、地球觀測與導航、增材制造與激光制造、重大科學儀器設備開發、材料基因工程關鍵技術與支撐平臺、戰略性先進電子材料9個專項公開征求意見,時間為2017年5月24日至6月7日。

“重大科學儀器設備開發”重點專項2018年度項目申報指南建議

  為落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》、《中國制造2025》和《關于加快推進生態文明建設的意見》等提出的任務,國家重點研發計劃啟動實施“重大科學儀器設備開發”重點專項。根據本重點專項實施方案的部署,現提出2018年度項目指南建議。

  本重點專項總目標:緊扣我國科技創新、經濟社會發展對科學儀器設備的重大需求,充分考慮我國現有基礎和能力,在繼承和發展“十二五”國家重大科學儀器設備開發專項成果的基礎上,堅持政府引導、企業主導,立足當前、著眼長遠,整體推進、重點突破的原則,以關鍵核心技術和部件的自主研發為突破口,聚焦高端通用科學儀器設備和 重大科學儀器設備的儀器開發、應用開發、工程化開發和產業化開發,帶動科學儀器系統集成創新,有效提升我國科學儀器設備行業整體創新水平與自我裝備能力。通過本專項的實施,構建“儀器原理驗證→關鍵技術研發(軟硬件)→系統集成→應用示范→產業化”的國家科學儀器開發鏈條,完善產學研用融合、協同創新發展的成果轉化與合作模式,激發行業、企業活力和創造力。強化技術創新和產品可靠性、穩定性實驗,引入重要用戶應用示范、拓展產品應用領域,大幅提升我國科學儀器行業可持續發展能力和核心競爭力。

  本專項充分利用國家科技計劃(專項、基金)或其他渠道,已取得的相關檢測原理、方法、技術或科研裝置,開展系統集成、應用開發和工程化開發,形成具有自主知識產權、“皮實耐用”和功能豐富的重大科學儀器設備產品,并服務科學研究和經濟社會發展。本專項按照全鏈條部署、一體化實施的原則,共設置了關鍵核心部件、高端通用科學儀器和 重大科學儀器3個任務方向。專項實施周期為5年(2016-2020年)。

  1.核心關鍵部件開發與應用

  共性考核指標:目標產品應通過可靠性測試和第三方異地測試,技術就緒度達到9級;至少應用于2類儀器;明確發明專利、標準和軟件著作權等知識產權數量;形成批量生產能力,明確項目驗收時銷售數量和銷售額。

  1.1 X射線菲涅耳透鏡

  研究目標:開發X射線菲涅耳透鏡,突破納米尺度微結構的高深寬比加工技術難題,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在同步輻射、顯微CT、軟X射線成像等儀器中的應用。

  考核指標:最外環寬度≤25nm@500eV,環高≥200nm@500eV;最外環寬度≤40nm@9keV,環高≥700nm@9keV,衍射效率≥1%@9keV;X射線聚焦≤60nm;平均故障間隔時間≥5000小時。

  1.2 S波段高功率速調管

  研究目標:開發S波段高功率速調管,突破高壓電子槍、高功率容量輸出窗口技術,解決速調管工作穩定性難題,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在高能對撞機、同步輻射光源、自由電子激光裝置、輻射成像裝置、輻照加速器等儀器裝置中的應用。

  考核指標:中心頻率2998MHz,帶寬2MHz,最大輸出功率≥50MW,脈沖寬度2μs,脈沖重復頻率≥50Hz,效率≥45%,增益≥50dB;平均故障間隔時間≥5000小時。

  1.3 太赫茲倍頻器

  研究目標:開發太赫茲倍頻器,突破太赫茲倍頻電路設計與精密制造技術,采用國產倍頻芯片,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在太赫茲信號發生器、太赫茲矢量網絡分析儀、太赫茲安全檢測儀、太赫茲成像儀等儀器中的應用。

  考核指標:3倍頻輸出頻率范圍0.325THz~0.5THz,最大輸出功率≥-10dBm,倍頻損耗≤20dB;4倍頻輸出頻率范圍0.5THz~0.75THz,最大輸出功率≥-20dBm,倍頻損耗≤25dB;4倍頻輸出頻率范圍0.75THz~1.1THz,最大輸出功率≥-30dBm,倍頻損耗≤30dB;平均故障間隔時間≥5000小時。

  1.4 通用高精度勻場超導磁體

  研究目標:開發通用高精度勻場超導磁體,突破大口徑超導強磁體加工和高精度勻場設計等關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在量子振蕩檢測儀、核磁譜儀、磁致冷和強磁場材料處理裝置等儀器中的應用。

  考核指標:磁場強度≥18T,孔徑≥60mm,磁場相對不均勻度≤10-4@直徑10mm內;磁場不穩定度≤10-5/h;平均故障間隔時間≥5000小時。

  1.5 雙曲面線性離子阱

  研究內容:開發雙曲面線性離子阱,突破雙曲線形電極加工和四電極高精度平行絕緣裝配等關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在離子阱質譜儀、大型離子反應儀等儀器中的應用。

  考核指標:電極長度≥100mm,雙曲面電極表面粗糙度Ra≤0.1μm,雙曲面線輪廓度≤0.4μm,離子阱綜合幾何精度≤5μm,質量范圍50amu~4000amu,相對質量分辨率≤0.5amu;平均故障間隔時間≥5000小時。

  1.6 寬光譜高靈敏電子倍增CCD成像探測器

  研究內容:開發寬光譜高靈敏電子倍增CCD成像探測器,突破高靈敏光生電荷采集結構制備關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在高靈敏度顯微鏡、微光探測儀、光譜分析儀等儀器中的應用。

  考核指標:波長范圍260nm~1000nm,像元數目≥1024×1024,像元尺寸≤13µm ×13µm,倍增增益≥1000,最高信噪比≥45dB,峰值量子效率≥80%,暗電荷≤350e/pixel/s(常溫),最高輸出幀頻≥10fps;平均故障間隔時間≥5000小時。

  1.7 太赫茲混頻器

  研究目標:開發太赫茲混頻器,突破太赫茲混頻電路設計與精密制造等關鍵技術,采用國產混頻芯片,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在太赫茲矢量網絡分析儀、太赫茲頻譜分析儀、太赫茲安全檢測儀、太赫茲成像儀等儀器中的應用。

  考核指標:2次諧波混頻頻率范圍0.325THz~0.5THz,中頻頻率范圍20MHz~300MHz,變頻損耗≤17dB;4次諧波混頻頻率范圍0.5THz~0.75THz,中頻頻率范圍20MHz~300MHz,變頻損耗≤30dB;4次諧波混頻頻率范圍0.75THz~1.1THz,中頻頻率范圍20MHz~300MHz,變頻損耗≤35dB;平均故障間隔時間≥5000小時。

  1.8 InGaAs探測器

  研究目標:開發InGaAs探測器,突破單光子信號探測芯片設計制造關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在近紅外光譜分析儀、近紅外成像儀、光纖光譜分析儀等儀器中的應用。

  考核指標:光譜范圍0.9μm ~1.7μm,平均光子探測效率≥20%,暗計數≤3kcps,暗電流≤0.3nA@擊穿電壓,時間分辨率≤2ns;平均故障間隔時間≥5000小時。

  1.9 大面積低劑量X射線平板探測器

  研究目標:開發大面積低劑量X射線平板探測器,突破高速幀率采集、高填充系數大面積探測、高效率低劑量探測等關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在工業檢測X射線成像儀、醫學X射線成像儀等儀器中的應用。

  考核指標:有效探測面積≥30cm×30cm,像素尺寸≤150µm,最高幀頻120fps,最低成像劑量≤5nGy,量子檢測效率≥75% @20µGy,極限分辨率≥3.3Lp/mm;平均故障間隔時間≥5000小時。

  1.10 高分辨耐輻照硅探測器

  研究目標:開發高分辨率耐輻照硅探測器,突破離子注入與表面鈍化等關鍵技術,開展工程化開發、應用示范與產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在X射線衍射儀、高能粒子譜儀和X射線成像譜儀等儀器中的應用。

  考核指標:探測面積≥5cm×5cm,位置分辨率≤100μm,漏電流密度≤2nA/cm2@耗盡電壓,探測器工作電壓≥600V,抗輻照指標≥1×1015nep/cm2;平均故障間隔時間≥5000小時。

  1.11 高精度高空多參數監測傳感器

  研究目標:開發高精度高空溫度、濕度、氣壓和風速監測傳感器,突破溫度漂移抑制和高空環境適應性等關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在探空儀、災害天氣預警系統等儀器中的應用。

  考核指標:溫度測量范圍-90°C~+50°C,溫度測量誤差≤0.3°C;相對濕度測量范圍0~100%RH,相對濕度測量誤差≤5%;氣壓測量范圍5hPa~1060hPa,氣壓測量誤差≤1hPa;風速測量范圍3m/s~30m/s,風速測量誤差≤1m/s;功耗≤100mW,傳感器響應時間≤140s;平均故障間隔次數≥50次。

  1.12 小型化高精度姿態傳感器

  研究目標:開發小型化高精度姿態傳感器,突破微型化傳感器芯片及制造工藝一致性等關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在工業機器人導航儀、無人裝置姿態性能檢測儀和姿態實時校準儀等儀器中的應用。

  考核指標:姿態角測量范圍0-360°,航向姿態精度≤0.07°@60s,俯仰與橫滾姿態精度≤0.03°@1σ,傳感器體積≤100cm3,重量≤150g,功耗≤1W;平均故障間隔時間≥10000小時。

  1.13 飛行安全數據記錄器

  研究目標:開發飛行安全數據記錄器,突破多通道快速記錄、抗惡劣環境、小型化集成等關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在機載航電測試系統、極端惡劣環境下飛行器動態參數測試設備等儀器上的應用。

  考核指標:采集通道數≥1000,最高存儲速度≥500MB/s,存儲容量≥256GB,耐高溫燒蝕1200℃@60min;抗沖擊強度≥10000g,持續時間5ms;耐海水浸泡≥30天,耐深海壓力≥6000m@24h;體積≤2500cm3,重量≤3.5kg;具有視頻記錄、鏈路記錄、授時、文件索引管理等功能,符合適航認證標準;平均故障間隔時間≥50000小時。

  1.14 高分辨率多功能原子探針

  研究目標:開發高分辨率多功能原子探針,突破高耐磨材料制備和納米尺度結構制備工藝的難題,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在原子力顯微鏡、磁力顯微鏡等儀器中的應用。

  考核指標:普通探針尖端曲率半徑范圍5nm~1μm,深寬比≥5,彈性常數范圍0.01N/m~40N/m,加工誤差≤±10%;高分辨探針尖端曲率半徑≤5nm,深寬比≥3;磁性探針曲率半徑≤30nm;電性探針曲率半徑≤30nm;成品率≥90%;使用壽命≥1000幅掃描成像。

  1.15 高精度微型壓力傳感器

  研究目標:開發高精度微型壓力傳感器,突破多參量協同敏感和低殘余應力封裝等關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在工業流程監控儀、大氣數據采集儀、高精度壓力控制儀等儀器中的應用。

  考核指標:壓力測量范圍0~1MPa,測量誤差≤0.03%FS,測量分辨率≤0.02%FS,長期穩定性≤±0.05%FS/年,尺寸≤5mm×5mm×5mm,工作溫度-40℃~+85℃,過載能力≥2倍FS,抗加速度沖擊≤0.05kPa/g;平均故障間隔時間≥5000小時。

  1.16 高精度加速度傳感器

  研究目標:開發高精度微型加速度傳感器,突破溫度漂移抑制和工藝一致性等關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在航空儀表、微慣性測量單元等領域儀器中的應用。

  考核指標:量程±50g,分辨率≤5µg,綜合精度≤10µg,輸入軸失準角≤12µrad,重復性≤4.5×10-4/年,功耗≤5mW,封裝體積≤φ20mm×12mm,工作溫度范圍-45°C~+85°C,抗沖擊≥250g;平均故障間隔時間≥5000小時。

  1.17 陣列式微型超聲換能器

  研究目標:開發陣列式微型超聲換能器,突破大幅面陣列陣元制備關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在超聲成像、流量檢測、指紋識別等儀器中的應用。

  考核指標:陣列尺寸≤40mm×40mm,陣元數量≥64×64,工作頻率范圍100kHz~2MHz,空氣中聲壓級≥75dB(20µPa/V@1m),波束寬度≤30°,機械品質因數≥30;平均故障間隔時間≥5000小時。

  1.18 微型風速風向傳感器

  研究目標:開發高性能微型風速風向傳感器,突破閉環控制和溫度漂移抑制等關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在風電廠風場檢測儀、野外便攜式氣象檢測儀、環境檢測儀等儀器中的應用。

  考核指標:風速測量范圍0~60m/s,啟動風速v≤0.2m/s,風速測量誤差±(0.3+0.03v)m/s;風向測量范圍0~360°,風向測量誤差±2°;功耗≤200mW,封裝體積≤φ50mm×50mm;平均故障間隔時間≥5000小時。

  1.19 高穩定寬量程電流傳感器

  研究目標:開發高穩定寬量程電流傳感器,突破大電流高精度檢測關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品。實現在核磁共振成像儀、電流標準裝置、高精度電能計量裝置等儀器中的應用。

  考核指標:電流測量范圍0~10000A;100mA量程指標:電流分辨率≤1μAT,線性度≤100ppm,準確度≤200ppm;600A量程指標:電流分辨率≤10μAT,線性度≤1ppm,溫度系數≤0.1ppm/K,準確度≤1ppm;10000A量程指標:電流分辨率≤50μAT,線性度≤1ppm,溫度系數≤0.1ppm/K,準確度≤2ppm;平均故障間隔時間≥10000小時。

  1.20 微型電場傳感器

  研究目標:開發高性能微型電場傳感器,突破工藝一致性和溫度漂移抑制等關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在探空儀、靜電監測與安全防護系統、雷電預警系統等儀器中的應用。

  考核指標:測量范圍±120kV/m,分辨力≤0.05kV/m,準確度≤5%,功耗≤600mW,封裝體積≤φ50mm×80mm,實現直流、交流電場測量;平均故障間隔時間≥5000小時。

  1.21 高精度多通道數據采集器

  研究目標:開發高精度多通道數據采集器,突破高速共享緩存矩陣設計和快速實時信號同步處理等關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在質譜儀、噪聲分析儀、磁場測試儀、低溫物理參數測試儀等儀器中的應用。

  考核指標:通道數≥64(可擴展),最大采樣率≥204.8kHz,非雜散動態范圍≥120dB,采樣位數≥24bit,最大電壓范圍±10V,靈敏度50nV,串擾抑制≥110dB;平均故障間隔時間≥5000小時。

  1.22 高速高精度二維掃描微鏡

  研究目標:開發高速高精度二維掃描微鏡,突破低應力薄膜加工、片上角度檢測等關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在共聚焦顯微鏡、3D激光掃描儀、微型激光雷達等儀器中的應用。

  考核指標:工作波段800nm~2500nm,繞快軸掃描角度≥40°,掃描諧振頻率≥25kHz;繞慢軸掃描角度≥60°,掃描諧振頻率≥600Hz,指向性掃描時光線掃描角度≥30°,指向性偏轉步進精度≤2µrad;抗沖擊≥1200g,實現對轉角的實時檢測;平均故障間隔時間≥10000小時。

  1.23 紫外凸面光柵

  研究目標:開發紫外波段閃耀凸面光柵,突破光柵槽形精密刻劃關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在紫外超光譜成像儀、紫外多光譜成像儀等儀器中的應用。

  考核指標:工作波長范圍250nm~400nm,凸面光柵口徑≥55mm,線密度范圍500~700線/mm,曲率半徑≤150mm,光柵衍射效率≥60%;平均故障間隔時間≥5000小時。

  1.24 寬譜段高分辨單色器

  研究目標:開發寬譜段高分辨單色器,突破二維色散自動定位校正關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權,質量穩定可靠的產品,實現在等離子體發射光譜儀、原子吸收光譜儀、拉曼光譜儀、原子熒光光譜儀等儀器上的應用。

  考核指標:波長范圍160nm~1000nm,波長誤差≤±0.03nm,波長重復性≤0.005nm,最小光譜帶寬≤0.009nm@257.610nm;平均故障間隔時間≥5000小時。

  1.25 微型集成掃描光柵微鏡

  研究目標:開發微型集成掃描光柵微鏡,突破微型掃描光柵設計制造、光學準直與集成等關鍵技術,開展工程化開發、應用示范與產業化推廣,形成具有完全自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在近紅外光譜儀、熒光光譜儀、共聚焦顯微鏡等儀器中的應用。

  考核指標:波長范圍800nm~2500nm,鏡面面積≥6mm×6mm,衍射效率≥40%,最高掃描頻率≥700Hz,最大掃描角度≥±7°,驅動電壓≤1.5V;平均故障間隔時間≥10000小時。

  1.26 高精度微量加液器

  研究內容:開發高精度微量加液器,突破高精度旋轉閥制造、高精度位移及溫度控制等關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在流動注射分析儀、液相色譜儀、質譜儀、電位滴定儀、固相萃取儀等儀器中的應用。

  考核指標:流量范圍2nL/s~5mL/s,準確度≤0.3%,重復精度≤0.2%,最小加液體積≤5nL,加液管容積10µL~100mL,滿足定時加液、定量加液、變流量加液、超微量加液等多種加液需求,滿足強酸強堿及多種有機溶劑的使用要求;平均故障間隔時間≥10000小時。

  1.27 快速反應分析轉化器

  研究目標:開發快速反應分析轉化器,突破秒級反應原位驅動與快速捕捉等關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現與質譜檢測器、紅外檢測器、熱導檢測器等的聯用。

  考核指標:最高加熱溫度≥1400℃,溫度控制精度≤0.3%,最高反應壓力≥5MPa,在線熱啟動時間≤0.5s,適用的最快反應時間≤1s;平均故障間隔時間≥10000小時。

  1.28 長行程精密運動平臺

  研究目標:開發長行程精密運動平臺,突破高精度復合直線運動機構和超快直線驅動等關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在高通量基因測序儀、超分辨顯微成像儀、工業快速檢測儀等儀器中的應用。

  考核指標:X-Y行程≥150mm,移動速度≥1m/s,Z向跳動幅度≤±0.4µm,閉環分辨率≤5nm;Z向行程≥20mm,移動速度≥1m/s,X-Y向跳動幅度≤±0.2µm,閉環分辨率≤5nm;非線性度≤0.03%,最大負載能力≥10kg;平均故障間隔時間≥5000小時。

  1.29 寬頻帶同軸步進衰減器

  研究目標:開發寬頻帶同軸步進衰減器,突破彈性件熱處理與表面處理工藝、精密微組裝、電磁控制等關鍵技術,開展工程化開發、應用示范和產業化推廣,形成具有自主知識產權、質量穩定可靠的產品,實現在矢量網絡分析儀、信號源、頻譜分析儀等儀器中的應用。

  考核指標:頻率范圍DC~26.5GHz:最大衰減量90dB,步進量10dB,駐波比≤1.5,插入損耗≤1.8dB,壽命≥500萬次;頻率范圍DC~50GHz:最大衰減量60dB,步進量10dB,駐波比≤1.6,插入損耗≤2.5dB,壽命≥200萬次;頻率范圍DC~67GHz:最大衰減量50dB,步進量10dB,駐波比≤1.7,插入損耗≤3.0dB,壽命≥100萬次。

  2. 高端通用儀器工程化及應用開發

  共性考核指標:目標產品應通過可靠性測試和第三方異地測試,技術就緒度不低于8級;至少應用于2個領域或行業;明確發明專利、標準和軟件著作權等知識產權數量;形成批量生產能力,明確項目驗收時銷售數量和銷售額。

  2.1 高精度光熱電位分析儀

  研究目標:針對石化、材料、能源、食品、藥品、環保等行業化學成分分析需求,突破光度法、熱分析法與電位法綜合分析和高精度高通量滴定等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的高精度光熱電位分析儀,開發相關軟件和數據庫,實現對物質中離子或基團的含量檢測。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:光度分析:光譜范圍≥400nm~700nm,波長準確度≤±1nm,吸光度精度≤0.001Abs;熱分析:溫度范圍-10℃~60℃,分辨率≤10-4℃,準確度≤10-3℃,響應速度≤0.3s;電位分析:測量范圍±2400mV,穩定性±0.03mV,分辨率≤0.01mV;滴定通道數≥4,饋液精度≤1/80000滴定管體積;平均故障間隔時間≥5000小時。

  2.2 氣相分子吸收光譜儀

  研究目標:針對食品、環保等行業多種形態氮和硫的檢測需求,突破高效連續反應氣化分離、高信噪比檢測等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的氣相分子吸收光譜儀,開發相關軟件和數據庫,實現多種形態氮和硫的自動高效檢測。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:波長范圍190nm~400nm,波長重復性≤±0.2nm,基線穩定性≤±0.0002Abs/30min,單個樣品氣化和測量時間≤3min,測量精度≤3%;平均故障間隔時間≥3000小時。

  2.3 高精度光聲光譜檢測儀

  研究目標:針對電力、核能、石油化工等行業化學成分檢測需求,突破光聲光譜分析、微弱信號提取與識別等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的高精度光聲光譜檢測儀,開發相關軟件和數據庫,實現電力設備、石油化工設備等行業氣體化學成分的在線監測和離線檢測。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:光聲光譜范圍3μm~14μm,光聲光譜帶寬≤150nm,光功率≥10W,聲探測靈敏度≥15mV/Pa;CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6的檢測限≤0.1μL/L,C2H2檢測限≤0.05μL/L,H2檢測限≤2μL/L,SO2F2和CF4檢測限≤1.0μL/L,SO2、H2S、COS檢測限≤10.0μL/L,上述氣體最高檢測濃度≥2000μL/L;平均故障間隔時間≥5000小時。

  2.4 高靈敏紫外成像儀

  研究目標:針對電力和鐵路等行業安全運行的電暈放電檢測需求,突破高靈敏紫外探測、精準圖像融合處理、圖像補償與校正等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的高靈敏紫外成像儀,開發相關軟件和數據庫,實現日盲條件下高壓設備放電位置定位和強度檢測。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:紫外波長范圍240nm~280nm,靈敏度≤3×10-18W/cm2,電暈探測靈敏度≤2PC@8m;可見光波長范圍400nm~780nm,靈敏度≤1Lux;具備自動聚焦及增益功能,聚焦范圍2m~無窮遠;平均故障間隔時間≥5000小時。

  2.5 高速激光共聚焦拉曼光譜成像儀

  研究目標:針對物理化學、生物醫學、材料工程等領域微區物質化學結構空間分布探測與分析的需求,突破低波數、高分辨、高速光譜成像關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、關鍵部件國產化的高速激光共聚焦拉曼光譜成像儀,實現激光拉曼光譜遠場掃描探測與光譜成像。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:探測光譜范圍200nm~1000nm,激發波長覆蓋紫外到近紅外三個以上波段,拉曼光譜探測分辨率≤0.7cm-1,低波數≤50cm-1;圖像橫向分辨率≤200nm,軸向分辨率≤500nm,樣品軸向定焦分辨率≤10nm,成像時間≤10min@1024×1024;平均故障間隔時間≥3000小時。

  2.6 磁共振腦圖譜測量儀

  研究目標:針對腦活動無創高精度測量的需求,突破高磁場能量密度下腦圖譜精細繪制等關鍵技術,研制具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的核磁共振腦圖譜測量儀,開發相關軟件和數據庫,實現腦功能圖像獲取、建模和頻譜分析。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:主磁體磁場強度≥3T,孔徑≤50cm,最低冷頭溫度≤20K,磁體最短長度≤1.4m,梯度切換率≥200mT/(m·ms-1);腦圖譜重建速度≥8000幀/s,腦圖譜視野范圍≥120°,觸覺腦圖譜繪制分辨率≤1mm,可繪制視覺腦功能區≥15個,觸覺腦功能區≥10個;穩定度≤10ppm@連續工作10小時;平均故障間隔時間≥10000小時。

  2.7 有機物主元素分析儀

  研究目標:針對食品、農業、石油化工、地礦等行業對有機化合物中碳、氫、氮、硫、氧元素分析的需求,突破有機物快速分解、高精度檢測等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的有機物主元素分析儀,開發相關軟件和數據庫,實現對有機物的碳、氫、氮、硫、氧元素高精度定量分析。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:C、H、N、S元素檢測限≤30ppm,C、H、N、S元素測量重復性≤0.4%;O元素檢測限≤2ppm,O元素測量重復性≤0.2%;系統進樣量0.05mg~1g;具有全自動進樣功能;平均故障間隔時間≥5000小時。

  2.8 高速網絡協議與安全檢測儀

  研究目標:針對高速數據通信及數據中心網絡設備研發與運行監測需求,突破高速數字傳輸速率全線速測試、全協議多參數跨層分析、攻擊特征提取及攻擊庫構建等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的高速網絡協議與安全測試儀,開發相關軟件和數據庫,實現高速通信網絡及設備2~7層協議與安全威脅檢測。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:測量端口線速覆蓋100Mbps~100Gbps;發送流數據量≥1024個,接收流數據量≥2048個;單卡新建TCP連接數≥80萬個/s,在線TCP連接數≥1600萬個/s;攻擊檢測2000種;具有路由協議、接入協議、交換協議、城域網協議、數據中心協議以及應用層協議仿真測試能力;具備應用層回放、定時及時間同步、網絡安全威脅檢測、RFC2544測試等功能;平均故障間隔時間≥5000小時。

  2.9 材料高溫高頻力學性能原位測試儀

  研究目標:針對航空、航天和核工業等領域材料在高溫高頻載荷作用下性能測試需求,突破高溫高頻復雜載荷下材料力學性能測試、微觀力學性能表征等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的材料高溫高頻力學性能原位測試儀,開發相關軟件和數據庫,實現高溫環境復雜載荷作用下材料拉伸、彎曲、高頻疲勞等靜態和動態力學性能原位測量。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:靜態拉伸載荷0~25kN,分辨率≤2N,準確度±1%,變形測量范圍0~100mm,分辨率≤10μm,準確度±2%;靜態彎曲載荷0~10kN,分辨率≤1N,準確度±1%,變形測量范圍0~50mm,分辨率≤5μm,準確度±2%;高頻疲勞交變載荷0~10kN,交變載荷頻率≥20kHz;溫度加載范圍-20℃~1100℃,溫控誤差±5℃;成像放大倍數500倍~1000倍,應變測量范圍100με~10ε;平均故障間隔時間≥3000小時。

  2.10 微納結構動態特性測試儀

  研究目標:針對微納結構與MEMS器件動態特性測試的需求,突破高信噪比時空調制和自動調焦等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的微納結構動態特性測試儀,開發相關軟件和數據庫,實現微納結構與MEMS器件的振動頻率、模式模態等特性測量分析以及典型缺陷識別。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:振動頻率范圍300Hz~24MHz,相對頻率分辨率≤0.5%,振動位移分辨率≤1nm,速度分辨率≤1mm/s;平臺掃描范圍≥5mm×5mm,分辨率≤1mm;缺陷識別準確率≥90%,具有振動模式模態分析功能;平均故障間隔時間≥3000小時。

  2.11 大型復雜結構件力學性能檢測儀

  研究目標:針對大型曲軸鍛件、大型齒輪、大型葉片等核心關鍵部件制造行業的質量控制需求,突破復雜構件力學性能定量無損檢測關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的大型結構件力學性能檢測儀,開發相關軟件和數據庫,實現大型復雜結構件多項力學性能檢測與掃查成像。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:檢測深度0~10mm,檢測橫向分辨率0.5mm×0.5mm;屈服強度相對誤差±10%,殘余應力誤差±15MPa,硬度及硬化層深度相對誤差±5%;自動化檢測參數:最高速度40次/s,重復定位精度0.1mm;平均故障間隔時間≥3000小時。

  2.12 太赫茲三維層析成像儀

  研究目標:針對復合材料三維形貌與內部缺陷檢測的需求,突破太赫茲高分辨率成像、大景深自適應聚焦、圖像信息融合與解譯等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的太赫茲三維層析成像儀,開發相關軟件和數據庫,實現材料表面形貌以及內部缺陷的三維無損檢測。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:中心頻率≥0.5THz,調制時間≤10µs@90GHz,成像景深≥50cm,成像時間≤5s@50cm×50cm,穿透深度≥10cm@碳纖維材料,成像分辨率≤0.3mm×0.3mm×1.5mm;平均故障間隔時間≥4000小時。

  2.13 差分高能電子衍射儀

  研究目標:針對薄膜、異質結、超晶格人工結構制備工藝過程中的測試需求,突破寬氣壓高能衍射電子槍和衍射電子氣體散射干擾抑制等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的差分高能電子衍射儀,開發相關軟件和數據庫,實現寬氣壓范圍晶體取向和原子位置等原位實時測試。開展工程化開發、應用示范和產業化應用。

  考核指標:能量范圍15keV~35keV,束流50μA~100μA,束斑直徑50μm~80μm,紋波系數0.05%,束流穩定度系數0.15%/℃,工作氣壓范圍1×10-8Pa-100Pa,一次實驗采集圖像≥50幅,自動焦距調整響應時間≤5秒,觀測強度震蕩≥50個周期;平均故障間隔時間≥3000小時。

  2.14 固態量子材料自旋信息測量儀

  研究目標:針對量子計算、量子傳感器件所用核心關鍵材料量子自旋信息測量及表征需求,突破量子探針制備、量子自旋態空間形貌表征、自旋態時空信息解耦等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的固態量子材料自旋信息測量儀,開發相關軟件和數據庫,實現室溫環境下固態量子材料自旋信息的高精度測量。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:樣品尺寸1nm~20μm,自旋保持時間≥100µs,時間分辨率≤50ps;自旋空間測量范圍0.1nm~2μm;自旋空間橫向分辨率≤0.1nm,縱向分辨率≤0.01nm;自旋間力測量范圍0.2nN~5nN,分辨率≤0.2nN;平均故障間隔時間≥3000小時。

  2.15 低場量子電阻測量儀

  研究目標:針對電阻高準確度校準的需要,突破低場量子電阻測量和計量傳遞等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的低場量子電阻測量儀,開發相關軟件和數據庫,實現低磁場、無需補充液氦低溫條件下可移動和不間斷運行的高準確度電阻測量。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:測量范圍1Ω~10kΩ,低磁場量子電阻不確定度≤1×10-8,高準確度電阻傳遞裝置不確定度≤1×10-8,可移動式基準級低場量子電阻測量系統的整體不確定度≤2×10-8,所需超導磁體磁感應強度≤6T,低溫裝置溫度范圍4.2K~10K;平均故障間隔時間≥3000小時。

  2.16 高精度三維螺紋綜合測量儀

  研究目標:針對先進制造領域螺紋幾何參數的綜合性檢測需求,突破內外螺紋三維掃描高精度測頭和三維參數高效重構關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的高精度三維螺紋綜合測量儀,開發相關軟件和數據庫,實現螺紋全參數的三維自動掃描檢測。開展工程化開發、應用示范和實現產業化。

  考核指標:三維旋轉掃描測量范圍:外螺紋1mm~400mm,內螺紋3mm~400mm,分辨率≤0.01μm,徑測量精度±(4.0+L/200)μm,螺距測量精度±(0.9+L/200)μm,牙側角測量精度±0.03°,空間坐標測量精度±(1.5+L/200)μm;具有表面缺陷自動識別、三維模擬裝配功能,數據庫覆蓋國內外螺紋量規標準和緊固件標準140份以上,溯源校準儀器的計量標準器1套,平均故障間隔時間≥3000小時。

  3. 重大科學儀器開發及應用示范

  共性考核指標:目標產品應通過可靠性測試和第三方異地測試,技術就緒度不低于8級;至少應用于2個領域或行業;明確發明專利、標準和軟件著作權等知識產權數量;形成批量生產能力,明確項目驗收時銷售數量和銷售額。

  3.1 鋼材超聲在線自動探傷儀

  研究目標:針對鋼質板材、管材和棒材制備過程中在線自動檢測與探傷需求,突破多通道非接觸式超聲在線自動檢測及高本底噪聲下信號有效獲取等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的鋼材超聲在線自動探傷儀,開發相關軟件和數據庫,實現鋼材缺陷的自動檢測與報警。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:鋼板檢測厚度6mm~100mm,鋼板檢測寬度1m~6m,鋼板檢測精度φ3mm平底孔和0.5mm×10mm縱向裂紋,鋼板檢測線速度≥60m/min,鋼板檢測誤報率≤2%,鋼板檢測漏報率≤1%;管材檢測精度20mm×1mm×5%壁厚的內外刻槽,管材檢測線速度≥50m/min;棒材檢測精度φ2.0mm平底孔@距表面225mm以內,棒材檢測線速度≥30m/min;平均故障間隔時間≥3000小時。

  3.2 水下綜合無損檢測儀

  研究內容:針對核電、海洋資源開采、船舶等水環境下關鍵部件的無損檢測需求,突破水下零重力綜合無損檢測及缺陷定量評估等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的水下綜合無損檢測儀,實現水環境下關鍵部件損傷的超聲、射線和渦流綜合檢測。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:超聲檢測:通道數≥32,工作頻率范圍0.2MHz~25MHz,檢測厚度≥65mm,靈敏度≤10mm×0.2mm×3mm裂紋;射線檢測:檢測厚度≥65mm,靈敏度≤φ1.25mm體積性缺陷;渦流檢測:通道數≥640,靈敏度≤5mm×0.2mm×1mm裂紋;水下重復定位精度≤2mm;平均故障間隔時間≥3000小時。

  3.3 機載地下礦產與水資源探測儀

  研究目標:針對地下礦產與水資源等快速探查需求,突破地下礦產和水資源非接觸大范圍快速探測等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的機載地下礦產與水資源探測儀,開發相關數據處理與反演解釋軟件,實現陸地地下資源和人工目標體的高效大范圍探測。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:最大探地深度≥500m;橫向分辨率≤10m;探測深度分辨率≤10m(100m深度以內);可探測異常體時間常數≤50μs(可探測金屬礦、地下水、地熱等資源分布);可探測地質斷裂和構造的空間分布和走向;軟件具備三維電性結構成像、地質斷層和構造分布實時成像與顯示功能;平均故障間隔時間≥3000小時。

  3.4 自組網海洋環境多參數測量儀

  研究目標:針對近遠海區域海底地形地貌全時域測繪需求,突破測繪航行智能同步控制、自主避障航行、多艇協同管理等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的自組網多參數海洋環境地形測量儀,開發相關軟件和數據庫,實現海底地形地貌和海流剖面高精度動態檢測。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:海底地形測量:工作頻率≥170Hz時,斜距量程≥500m,斜距量程分辨率≤2cm;海流剖面測量:工作頻率≥600kHz,量程≥70m,水流速度測量準確度≤水流速度0.3%±0.3cm/s,流速測量分辨率≤0.1cm/s;實現超視距無人自主航行測量功能,遠程作業和控制距離≥30km;具備測繪和導航同步控制、測繪數據實時自動三維拼接、自組網等功能;平均故障間隔時間≥3000小時。

  3.5 深地地質結構成像探測儀

  研究目標:針對深部礦產和油氣資源探查、重大地質災害監測等需求,突破勘探深度有限、檢測靈敏度低、背景干擾復雜、異常信號識別和提取難等關鍵問題,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的深地地質結構成像探測儀,開發相關數據處理與反演解釋軟件,實現地下深部資源探測與地質災害監測。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:最大探地深度≥3000m,地面橫向分辨率≤10m;探測目標X-Y方向尺寸誤差≤5m@1km×1km×1km,Z方向尺寸誤差≤10m@1km×1km×1km,位置定位誤差≤1m;自組織網絡數據質量監控,聯合定性及定量反演;平均故障間隔時間≥3000小時。

  3.6 材料高溫環境電磁特性測試儀

  研究目標:針對航空和航天設備高溫環境條件下材料電磁特性測試評估,以及電子設備材料電磁參數的測試需求,突破寬頻寬溫測試夾具設計制造與校準標定、超寬帶激勵信號發生與響應信號分析等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的材料高溫環境電磁特性測試儀,開發相關軟件和數據庫,實現常溫和高溫環境電磁材料的復介電常數和復磁導率等參量的高精度測試。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:頻率范圍:100kHz~110GHz;動態范圍:120dB(40GHz以內)、110dB(50GHz以內)、90dB(110GHz以內);工作溫度范圍:20℃~1000℃;相對介電常數測試范圍1~100,測試準確度±5%;相對磁導率測試范圍0.6~10,測試準確度±5%;測量方法:同軸傳輸線法、波導傳輸線法、諧振腔法、自由空間法、探頭法等;可測材料形態:塊狀、薄膜、粉末、液體等;平均故障間隔時間≥3000小時。

  3.7 空間電離層環境層析成像測量儀

  研究目標:針對空間天氣監測預警、地震前兆預警、空間科學研究對空間電離層大范圍、不間斷、高精度測量需求,突破空間電離層反射、折射和閃爍效應檢測、電離層參數實時監測與成像反演等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的空間電離層環境層析成像測量儀,開發相關軟件和數據庫,實現對電離層總電子含量和電子密度、電離層閃爍等參數的精確測量。開展工程化開發,應用示范和產業化推廣。

  考核指標:絕對總電子含量:測量范圍0~300TECU,測量精度≤3TECU;相對總電子含量:測量范圍0~300TECU,測量精度≤0.03TECU;電子密度:測量范圍106個電子/m3~1013個電子/m3,相對測量誤差≤15%;閃爍指數:測量范圍0~1.5;測量誤差≤0.1;測量高度范圍60km~1000km;具備電離層不均勻體參數反演功能;平均故障間隔時間≥3000小時。

  3.8 氣液兩相流參數測量儀

  研究目標:針對能源、化工等領域對氣液兩相流的分析測量需求,突破探測器設計制備、高壓防水密封、多相流層析成像等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的氣液兩相流參數測量儀,開發相關軟件和數據庫,實現多相混合物的體積流量、質量流量的連續實時檢測。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:含氣率測量范圍0~100%,氣相測量最大流量≥1萬m3/h,氣相測量精度≤±2%Rel;液相最大流量≥200m3/h,液相測量精度≤5%FS;最大工作壓強≥100MPa,空間分辨率≤2mm;平均故障間隔時間≥10000小時。

  3.9 全自動核酸單分子檢測分析儀

  研究目標:針對低豐度核酸樣本定量檢測、稀有突變檢測和核酸標準物質標定的需求,突破生物樣本低豐度核酸富集、大規模微液滴生成、原位痕量核酸并行擴增、高速熒光檢測等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的全自動核酸單分子檢測分析儀,開發相關軟件和數據庫,實現靶基因單分子檢測和變異分析。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:光譜范圍420nm~740nm,圖像動態范圍≥10bit,動態范圍≥5log,檢測誤差≤5%,突變檢測靈敏度≤0.001%,微液滴數量≥5萬,多重靶基因檢測數量≥6;全自動檢測通量48/96可選;平均故障間隔時間≥3000小時。

  3.10 海洋物性參數監測儀

  研究目標:針對深海探測與海洋氣候多物理參數檢測需求,突破海洋多參數測量、補償解算、多參量數據融合等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的海洋物性參數監測儀,開發相關軟件和數據庫,實現溫度、壓力、濕度、風場、雨量和太陽輻射等參量的高精度檢測。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:深海測量:深度測量范圍0~1000m,精度≤±2% FS;電導率測量范圍0.2~65 mS/cm,精度≤±0.05 mS/cm;水溫測量精度≤±0.05℃;流速分辨力≤1.5cm/s。氣候監測:氣壓測量誤差≤±0.2%FS;濕度測量范圍0~100%RH,精度≤±2%;風速測量范圍0~70m/s,精度≤0.5m/s;風向測量范圍0~360°,精度≤±3°;雨量測量范圍0~15mm/min,精度≤0.5mm/min;太陽輻射測量范圍0~2500W/m2,精度≤1.5%FS;氣溫測量精度≤0.1℃。平均故障間隔時間≥3000小時。

  3.11 大型設施撓度非接觸測量儀

  研究目標:針對橋梁、高塔、隧道、起重機械等大型設施健康監測、安全性評估及壽命預測的需求,突破三維圖像獲取、低質量圖像高分辨分析、快速自標定等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的大型設施撓度非接觸測量儀,開發相關軟件和數據庫,實現多點動靜態三維撓度實時非接觸測量及安全性評估分析。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:測量區域范圍(FOV)0.1m~500m,撓度測量分辨率(1/100000)FOV,工作距離1m~500m,撓度測量精度≤±0.02mm (≤10m)、≤±1mm (≤100m)、≤±10mm (≤500m),撓度測量采樣頻率≥300Hz;具備自動標定、實時輸出、超限預警和安全評估等功能;平均故障間隔時間≥3000小時。

  3.12 寬頻帶高性能電磁信息安全測試儀

  研究目標:針對電磁空間安全測試、重大活動和核心要害部位電磁信息安全測評、電子信息設備電磁泄漏信號測試等領域的測試需求,突破電磁泄露信息高靈敏探測、異常信號跟蹤監測與特征提取、信息還原與安全評估等關鍵技術,開發具有自主知識產權、質量穩定可靠、核心部件國產化的寬頻帶高性能電磁信息安全測試儀,開發相關軟件和數據庫,實現電磁信息安全評估、電磁信息泄漏檢測和竊聽裝置探測。開展工程化開發、應用示范和產業化推廣。

  考核指標:頻率范圍9kHz~67GHz,分析帶寬≥500MHz,測試靈敏度≤-165dBm,掃描速度≥10GHz/s,相位噪聲≤-127dBc/Hz@(載波1GHz,頻偏10kHz),鏡頻抑制≥70dB;具備全景、頻率、存儲掃描等測試模式;平均故障間隔時間≥5000小時。

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