陈非凡   博士、教授

中国计量测试学会 高级会员

中国机械工程学会 高级会员

地址:清华大学精密仪器与机械学系

邮编:100084

电话:010-62782010

Email: cff@mail.tsinghua.edu.cn

研究领域

1、计量测试仪器设计理论与方法

2、精密仪器局域环境控制技术

3、分布式测控系统信息传输与信息集成方法

科研工作

主要从事计量测试仪器设计和分布式测控系统信息集成方面的科研工作。

以新型的仪器系统设计为目标,研究计量测试方法、仪器设计理论、信号分析与处理、基于现场总线的测控系统信息集成,以及高精度仪器保精度局域环境控制等理论方法与技术。

以分布式工业现场测控系统的测控信息集成为需求背景,研究新型的现场测控总线技术、测控信息传输技术,以及测控信息集成方法。

Ø  高精度仪器局域环境控制系统

高精度仪器的测量精度一般都容易受到温度等环境条件变化的影响,因此多数精密仪器只能被限制在实验室条件下使用。本项研究通过建立一种可随仪器移动并与仪器融为一体的、温度恒定的、机电一体化的、可控的局域环境系统,为仪器在移动状态下正常工作提供局域环境保障。其核心技术是通过一种基于对流热阻可控调节的动态热平衡控制方法实现局域环境无制冷恒温控制。该技术目前已经在实际工程实践中得到了成功应用,目标温度可恒定在±0.1°C的范围内。

基于CAN总线的分布式测控系统总体结构

低温启动控制特性测试

高温启动控制特性测试

稳态控制特性测试

Ø  宽量程高精度微型太阳敏感器

针对传统太阳敏感器难以同时兼顾测量范围和测量精度的问题,开展太阳方位角测量方法及新型太阳敏感器的研究。

n  宽量程高精度“模拟式”微型太阳敏感器“光学非线性补偿”测量方法(测量范围±60°3s测量精度0.2°),获国家发明专利。

“光学非线性补偿”测量原理

模拟式太阳敏感器

精度测试实验结果

国家发明专利证书

n  宽量程高精度“数字式”微型太阳敏感器“光学游标”测量方法(测量范围±64°3s测量精度0.02°),获国家发明专利。

“光学游标”测量原理

数字式太阳敏感器

精度测试实验结果

国家发明专利证书

Ø  高精度的光学测角数显准直仪

采用一种电磁谐振自反馈比相式动态瞄准方法,实现高精度微小角度测量(测量分辨率0.01²,测量精度0.1²,测量范围10²)。研制的可用于微小角度高精度测量的数显光电自准直仪获江西省科学技术进步奖,目前已经批量生产,广泛应用于全国各计量部门和科研单位。

 

光电准直仪(已批量生产)

准直仪获奖证书

阵列式激光收发集成传感器系统

阵列式激光收发集成传感器专利

Ø  阵列式激光收发集成传感器系统

利用单晶硅晶体各向异性特性,设计了半导体激光集成收发单元微系统结构。基于MOEMS加工工艺和光电裸片,研制了可用于激光通信和数据传输的阵列式激光收发集成传感器系统,获国家发明专利。将该阵列式器件置于光学透镜焦平面,可在入射光方位角预先不确定的条件下,实现一定角度范围内的激光通信自动应答和数据传输功能。

Ø  其它研究工作

²  USB-CAN控制器

²  无线测控网络蓝牙信息节点技术

²  微型动量轮系统

²  工业印刷机高速磁卡读写校验系统

² 

微型可编程相位光栅

纳卫星ADCS测控电路

USB-CAN控制器

微型动量轮系统

清华NS-1纳卫星ADCS系统

²  微型可编程相位光栅技术

²  H/HCS-017多波束条带测深仪

Ø  成果获奖

²  “纳卫星研制”,国家教育部科学技术进步二等奖,2006

²  SZY-99型数显自准直仪”,江西省科学技术进步奖三等奖,2002

²  “微缺陷和微裂纹激光测试技术的研究”,北京市科学技术进步二等奖,2005

教学工作

主要从事仪器设计和测控系统信息集成技术方面的专业课教学。

Ø  当前主讲课程(2004~ ):

²  专业必修课“精密仪器设计技术基础”(本科生),获“清华大学青年教师教学优秀奖”

n  仪器设计技术概论

n  传感器与执行器技术

n  仪器电路设计与系统集成技术

n  仪器精度理论与精度设计

n  仪器可靠性设计

n  人机工程学设计基础

Ø  曾主讲课程(2004~2009):

²  专业选修课“微系统设计与系统集成技术”(研究生),获“清华大学精仪系教学一等奖”

n  微系统设计与系统集成技术概论

n  微系统设计技术基础

n  微系统建模策略

n  微系统典型执行器设计

n  微系统典型传感器设计

n  微系统电子电路设计基础

n  微系统集成与封装技术

Ø  教学获奖情况:

²  “清华大学青年教师教学优秀奖”,2006

²  “清华大学精仪系教学一等奖”, 2005

²  “清华大学优秀教材二等奖”, 2008

Ø  教材出版

1、陈非凡编著,《仪器设计技术基础》,清华大学出版社,20078月,ISBN 978-7-302-15718-2/TH.702

2、王伯雄,陈非凡,董瑛编著,《微米纳米测量技术》,清华大学出版社,20068月,ISBN 7-302-13063-9/TH.209

3、王伯雄,王雪,陈非凡主编, 《工程测试技术》,清华大学出版社,20061月,ISBN 7-302-12044-7/TH.181


 


Chen Feifan   PhD,  Professor

Senior Member of the Chinese Society for Measurement (CSM)

Senior Member of the Chinese Mechanical Engineering Society (CMES)

Address: Department of Precision Instruments and Mechanology,

Tsinghua University, Beijing 100084,

People’s Republic of China

Office Phone: +86(10)62782010

E-mail: cff@mail.tsinghua.edu.cn

Research Fields

1. Precision Instruments Design

2. Local Environment Control for Precision Instruments

3. Information Transmission and Integration Technology for Distributed Measurement & Control

Research Work

Mainly engaged in design of precision instruments and information integration of distributed measurement & control systems.

In the area of novel instrument design, research work is focused on metrology and measurement methods, instrument design theory, signal analysis and processing, information integration based on industry field bus, and local environment control for high precision instrument, etc.

In the area of information integration technology for distributed measurement & control system, research work is focused on novel industrial field bus technology, information transmission technology, as well as information integrating methods for measurement & control system.

Ø  Projects

²  Local Environment Control System for Precision Instruments

²  Micro Sun Sensor with High Accuracy and Wide Range

²  Optical Autocollimator for High Accuracy Optical Angle Measurement

²  Integrated Photoelectric Sensor Array for Laser Transceiver

²  USB-CAN Controller

²  Bluetooth Information Node Technology for Wireless Measurement & Control Networks

²  Micro Momentum Wheel System for Satellites

²  High Speed Magnetic Card Writing/Reading/Verification System for Printing Machines

²  Attitude Determination & Control System (ADCS) for Tsinghua NS-1 Satellite

²  Micro Programmable Phase Grating Technology

²  H/HCS-017 Multi-beam Swath Bathymetric System

Ø  Awards

²  “Tsinghua NS-1 Satellite”, the 2nd Class Award for Science and Technology Advances from the National Ministry of Education, China, 2006

²  “Optical Autocollimator for High Accuracy Optical Angle Measurement”, the 3rd Class Award for Science and Technology Advances from the Government of Jianxi Province, China,2002

²  “Test Technology for Micro Disfigurement & Crack”, the 2nd Class Award for Science and Technology Advances from the Beijing Government, China,2005

Teaching Work

Professional courses teaching for Instruments Design and Information Integration of measurement & control system.

Ø  Courses

²  Fundamental Technology for Instruments Design (for undergraduates), 2004~

²  Micro-system Design and Integrating Technology (for graduates), 2004~2009

Ø  Awards

²  The Excellent Teaching Award for Young Teachers, Tsinghua University, 2006

²  The 1st Class Teaching Award, Department of Precision Instruments and Mechanology, Tsinghua University, 2005

²  The 2nd Class Award for Excellent University Textbooks, Tsinghua University, 2008

Ø  Published University Textbooks

1.Chen Feifan, Fundamental Technology for Instruments Design, Tsinghua University Press, Aug. 2007, ISBN  978-7-302-15718-2/TH.702,(in Chinese)

2. Wang Boxiong, Chen Feifan, Dong Ying, Metrology for Micro/Nano Technology, Tsinghua University Press, Aug. 2006, ISBN 7-302-13063-9/TH.209, (in Chinese)

3. Wang Boxiong, Wang Xue, Chen Feifan, Engineering Measurement Technology, Tsinghua University Press, Jan. 2006, ISBN 7-302-12044-7/TH.181, (in Chinese)