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张开逊,四川江油人,男,毕业于北京大学无线电电子学系电子物理专业。致力于传感器技术研究,为半导体结型温度传感器在中国的应用和工业化生产提供了重要的技术基础。发明α-碳化硅PN结宽温区高线性测温技术,获国家发明二等奖。发明可以同步检测温度、液体流速、微风速、液位、流体内部界面和热导的有源测量技术,高灵敏火灾报警器,微振动探测器和婴儿呼吸监护器。七次获得国际发明金质奖,获法国国防部长奖,匈牙利天才奖,日内瓦州奖和比利时王国骑士勋章。1986年授予国家有突出贡献科学技术专家称号。
从事科学研究同时,热忱传播科学思想和科学知识,努力推进公众理解科学事业,发表科普作品三百余篇,连续四年在中央电视台、中国教育电视台和武汉电视台主讲"发明与创造",热心培育青少年创造才能,担任1995北京公众理解科学国际会议学术委员会主席,发表主题报告"公众与科学(The public and Science)"。1999年7月参加联合国教科文组织和国际科学理事会在布达佩斯举办的世界科学大会,发表报告"认知科学(The Perception of Science-Essentials of the pubic understanding of science)"。
喜爱旅游、古典音乐、摄影、游泳、历史和哲学。
现为北京机械工业自动化研究所研究员高级工程师,兼职担任中国自动化学会、中国仪器仪表学会副理事长,中国发明协会名誉副理事长,中国青少年科技辅导员协会常务副理事长,北京市科学技术协会副主席。七、八、九全国政协委员。
代表性著作:
1远程温度测量的新原理
2光学摆
3偶对称
4NEW PRINCIPLE FOR MEASURING VARIOUS PARAMETERS OF NONELECTRIC QUANTITY
5仪器仪表与现代社会
6现代发明的特征
7World Conference on Science
8公众理解科学
9科学与传播
10创造随想
学术成果
致力于传感器技术的基础研究和产品研究,在工程技术方面的主要成就、贡献包括以下五个方面:
一、提出PN结温度传感器的物理设计和制造方法,依据这种设计和方法,实现了PN结温度传感器在我国的工业化生产。PN结温度传感器已被我国计量部门批准为一种新的计量器具,成为继热电偶、铂(铜)电阻和半导体热敏电阻之后工业化生产的新型温度传感器,已成为我国自动化技术和仪器仪表工业不可缺少的基础元件。
这种新型传感器具有不同于传统测温元件的技术特征,测温灵敏度高、具有良好的线性、时间常数小、功耗低、自热温升小、内阻小、抗干扰能力强、体积小、对温场扰动很小,解决了许多领域长期存在的温度测量与控制问题。目前在我国主要用于大型机电设备运行温升监测,火车轴瓦测温,飞机动态性能试验,导弹高低温试验和弹体内部机件温度测量与控制,油井、煤矿远程温度测量,大型粮库温度测量,制药与发醇工艺温度控制,动物检疫,临床体温连续监测,肿瘤热治疗温度控制,制造热敏火灾报警器、高分辨率精密温度计和热化学分析仪器,以及为空调和冰箱生产厂提供国产化所必需的测温元件。由于采用这种新型温度传感器,促进了许多领域的技术进步。
辽宁宽甸晶体管厂应用张开逊同志在PN结测温技术领域的研究成果,已生产十余种规格PN结温度传感器580万只,以PN结温度传感器为感温元件的测量控制仪表两万四千台,在我国工业、农业、医学、军事和科研部门获得广泛应用,产生了重大的社会效益和经济效益,总销售额达3228万元,利税650万元。辽宁宽甸晶体管厂已成为我国PN结温度传感器专业生产厂,已经具备年产传感器500万只、温度测量控制仪表10万台的生产能力,以我国自主创新的技术建立了新兴的传感器技术产业。
这种新型温度传感器使温度测量控制仪表的设计发生了重大变化。由于这种传感器具有高信噪比和良好的线性度,无需低温漂前置放大器,也不需要线性化网络,无需冷端补偿和低阻抗信号传输线,可以大幅度降低温度测量控制仪表的生产成本和现场安装维护费用。这种温度传感器生产成本远低于传统测温元件。PN结温度传感器的广泛应用,有效地减少了我国用于温度测量控制仪表方面的资金消耗,使现代测温手段更充分地普及到工农业生产第一线。
PN结温度传感器在中温区段可以部分代替铂电阻温度传感器,使我国有效地减少了贵金属铂在仪器仪表工业中的消耗。由于我国铂资源短缺,这种传感器的工业化生产具有重要的意义。
由于我国能够批量生产多种规格的PN结温度传感器,美国和日本在国际市场垄断销售的半导体集成温度传感器产品一直未能大规模进入我国,从而为国家节约了大量用于购买进口集成温度传感器的所需的外汇。
二、发明α——碳化硅PN结宽温区高线性度测温技术,依据这项发明,利用工业碳化硅制造出可以工作在500℃以上的高温半导体PN结温度传感器。它的灵敏度比金属热电偶高50倍,响应速度比工业铂(铜)电阻温度传感器快10倍,线性度优于单晶热敏电阻20倍,工作温度上限比硅PN结温度传感器高325℃,可以在强电磁干扰和放射性辐射环境工作。在我国能源工业、化学工业、半导体工业和高分子材料工业中获得了成功的应用,可以解决许多领域动态温场高精度测量问题,为中温区段温度测量技术的发展探索了一条新的途径。获得国家发明二等奖。
三、发明准正态分布离散谱偶对称互换传感器制造技术,利用测温参数离散的PN结制造无限互换的半导体温度传感器。利用这种技术制造互换PN结温度传感器不需要集成电路工艺,无需激光电阻调节装置,使传感元件与信号处理系统在空间上分离,充分扩展传感器的工作温度范围,根据传感器单元特征函数的相关性,使统计分布集合具有相同测温参数。
这项技术大幅度降低了互换PN结温度传感器生产成本,加速了PN结温度传感器在我国工业化生产和应用的进程。1991年获得机械电子工业部科学技术进步奖二等奖。
四、发明可以检测多种非电量的半导体传感器。这种传感器以很高的频率交替工作在可恢复瞬态隧道击穿和微电流正向注入状态,连续向被测介质输出能量,同步检测热物理参数的变化,实现对多种非电量零热阻无梯度有源测量,可以快速检测流速、物相、液位和热导。在闭环状态下,传感器可以构成高响应速度精密恒温热源,亦可转换为无源传感器进行高精度温度测量。对传感器工作模式进行第二次复合调制,传感器可以自动消除因环境温度变化产生的误差,无需参考传感器,以自补偿技术实现对非电量微变参数的精确测定。这项发明获得中国专利、美国专利和欧洲专利。
利用这种传感器制造的呼吸监护器已经在我国投入生产,用于临床医学。经过1800例临床应用,证实这种呼吸监护器能够及时发现新生儿呼吸中断,识别呼吸异常,减少新生儿窒息死亡。这种新型呼吸监护器的发明为我国提供了一类重要的临床监护装置,有助于提高我国医疗机构临床呼吸监护的技术水平,可以立足国内制造必需的婴儿呼吸监护装置。
五、在PN结温度传感器的基础研究中,发现了PN结温度传感器线性区上限工作温度与半导体材料禁带宽度之间的定量关系,为研制高温PN结温度传感器提供了依据。发现了制约传感器低温应用的物理因素,提出了低温PN结温度传感器的设计原则。提出了消除半导体结型温度传感器固有非线性的电子学方法,为实现高分辨度精密温度测量提供了有效的方法。提出了利用传感器对数伏安特性消除传输线随机误差,进行远程温度测量和温度绝对测量的新设计。为PN结温度传感器的制造、应用和开发奠定了重要的技术基础。
公众理解科学是社会发展的重要基础 现代发明的特征 科学与传播 理解科学
论文
Word Conference on Science
NEW PRINCIPLE FOR MEASURING VARIOUS PARAMETERS OF NON-ELECTRIC QUANTITY[1]、[2]
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