蓄电池组充放电温度与应变光纤光栅监测系统研究

针对蓄电池组充放电过程中个别电池异常发热、外壳鼓包、变形、胀裂等潜在的火灾隐患问题,本文根据光纤光栅的温度敏感和应变敏感特性设计了基于光纤光栅传感的循环扫描式蓄电池组充放电温度与应变监测系统,并提出一种融合改进小波去噪、滑动平均及高斯拟合算法的优化寻峰算法来提高系统的测量精度。经实验验证,该方法可以将温度测量精度控制在±0.12℃以内,应变测量精度控制在±1.37με以内,综上,本文提出的方案适用于蓄电池充放电过程中的温度与应变监测。     

软测量技术在泵车臂架结构健康监测中的应用

利用混凝土泵车臂架应变信号计算其疲劳累积损伤的健康监测方案,由于应变片的使用寿命较短且不可靠,通过应变片直接测量泵车臂架应变信号不能适用于泵车臂架结构长期健康监测。采用软测量技术,基于最小二乘支持向量机（LS-SVM）建立软测量模型来间接获得泵车臂架应变信号。分析泵车臂架应变信号的特点,进而选择辅助变量。为了提高模型精度,对应变信号进行解耦,分别建立静态应变和动态应变的软测量模型进而得出总应变,利用遗传算法对模型参数进行了优化,与总体建模结果进行了比较。仿真分析结果表明,软测量技术为泵车臂架结构健康监测的工程实现提供了一种可行的方法,并且分别建立静态应变和动态应变的软测量模型比总体建模精度更高。     

工业级AM3354的应变采集系统设计

在桥梁安全监测中常用微应变来衡量形变大小,利用安装在桥梁下面的应变传感器测量车辆经过桥面引起的桥梁应变.采用基于Cortex-A8内核的AM3354工业级CPU,搭载Linux操作系统,设计了一款具有12位A/D转换精度、200倍放大倍数的应变实时采集系统.通过等效应变装置来标定系统的可靠性,并模拟实际场景.通过测试,验证了系统的可靠性.     

光纤布拉格光栅大应变传感器的设计和仿真

为了解决充气结构,大应变难以测量的问题,使系统得到正确的监测和监控,设计了一种粘贴式光纤布拉格光栅(FBG)大应变传感器。通过在被测材料和光纤布拉格光栅之间增加过渡材料的方式减小平均应变传递率,由FBG对微小应变的敏感性来测量相应的被测材料的较大应变。基于应变传递理论,用有限元仿真分析的方法对传感器的结构尺寸、材料性能等参数进行优化,实现了0.05%-2%的应变测量范围和0.05%的应变测量精度。为传感器的研制提供了重要依据。     

分布式光纤传感器温度与应变区分的研究

针对分布式光纤传感器系统中温度和应变同时存在的问题,给出了一种联合受激布里渊散射(SBS)和后向瑞利散射来解决此类交叉问题的方法.根据光纤中SBS,后向瑞利散射与施加在光纤上的温度和应变的相关特性,分析了温度和应变对SBS,瑞利散射的影响.数值求解出在泵浦光入射端接收到的SBS信号光功率和后向瑞利散射光功率.由应变补偿并解调SBS信号光功率获得温度信息,并分析了应变对温度精度和空间分辨率的影响.     

新型应变式液位传感器的研究与设计

文章设计了一款可以通过测量应变实现液位测量的传感器。该传感器是基于应变产生形变的原理,通过浮力推动浮子,浮子使弹性体产生形变,并且通过应变片,AD620放大芯片与AD采集芯片收集应变大小并且经过应变大小换算为液位高度的方法来测定液位高低的。该传感器相较于其他传感器具有灵敏度高、精度高、受温度和介质的外界因素影响小,工作性能稳定等优点,解决了以往传感器精度不达标的问题。     

重建平面位移场的约束与余场补偿迭代算法

讨论由物体边界位移的测试值作为影值来重建物体内部应变分量的双重迭代代数方法。该方法将图象重建理论应用于力学之中，用以变形协调方程作为约束条件求解位移场几何方程组的迭代过程作为内层迭代，并用其结果的投影余场来逐次修正的方法作为外层迭代，使重建算法的收敛速度及精度大为提高，尤其利用消除待重建的应变场各分量之间数据不一致所产生的影响。     

恒慢应变腐蚀系统的数字控制方法

恒慢应变腐蚀系统的关键控制参数是应变速率,针对应变速率的控制精度和控制稳定性的要求,提出以数字控制技术为基础的应变速率混合控制方法;经实践验证,该控制方法实现了应变速率在宽范围内的稳定及无差控制,应力测量精度为±0.15%,并保证了最大扭矩的传递功能;除此之外,系统结构简单、数据处理方便。     

基于IVUS影像的血管壁局部应变计算方法

动脉血管弹性是反映人体血管系统好坏的重要指标,分析血管壁弹性对早期识别易损斑块、防治心血管疾病具有重要意义。而弹性又以一定力作用下血管壁产生的应变来衡量,研究管壁应变的精确计算方法成为判定血管弹性的关键。在血管内超声图像的基础上,利用有限单元法对血管壁区域进行三角形网格划分,以三角形单元为基础求解血管壁平面二维应变的三个分量,即沿x轴、y轴方向的线应变（正应变）和线段夹角的改变量（切应变）。与一维应变相比,二维应变不仅提供了更多的应变参考数据,还将相邻点之间的形变影响因素也加入到计算中,提高了计算精度。实验计算数据也表明二维应变的分析结果与血管壁区域像素点的实际运动相符合。     

基于双通道参数检测的高精度应变测量技术

针对应变检测中外界因素对检测结果的干扰,检测电路中器件参数非理想化给检测精度带来的影响,应用双通道参数检测原理,设计了高精度应变检测电路,介绍其工作原理,并对检测电路的转换函数进行误差分析。在此基础上设计了应变检测仪,通过实验验证,应变检测值呈良好的线性关系,而且与理论值很接近,具有较高的测量精度、稳定性、抗干扰性和可靠性。该分析误差的方法在其他电路设计中有一定的参考价值。     

有限单元畸变度计算方法

应变能是弹性体变形程序的度量,而各向同性弹性材料的应变能又是应变张量不变量的函数,基于这一有限变形弹性理论,可以建立构造各种有限单元畸变度的统一方法。对于常见的几种常用单元。如三角形、四边形、四面体和六面体,利用有了元等参变换,导出了畸变度的计算公式,由于这些畸变的度量与真实的物理现象联系在一起,因此在理论上更具合理性。     

应变数据融合测力传感器的仿真与实验研究

采用仿真与实验方法,探讨了不同高度柱式应变测力传感器在各种偏心和斜载条件下,电桥直接输出值的百分比误差和利用神经网络进行应变数据融合后输出的百分比误差。仿真与实验结果均表明:在柱式应变传感器高度直径(h/D)比为1/4的情况下,神经网络应变数据融合输出仍然可以保持较高的测量精度,且基本不受传感器高度变化的影响,这为大力值小空间测力传感器制造提供了一种有效途径。     

基于磁晶格机械构件线应变检测系统的研究

基于等间距磁晶格应变检测的基本原理,设计了信号检测和波形转换电路,将对应变的检测转化成为对时间量的计测,并且推导了时间量与构件应变之间的数学表达式。以8051单片机为核心,研究了应变检测系统的数据采集以及和上位机的通讯方法。利用PC机完成对检测结果的显示、存储、打印等功能。整个应变检测系统实现了以非接触的方式对机械构件应变进行实时的在线检测。     

人工膝关节置换术中压力平衡测量装置

提出了在人工膝关节置换手术中测量膝关节假体与垫片之间压力的系统,帮助医生定量地了解软组织各部分张力的情况,保证膝关节内外侧软组织张力的平衡.采用触力传感器采集压力信息,用微处理器对系统进行控制和数据处理,通过无线方式进行数据传输,在显示终端以图形化的方式直观实时地显示压力分布.从理论上分析了系统的误差,并给出了测试方案...     

微形变腕力传感器

介绍了一种新型机器人六维腕力传感器.采用了激光干涉法测量由外力施加在弹性元件上产生的由微形变产生的微位移测量原理,使得弹性梁的设计空间更大.特别是传感器动态特性得到了提高.本文详细讨论了弹性元件的设计,包括通过有限元方法对这种弹性元件的定量计算.对于弹性元件形变的检测也是本文的讨论重点.通过激光干涉的方法,传感器的灵敏度得到提高,同时,本文还详细讨论了六维力分别施加于弹性元件时对激光干涉的作用.     

基于LabVIEW的FBG传感解调系统的改进

介绍了自行搭建的光纤Bragg光栅（FBG）传感解调系统,给出了整体方案和关键构件的制作,尤其是LabVIEW软件解调部分。提出了传感解调系统的改进方案,主要采用DS18820温度传感器对温度进行补偿,以完善系统的应变传感性能。采用AT89C51实现DSl8820读写操作,上位机的工作由LabVIEW完成。采用悬臂梁结构对传感光栅进行调谐,实验结果证明：系统嵌入了温度传感器后,实现了FBG应变传感的温度补偿。方法简单易用,成本低。     

3D Morphing Using Strain Field Interpolation

In this paper, we present a new technique based on strain fields to carry out 3D shape morphing for applications in computer graphics and related areas. Strain is an important geometric quantity used in mechanics to describe the deformation of objects. We apply it in a novel way to analyze and control deformation in morphing. Using position vector fields, the strain field relating source and target shapes can be obtained. By interpolating this strain field between zero and a final desired value we can obtain the position field for intermediate shapes. This method ensures that the 3D morphing process is smooth. Locally, volumes suffer minimal distortion, and no shape jittering or wobbling happens： other methods do not necessarily have these desirable properties. We also show how to control the method so that changes of shape （in particular, size changes） vary linearly with time.     

An extension of 3-D procedure to large strain analysis of shells

A numerical stress integration procedure for general 3-D large strain problems in inelasticity, based on the total formulation and the governing parameter method (GPM), is extended to shell analysis. The multiplicative decomposition of the deformation gradient is adopted with the evaluation of the deformation gradient practically in the same way as in a general 3-D material deformation. The calculated trial elastic logarithmic strains are transformed to the local shell Cartesian coordinate system and the stress integration is performed according to the GPM developed for small strain conditions. The consistent tangent matrix is calculated as in case of small strain deformation and then transformed to the global coordinate system.A specific step in the proposed procedure is the updating of the left elastic Green–Lagrangian deformation tensor. Namely, after the stresses are computed, the principal elastic strains and the principal vectors corresponding to the stresses at the end of time step are determined. In this way the shell conditions are taken into account appropriately for the next step.Some details are given for the stress integration in case of thermoplastic and creep material model.Numerical examples include bulging of plate (plastic, thermoplastic, and creep models for metal) and necking of a thin sheet. Comparison of solutions with those available in the literature, and with solutions using other type of finite elements, demonstrates applicability, efficiency and accuracy of the proposed procedure.     

Structural shape optimization of shells and folded plates using two-noded finite strips

This paper deals with structural shape optimization of shells and folded plates using two-noded Mindlin-Reissner C(0) finite strips. The whole shape optimization process is carried out by integrating finite strip analysis, cubic spline shape definition, automatic mesh generation, sensitivity analysis and mathematical programming methods in an efficient way. Both thickness and shape variables defining the cross-section of the structure are considered. The objective is to minimize the strain energy with a constraint that the total material volume of the structure remains constant. It is observed that minimization of strain energy leads to optimum structures in which the deflections and stress resultants in the members are considerably reduced. This is illustrated using several examples. The relative contributions of the bending, membrane and shear strain energies are also monitored during the whole optimization process. It is found that most optimal shell and folded plate structures are membrane dominant.     

基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统

当前巷道顶板变形监测方式为基于井下工业环网的在线实时监测,采用电子式和光纤光栅式的位移传感器并以无线方式连接,存在有较多监测盲点、误差较大、依靠连续供电等问题。针对上述问题,设计了一种基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统。该系统以布里渊光时域反射计(BOTDR)作为数据采集和分析的核心监测工具,采用5 mm钢绞线光纤作为感测光纤,以锚杆、锚索为固定点布设光缆,通过顶板光纤的应变变化来监测顶板变形状况,实现了对煤矿巷道顶板的实时在线分布式监测。现场应用结果表明,光纤应变变化能够实时准确地反映顶板变形情况,基于光纤应变的顶板监测结果与顶板离层仪监测结果、十字法观测结果一致。用光纤应变表征顶板变形程度消除了人为因素和断电等影响,保证了监测结果的客观性,这种长距离、耐腐蚀、抗干扰、无需供电的分布式光纤应变监测方式为煤矿提供了一种全新的巷道监测手段。