环境温度变化压电智能骨料信号稳定性试验研究

研究了压电智能骨料在环境温度变化时的信号稳定性问题,并明确其变化规律及分析原因,为基于压电智能骨料的混凝土结构健康监测奠定基础。将预先埋设压电智能骨料的小尺寸素混凝土梁置入恒温试验箱中,改变箱内温度并记录不同温度下的压电智能骨料信号能量值,利用试验数据拟合出信号能量值与温度之间的关系。试验结果表明,压电智能骨料信号幅值受温度影响变化明显且表现出明显的非线性变化规律及符合压电材料机电耦合系数随温度变化的规律,其原因是由于压电陶瓷材料本身弹性常数随温度变化,并在宏观上体现为机电耦合系数的变化。     

基于压电智能骨料的套筒灌浆料早期强度监测

针对实际工程中套筒灌浆料早期强度发展的监测需求,基于压电波动法原理,提出一种利用压电智能骨料监测套筒灌浆料早期强度的方法,并进行套筒灌浆料早期强度监测试验研究。通过实验发现,在龄期前5天智能骨料监测信号幅值衰减迅速,灌浆料强度则迅速增长,随后二者随龄期的变化逐渐减缓,最终趋于稳定,说明智能骨料监测信号幅值的变化趋势能很好地反映灌浆料强度的发展趋势。将监测信号幅值和灌浆料实测强度值进行归一化处理,并分别利用一元三次多项式函数、指数函数和幂函数进行数据拟合分析,通过对比拟合优度参数得出一元三次多项式函数的拟合效果最优,最后给出基于压电智能骨料的套筒灌浆料早期强度无损监测方法的标准条件及标准方程,为实际工程应用提供参考。     

基于压电陶瓷的钢管混凝土柱早期强度监测

为研究钢管混凝土柱内部早期强度的增长规律,该文在现有混凝土早期强度监测技术基础上,提出一种基于压电智能骨料的早期强度检测方法。制作钢管混凝土柱试件,通过在钢管混凝土柱内部预埋智能骨料作为传感器和激励器,发射和接收信号,对混凝土早期强度增长过程中传感器采集到的数据进行分析,结果表明,传感器接收信号的电压幅值随着混凝土早期强度的增加而减少,混凝土早期强度在初始的1周内以较快的速度增长,1周后增长速度减慢,28d后强度为1个定值。与此相应,传感器接收信号电压幅值在初始1周内以较快的速度下降,随后下降速度减慢,最后达到稳定,电压幅值变化曲线与早期强度变化曲线相似。利用压电智能骨料能对混凝土早期强度发展过程进行有效监测。     

SnO_2-LiZnVO_4系湿敏元件电容特性分析

采用共沉淀法制备SnO2-LiZnVO4系湿敏材料,研究了LiZnVO4的掺杂量对材料湿敏电容的影响。结果表明:LiZnVO4的掺杂量,环境的相对湿度(RH)、测试信号频率对湿敏电容有较大影响。当x(LiZnVO4)为10%时,可使材料具有合适的低湿电容和灵敏度。在100Hz下,当环境的RH从33%上升到93%时,SnO2-LiZnVO4系湿敏材料制备的湿敏元件的电容增量可达起始值的2300%,显示出较高的电容湿度敏感性。湿敏元件的电容响应时间约为54s,恢复时间约为60s。湿滞约为RH6%。     

高精度测量仪的研究与设计

本文通过研究,设计了一款高精度的测量仪,可以准确测量电阻、电容、电感值。系统的硬件主要有单片机控制模块、正弦信号产生模块、测量模块、显示模块。AD9851产生正弦波信号,经过滤波、放大处理,得到频率和幅值可调的高精度正弦信号。然后得到的标准直流信号流经待测电阻、标准正弦信号流经待测电容或电感与标准电阻的串连电路,利用电压比例计算的方法计算得到电阻值、电容值或者电感值,该仪器测量准确,精度高,功耗小,具有良好的应用价值。     

工艺条件对PZT薄膜界面层电容的影响

采用了一种新的界面层电容计算方法来提取PZT薄膜与电极之间的界面层电容,使用这种方法对不同工艺条件下制备的PZT薄膜界面层电容进行了比较.通过实验发现,不同的Pt溅射温度和PZT薄膜的退火温度都会对PZT薄膜与电极之间的界面层产生影响.高温溅射Pt会破坏Pt衬底中的TiO2结构,并导致PZT薄膜与电极之间的界面层特性变差;PZT薄膜600℃退火得到的薄膜表面均匀致密,界面层电容值最大.通过不同工艺条件下PZT薄膜界面层电容的提取比较,获得了调整PZT薄膜工艺条件的优化参数.     

压电圆管水听器灵敏度的温度稳定性研究

针对水听器的温度稳定性问题,该文研究了一种压电圆管水听器在环境温度变化时灵敏度的变化规律。通过圆管水听器在低频时自由场电压接收灵敏度计算公式,分析了温度对水听器的主要影响因素,并基于热力学理论分析计算了水听器灵敏度随温度的变化规律。实测了一种圆柱形压电陶瓷的电容随温度的变化,以及该压电陶瓷在不同包覆材料下的电容和灵敏度随温度的变化情况,并比较分析了其与理论值的差异。结果表明,水听器灵敏度与温度负相关,水听器电容与温度正相关,与理论分析一致。理论值与实际测量值的差异主要是由水听器表面包覆材料本身热膨胀特性及其声阻抗的温度特性导致。     

0-3型压电复合材料圆柱形水听器

使用0-3型PZT/P(VDF-TFE)压电复合材料研制出一种圆柱形水听器,对水听器的结构、材料以及灵敏度进行了理论分析,测量了水听器样品灵敏度随频率的变化曲线。研究结果表明,利用0-3型PZT/P(VDF-TFE)压电复合材料可制作出灵敏度高达-202.3 dB ref.1V/μPa的水听器,静态电容量较大,制作工艺简单,实际测量值和理论计算值很相近。     

一种小型电容敏感式加速度计的研制

利用弹性良好的铍青铜为材料制作加速度计中的敏感振动元件,研制出电容敏感式加速度计。设计了一种提取差动电容信号的检测电路。给出了电路中所使用的电子元器件,经分析求解得出了电路的输出电压和传感器信号拾取电容变化量之间的正比例关系。经过实验测试,加速度计的灵敏度大约为391.12mV/(m.s-2)。     

采样信号全摆幅的失配不敏感开关电容二倍放大器

本文提出了一种对电容失配不敏感的开关电容二倍放大器。此结构在放大阶段通过交叉串联两组每组两个电容实现放大功能,并且允许采样信号共模值达到全摆幅。此电路采用电荷补偿技术减小了寄生电容对增益精度的影响。仿真结果显示当采样信号共模值在全摆幅内摆动时,增益误差变化不超过0.03%。当电容失配从0增加到0.2%,增益误差恶化了0.00015%。在所有的仿真中运放的开环增益为69dB。     

“Brick‐and‐Mortar” Self‐Assembly Approach to Graphitic Mesoporous Carbon Nanocomposites

Mesoporous carbon materials do not have sufficient ordering at the atomic scale to exhibit good electronic conductivity. To date, mesoporous carbons having uniform mesopores and high surface areas have been prepared from partially‐graphitizable precursors in the presence of templates. High temperature thermal treatments above 2000 °C, which are usually required to increase conductivity, result in a partial or total collapse of the mesoporous structures and reduced surface areas induced by growth of graphitic domains, limiting their applications in electric double layer capacitors and lithium‐ion batteries. In this work, we successfully implemented a “brick‐and‐mortar” approach to obtain ordered graphitic mesoporous carbon nanocomposites with tunable mesopore sizes below 850 °C without using graphitization catalysts or high temperature thermal treatments. Phenolic resin‐based mesoporous carbons act as mortar to highly conductive carbon blacks and carbon onions (bricks). The capacitance and resistivity of final materials can be tailored by changing the mortar to brick ratios.     

精密电子元器件用抗冲击灌封材料的施工工艺研究

为了保证电子元器件在高过载环境下保持有效性和可靠性,在研制性能优异的抗冲击环氧树脂灌封材料的基础上,可行有效的施工工艺是保证灌封产品质量的重要环节。采用自制带液晶基团的环氧树脂对环氧树脂E-51进行增韧改性,分析灌封材料施工工艺中灌封工艺和固化工艺的影响因素,确定了不同结构灌封体的灌封工艺,以及确定固化剂用量为30％,环境温度为25℃的固化工艺条件。按照施工工艺完成的电子产品灌封体,合格率〉95％。     

双激光制备双层结构类金刚石膜的实验研究

利用飞秒激光和纳秒激光分别在氧气氛环境和高真空环境中烧蚀石墨靶材,在硅基底上获得了两种不同的类金刚石膜,通过红外透过曲线的拟合,获得了各自的光学参数;进而设计和制备了不同厚度组合的双层结构类金刚石膜硅基底样品:飞秒激光在氧气氛环境中制备的类金刚石膜具有低折射率、高透过性的特点,所以将其作为双层膜的内层,发挥其红外增透效能;纳秒激光在高真空环境中制备的类金刚石膜具有高硬度、耐蚀性的特点,所以将其作为双层膜的外表层,发挥其抗划、耐蚀的功能。实验测试表明:随着外表保护层厚度的增加,样品的中红外平均透过率逐渐下降0.5%~3%,表面硬度提高7.2~24.7 GPa。碱溶液浸泡试验表明,外表保护层能够承受碱溶液腐蚀,但过薄的保护层不能阻止溶液向膜层内部的渗透,从而使得不具有耐蚀性的红外增透层被腐蚀。研究结果为不同应用目的的双层膜或多层膜结构的设计与制备提供了实验基础。     

The influence of cementitious building materials on polymericsurfaces of embedded optical fibers for sensors

Polymeric-coated optical fibers usually used for nondestructive monitoring of structures and for deformation measurement were embedded in cement mortar bodies and, in a separate test series, exposed to concrete-specific chemical attacks. Microstructure studies after four weeks and five months revealed that all of the coatings investigated changed depending on the influence of the mortar or of exposure to chemical attack of alkaline solutions. Results will be presented on the basis of photomicrographs by SEM and observations of microsections     

压电智能骨料传感器设计与性能研究

载荷、温度等不利的外部环境因素将影响压电智能传感器信号的接收和发射。该文设计了一种自行封装的压电智能骨料传感器（约8~15 cm3）,通过被动监测技术,对SAB、SAS两组压电智能骨料传感器进行截面抗压承载力的力学性能实验,记录被动监测信号突变点（即声发射信号）并进行分析。结果表明,0.24~0.41 MPa应力区间为压电智能骨料传感器正常工作危险区域,而0.41~0.61 MPa应力区间为正常工作的极限区域。压电智能骨料传感器实际抗压承载力的80%相当于达到了外包层C30混凝土标准抗压强度的90%,充分说明了SAS类压电智能骨料传感器具有非常好的抗压工作性能,揭示了压电智能骨料传感器在抗压等实际工程条件下的良好服役性能。     

陶瓷电容器用环氧–酚醛树脂包封料的研究

采用单因素变量法研究了组成对陶瓷电容器用环氧-酚醛树脂包封料性能的影响,得到了综合性能好的包封料,这种包封料干燥时间为8 h(低于20℃条件下),耐溶剂性时间为70 h(丙酮中36~38℃)。同时得到了各组分对包封料性能影响的规律,结果表明:加入六次甲基四胺的包封料干燥时间和耐溶剂性时间短,酚醛树脂多的包封料干燥时间和耐溶剂性时间都较长,无机填料CaCO3颗粒粗些能提高耐溶剂性,环氧树脂加入量w为1.4%时包封料的耐溶剂性最好。该研究为研制陶瓷电容器环氧-酚醛树脂包封料提供了依据。     

LED环氧灌封工艺对其可靠性的影响

根据实际工作中分析发光二极管(LED)产品失效问题所获得的经验,探讨环氧树脂灌封工艺对LED可靠性的影响。采用理论结合试验验证的方法,从环氧树脂材料性能、固化工艺条件和改善树脂材料性能等方面,总结出环氧树脂灌封工艺影响LED可靠性的具体因素。环氧树脂材料的性能参数如玻璃化转变温度、热膨胀系数和弹性模量等会影响LED耐焊接热和光衰的能力;降低固化工艺条件会减少LED内应力,防止芯片隐裂;在环氧树脂中添加偶联剂可以提高LED产品气密性,防止水汽渗透,提高LED可靠性。最后建议应当根据不同LED的可靠性要求,选择合适的环氧树脂和固化工艺条件。     

压电智能骨料传感器设计与性能研究

载荷、温度等不利的外部环境因素将影响压电智能传感器信号的接收和发射。该文设计了一种自行封装的压电智能骨料传感器(约8~15cm3),通过被动监测技术,对SAB、SAS两组压电智能骨料传感器进行截面抗压承载力的力学性能实验,记录被动监测信号突变点(即声发射信号)并进行分析。结果表明,0.24~0.41 MPa应力区间为压电智能骨料传感器正常工作危险区域,而0.41~0.61 MPa应力区间为正常工作的极限区域。压电智能骨料传感器实际抗压承载力的80%相当于达到了外包层C30混凝土标准抗压强度的90%,充分说明了SAS类压电智能骨料传感器具有非常好的抗压工作性能,揭示了压电智能骨料传感器在抗压等实际工程条件下的良好服役性能。     

双光栅监测环氧树脂固化过程及玻璃化温度实验

为了实时监测环氧树脂的固化过程,建立了基于 光纤布拉格光栅(FBG)的固化监测系统。将裸FBG、石英毛细管封装FBG和高精度热 电阻浸入到环氧树脂及其固化剂的混合物中,一 起经历固化过 程。在升降温过程中,用热电阻监测环氧树脂内部温度变化,用波长解调仪实时测量两种FB G的波长变化。 实验结果表明,石英毛细管封装FBG监测到的温度变化趋势与热电阻监测结果相同;两种FBG 的波长差反 映了固化过程中的收缩应变,固化初期变化较大,之后逐渐减小。以玻璃态转变温度为分界 点,直接植入 环氧树脂的FBG温度灵敏度分别为石英毛细管封装FBG的5.3倍和为2.2倍。