An effective method of bulk materials moisture measurement using capacitive sensors

When we speak about capacitance moisture meters for bulk materials we have to face with different values of dielectric permittivity for different bulk materials in dehydrated state, what causes a method error that can be named ‘type uncertainty’. Besides, different varieties of the same material have different values of dielectric permittivity, which depend from geographical origin, processing conditions etc. It can be hardly predicted automatically and type uncertainty can be compensated only in separate situations with the help of preliminary calibration. Main tasks of the research are to develop new comparison principle of moisture measurement with better accuracy due to effective compensation of physical, chemical and granulometric composition influence on the result of moisture measurement, develop new primary and secondary instrument transducers. Moisture sensor consists of four measuring capacitors. Two of them should be filled with a sample, which moisture content should be determined, and other pair of measuring capacitors should be filled with a same substance, but previously dehydrated. Mathematical models, developed to take into account granulometric composition of a bulk material were used to carry out a comparison analysis for three types of instrument measuring transducers. Obtained results proved that suggested principle of moisture measurement provides effective compensation of granulometric composition influence. Developed measuring principle had been experimentally tested what helped to confirm that it provides two times better compensation of different physical and chemical composition for different materials in comparison with the direct comparison method.     

换能器结构参数对聚合物超声塑化黏弹生热的影响

为研究超声换能器结构参数对聚合物超声塑化过程黏弹性生热的影响，首先确定超声黏弹性生热系统的组成，进行纵振超声换能器结构设计；然后分析超声黏弹性生热过程及超声黏弹性生热原理；最后采用单一变量法分析超声换能器的主要结构参数对其纵振频率及工具头前端质点最大振幅的影响，将其实际输出的纵振激励加载于熔融聚合物，研究其结构参数对聚合物超声黏弹性生热过程及达到聚合物玻璃化转变温度所用时间的影响。结果表明，随纵振激励作用时间的增加，聚合物温度非线性升高；放大比对聚合物温度变化影响最大，前盖板厚度和工具头长度次之，影响最小的是变幅杆长度。     

基于十字形阵列和2D-MUSIC算法的Lamb波检测

采用由压电传感器组成的十字形阵列进行Lamb波信号的激励和接收，提出一种二维多重信号分类（2D-MUSIC）方法对铝板中的缺陷进行定位检测。选用合适的频率激励产生单一模态信号，可避免多模态的影响，降低Lamb波的频散；利用2D-MUSIC算法对接收信号进行分段处理，并结合反射信号和二维导向矢量对铝板中的缺陷进行定位。结果表明，提出的2D-MUSIC算法对铝板中的缺陷定位比传统MUSIC算法更精准。     

宽频带梯形叉指式换能器优化设计及应用

由声表面波（Surface Acoustic Wave）器件发展而来的叉指换能器（Interdigital Transducer，IDT）由于其工作频率可以设计、频带宽可调、损耗低等特点逐步应用于结构健康监测（Structural Health Monitoring，SHM）系统中，因此在智能材料与结构中有着广泛的应用前景。本文针对现有矩形IDT带宽窄的不足，研究宽频带梯形叉指换能器（Trapezoidal Interdigital Transducer，TIDT）。采用有限元分析方法对TIDT的尺寸进行结构优化设计，并对设计的TIDT进行性能测试，通过实验研究了TIDT用于结构损伤检测的初步应用。实验结果表明，TIDT在实际应用中进一步提高了损伤识别精度，具有广泛的应用前景。     

基于电磁超声的钢板自动检测方法探讨

分析了钢板制造方法及可能存在的缺陷,应用电磁超声技术对钢板进行自动检测,主要从电磁超声检测基本原理与声波产生、换能器波型选择与排列、对比试板及其人工缺陷设计、检测闸门设置及检测结果显示与记录等方面进行研究。结果表明：电磁超声自动检测可以对钢板进行全覆盖非接触扫查,实现高速、高温检测,满足大管径、壁厚和高压油气输送用钢板检测要求,对于研究钢板电磁超声自动检测方法具有参考价值,且对制定相关钢板电磁超声自动检测标准具有借鉴作用。     

早龄期高强混凝土自收缩的测量

文章介绍了用电容传感器测量高强混凝土早期收缩变形的基本原理和测量方法。其测量精度和测量范围能够完全满足对高强度混凝土收缩进行研究的需要 ,同时变形的测量可以从混凝土初凝开始 ,解决了高强混凝土收缩相关课题研究的核心问题     

敲击-回波法中传感器影响的LTI系统理论分析

利用一维波动方程对理想自由桩在桩顶受冲击力作用的动态过程进行数学仿真，用有限元法程序计算出桩顶处不考虑传感器的速度响应理论时程曲线，并由LTI系统卷积积分及傅立叶变换得出冲击力和速度响应的频域表示；根据LTI系统理论对考虑传感器特性的动态过程进行分析，得出速度响应的频域表示；将典型的传感器频率特性与不考虑传感器的理想自由桩的速度响应在频域进行数字合成，经傅立叶逆交换还原成含有传感器特性的速度响应时程曲线：调节冲击力脉宽，计算与同一传感器特性对应的速度响应，得出冲击力与传感器对速度响应的联合影响规律并举出实例进行验证；最后，提出一种新的变换域抑制法，使速度响应中的传感器特性影响有可能通过计算机程序来抑制。     

基于四象限探测器的线性光学电流互感器

基于径向检偏原理的线性光学电流互感器(OCT)将磁致旋光角转换为同步旋转的光斑图像,通过电荷偶联相机对光斑条纹定位实现电流测量,克服了传统光强检测模式的动态测量范围窄、非线性、光功率依赖性、线双折射干扰和温漂等缺陷。但是其图像检测方法仍然存在成本高、分辨率低、算法误差大等问题,尤其是在小电流测量时误差较大,难以达到S级要求。针对这些问题,提出了一种采用四象限探测器测量光斑图像旋转角的方法并应用于线性OCT中,具有成本低、算法简单、分辨率高、精度高等优点。经过理论分析和实验验证,在±40°磁致旋光角范围内测量分辨率提高了近100倍,测量准确度从0.5级提高到了0.2S级,图像检测单元的成本降低了95%以上。     

一种用于超声检漏探头激励的任意波形发生器

超声检漏作为一种新型检漏方法,越来越多地应用于工业现场.为满足超声检漏中超声探头激励的需要,介绍了一种任意波形发生器的设计,利用直接数字式频率合成(DDS)技术,以FPGA作为主要器件,并辅以必要的放大、滤波电路,实现任意波形的产生.通过串行接口,用单片机来设定频率和幅度的大小以及波形的选择;FPGA用来改变DDS频率控制字,并由FPGA来实现波形表生成和频率控制;将FPGA产生的波形数据送入到AD7524进行D/A转换,通过低通滤波器和集电极开路电路来提高输出波形质量并增强其带负载能力.最后给出了本设计产生的正弦信号与函数发生器产生的正弦信号的频谱分析比较.