二氧化钒纳米点阵的制备及其红外光学特性研究

为了得到相变温度低且变色性能优越的光学材料,使其能够广泛应用于智能窗领域,对周期结构VO2纳米点阵的相变和光学特性展开了研究。用修正的Sellmeier色散模型结合二维点阵周期结构的等效折射率计算了VO2纳米点阵在不同占空比下的反射率和透射率。利用多孔氧化铝模板掩膜溅射法,先在玻璃上制备钒金属纳米点阵,再经热氧化工艺制备出VO2纳米点阵,测试其表面形貌、组分结构、红外反射和透射谱线。结果表明,占空比为0.83的纳米点阵其相变温度有效降低至43℃,在1700 nm处透射率改变量达到29%,表现出良好的变色特性,且透射率整体高于VO2薄膜。说明通过制备较佳占空比的纳米点阵可以有效降低材料的相变温度,提升材料的热致变色性能。     

直激式压电风力发电机的结构及其特性

随着无线传感网络技术的日趋成熟及其在环境监测等领域应用的普及,为其供电的微小型流体发电机研究受到国内外学者的广泛关注,其中利用压电进行风能回收已成为一个研究热点。首先,介绍了现有压电风力发电机的优势、特点及适用场合;其次,重点对直激式压电风力发电技术的发展概况与研究进展进行了分析与总结,归纳了直激式压电风力发电机的主要结构、基本原理、特性及应用情况;最后指出目前直激式压电风力发电机以梁式结构为主,振动方式以颤振和弛振为主,且缺乏统一的数学模型,以及现有的发电机存在结构可靠性低、稳定性较差等问题。以宽频带、高可靠性和集群布置为进一步发展趋势,以期推动直激式压电风力发电机的进一步发展与应用。     

基于热扩芯光纤的光纤准直器特性研究

为了提高光纤和光器件之间的耦合效率,设计了由热扩芯光纤和自聚焦透镜构成的新型热扩芯光纤准直器。理论上分析了热扩芯光纤准直器的基本结构参数与光学特性的关系以及由3种失配导致的耦合插入损耗。研究发现,热扩芯光纤准直器的耦合特性与自聚焦透镜的参数有关,热扩芯光纤准直器在轴向间距和角度偏差上的耦合失配容限明显优于普通光纤准直器,横向位移损耗则高于普通光纤准直器。采用模场半径为15.4μm的热扩芯光纤与自聚焦常数为0.295mm-1的自聚焦透镜制备了热扩芯光纤准直器,并对热扩芯光纤准直器因3种失配导致的耦合插入损耗进行了理论和实验比较,结果表明实验数据与理论吻合较好,说明所设计的热扩芯光纤准直器可用于长距离光耦合和旋转连接器件。     

大内径离轴光纤旋转连接器的设计与实现

为了实现旋转系统之间的光信号耦合,设计了一 种新型的大内径离轴光纤旋转连接器。 将光纤准直器 和红外直角棱镜按照一定的规则排布在法兰盘上,使光信号能在较大离轴偏移量下保持持续 传输状态。分 析了影响离轴光信号传输耦合效率的主要因素,通过优化热扩芯光纤(TECF)准直器和红外直 角棱镜进一步减小了 离轴光纤旋转连接器的耦合损耗。研制的离轴光纤旋转连接器法兰盘内径为60mm, 内外法兰盘上的TECF准直器分别为16个, 并行光收发器实现串行光信号的收发。实验结果表明,本文的离轴光纤旋转 连接器在60RPM的转速和1.25Gbit/s的光信号 传输速率下最大插入损 耗为21.73 dB,可以满足旋转系统之间稳定传输光信号的要求。     

用于RWMS的旋磁式压电悬臂梁发电机

为了满足列车轮对监测系统(railway wheelset monitoring system,简称RWMS)自供电需求,提出一种通过旋转磁铁非接触轴向激励悬臂梁压电振子构成的压电发电机(即旋磁式压电悬臂梁发电机),介绍了其结构原理,研究了磁力(磁铁数量与配置方式)及其转速对发电机性能的影响。结果表明,在0~1 360r/min转速范围内存在多阶最佳转速,使发电机输出电压出现峰值。当压电悬臂梁端磁铁数固定,增加旋转磁铁数量时,各阶最佳转速值不变,但其所对应的电压增加。当转速为1 042.5r/min时,转盘同一位置安装2,4,8,12个磁铁所对应的最大电压分别为13.2,16.6,23.8,27.8V。当旋转磁铁数量固定、压电悬臂梁端部磁铁数量增加时,各阶最佳转速值降低,而其所对应的峰值电压增加。当转盘上安装2个磁铁,悬臂梁端安装1,3,5,7个磁铁时,第9阶最佳转速及电压分别为1 056.4,861.8,750.6,611.6r/min和13.2,34.4,48,64V。此外,其他参数确定时,1次激励所生成的电能(电压及其波形数量)还与转速有关,低转速(264.1r/min)时仅生成1个电压波形,而高转速(1 024.5r/min)时生成4个电压波形。     

吸力贯入式板锚转动上拔过程的数值模拟研究

吸力贯入式板锚(SEPLA)是一种系泊深海浮式结构的新型基础,在转动上拔的过程中其埋深和承载力会不断减小。采用包络面塑性极限分析方法,对吸力贯入式板锚在其转动上拔的过程中的埋深损失和承载力进行了模拟分析,并考虑锚链、土和板锚的相互作用。研究了切向偏心、锚链泥线夹角等参数对埋深损失、板锚转角、承载力的影响,并与离心机模型试验数据验证。研究结果表明,随着锚眼切向偏心的增大,板锚埋深损失逐渐减小,甚至出现埋深增大的现象,但相应的承载力显著降低。当偏心比ep/en0.1时,板锚的承载力基本不变;当ep/en0.1后,板锚的承载力随ep/en增大而减小。泥线处锚链倾角越小时,板锚的转动角度越小,获得的承载力效果越好。     

桥梁施工中的成本分析及优化控制

近几年来随着全国交通建设的高速发展,大中型桥梁建设在各地工程建设中所占比重越来越大,而施工成本是桥梁工程项目管理中至关重要的环节。因此,在保证桥梁工程质量前提下如何控制成本以获得最佳经济效益,受到越来越多的重视。本文综合分析桥梁施工中的各项成本,并探讨了控制成本的主要优化措施,使得桥梁建设项目进一步地加强成本控制,从而提高工程项目的社会经济效益。     

离轴旋转光通信系统的设计与实现

将两个光学准直器用于离轴旋转光通信系统,并分别置于通信系统中两端的旋转部件,使准直器的光轴与旋转部件的轴线平行,从而保证光信息在较大间距且相对旋转的两个筒状部件之间的可靠传输。结合光端机、光分路器、语音视频采集卡和电脑等设备,使系统具有实时传输语音视频信号的功能。实验结果表明,在旋转部件间距小于500mm,其转速小于120r/min的条件下,系统满足1.25Gbit/s的高速率光信号的稳定传输。     

间接激励式压电风力俘能器

为提高环境监测自供电系统的可靠性及风速适应性,提出一种间接激励式压电风力俘能器,通过圆柱型壳体与风场耦合作用产生的涡激振动间接激励壳体内的压电梁振动发电,具有可靠性高、动态特性调节范围宽等优点。介绍了其结构及原理,并进行了理论和试验研究。结果表明:壳体质量、压电梁质量对风力俘能器输出性能都有较大影响;当俘能器总质量确定时,试验范围内通过增加压电梁质量,减小壳体质量可以有效提高压电俘能器的输出性能;此外,不同风速下存在最佳负载使输出功率最大,且本文试验范围内输出功率及最佳负载均随风速增加而增大,风速为28m/s、电阻600kΩ时所获得的最大输出功率为0.4mW。因此,应根据实际风速范围确定合理的压电梁质量/壳体质量以提高俘能器输出能力。     

VO2/FTO复合热致变色薄膜的制备及其光学特性

在掺氟的SnO2(FTO)导电玻璃衬底上采用直流磁控溅射的方法室温沉积纯钒金属薄膜,再在退火炉中经后退火工艺制备VO2/FTO复合热致变色薄膜,并对复合薄膜的结构及其光学特性进行研究.结果表明,导电玻璃上的FTO并没有改变VO2择优取向生长,但明显改变了VO2薄膜的表面形貌特征.与相同工艺条件下在玻璃衬底上制备的VO2薄膜相比,VO2/FTO复合薄膜的相变温度降低约18℃,热滞回线温宽收窄约4℃,相变前后的红外透过率分别约为42%和21%.说明复合薄膜既可明显降低相变温度和热滞宽度,又可增强VO2薄膜的红外调控能力.