原子发射双谱线测温系统设计

为了解决爆炸场反应剧烈、产生的瞬时温度高、作用时间短、环境十分恶劣,导致传统的接触式测温方法不再适用的问题,设计了1套瞬态高温测试系统,该系统基于原子发射光谱双谱线测温法的原理,利用Y型光纤,将爆炸场的光谱辐射信号传入测量系统;选用2条波长间隔小的谱线Cu I 510.5.5nm和Cu I 521.8nm,2条谱线的波长间隔小,大大减小了光谱辐射率、光谱透射率等对光谱测量的影响,提高了测温精度。实验中对热电偶测温法、比色测温法、原子发射光谱双谱线测温法进行了对比,结果表明原子发射光谱双谱线测温法测温上限高,测温精度好,相对误差小于1%。     

基于双锥面镜成像的钻孔摄像系统研究

 为了突破以往钻孔成像技术的基本假设(钻孔孔壁是圆柱面)和平面成像问题,从而实现钻孔内岩体结构的真三维成像,自主研发了一套基于双锥面镜成像的钻孔摄像系统。该系统主要由组合式双锥面镜、罗盘、光源、遮光罩、摄像装置和透明玻璃等部件组成,并给出了孔内双锥面镜立体像对成像的方法和全景像对图像的解算公式。通过系统测试与结果分析可知,该系统可以从2个不同角度对同一孔壁结构特性进行像对成像,并得到钻孔孔径的形态变化特征和孔壁细节的差异特征,实现了孔内360°岩体结构的全景立体像对成像和精细化探测。该系统设计巧妙、结构简单、易于实施,提高了对孔壁岩体细微结构的识别能力和探测的精度,有效推动了钻孔摄像技术的发展。     

无人车反射式全景视觉感知技术研究

针对应用最多的2种单视点曲面反射式全景视觉系统——双曲面反射式和抛物面反射式全景视觉系统存在的安装精度高和远心透镜造价高等缺点,提出了多视点抛物面反射式全景视觉系统。首先分析了系统视点的分布情况,建立了系统成像的参数模型,利用类比单视点曲面反射式全景视觉系统模型进行投影点解算,然后分析了焦散面的特性。其次利用系统成像模型依次建立了系统的最大仰角、最大水平探测距离和分辨率的参数模型,讨论了对其产生影响的因数。在此分析的基础上研制了多视点抛物面反射式全景视觉系统样机,该样机成像效果好、安装精度高、成本低。最后实验验证了最大仰角参数模型、最大水平探测距离参数模型和分辨率的参数模型的正确性,最大仰角参数且与抛物面反射镜参数p成反比,最大水平探测距离参数与目标大小成正比,分辨率的参数与目标大小成正比且与目标所处位置的远近成反比。     

基于无人机高光谱遥感技术的河流溢油监测

无人机遥感装备小、机动性高、环境适应性强,是目前灾害应急监测的首选。为明确无人机高光谱遥感在河流溢油应急监测中的应用前景,以六旋翼无人机为平台,高光谱成像仪(400～1000 nm)为探测仪器,新疆原油为溢油油品,内径45 cm的泳圈为围油栏,开展基于无人机平台的高光谱遥感河流溢油检测实验。模拟的油膜厚度范围为6.29～125.82μm,获取了30组不同油膜厚度的Headwall高光谱数据和一景溢油河道高光谱数据。通过分析油膜厚度与反射率光谱谱段的相关性,确定984 nm为油膜厚度的最佳光谱响应谱段,建立了基于984 nm谱段反射率的水面油膜厚度估算模型,验证数据的预测油量与实际油量对比,显示最大相对误差为7.8%,验证了无人机搭载高光谱传感器开展河流溢油检测的可行性。对于实验后期形成的河道甚薄油膜(1μm左右),超过模型测定下限,参考波恩协议,估算了油膜厚度,计算了溢油量,发现实际用油量位于预测油量区间,认为河道溢油甚薄油膜区域的油量可以借鉴波恩协议来估算。     

基于振动台测试及数值模拟的长周期设计谱评估

采用分层装配式多高层建筑结构缩尺模型的振动台试验以及足尺数值结构的地震反应分析,评估抗震设计谱长周期段的合理性和可靠性。以模型结构的实测振动周期和顶点加速度时程响应作为精度验证依据,构建并扩展模拟结构;剔除楼层加速度动力放大系数复合反应中二阶以上振型的分量,建立结构第一阶振型顶点和等效单自由度体系高度处的加速度动力放大系数谱以评估抗震设计谱。结果表明:基于SRSS规则求出的第一阶振型相对于楼层加速度动力放大系数的比例系数在建议设计谱的长周期段随自振周期增大而衰减,而规范设计谱对应的比例系数衰减趋势出现异常;建议设计谱的动力放大系数与第一阶振型的动力放大系数吻合较好,且谱值基本大于第一阶振型的动力放大系数谱值;规范设计谱的动力放大系数在速度敏感周期前段出现小于第一阶振型动力放大系数的情况,这表明有必要适当增大场地特征周期。建议设计谱估算的楼层加速度谱大于由规范设计谱以及基于试验与数值分析确定的楼层加速度谱,表明建议设计谱安全、可靠,且能体现长周期结构的高阶振型反应。     

基于谱单元方法的杆件导波数值模拟与损伤检测的时频分析

相比于传统的有限元方法,谱单元法是一种基于FFT算法的频域数值方法,它能够大大降低求解问题的阶数,在模拟高频导波在结构中传播、捕捉结构微小损伤方面尤为高效。以弯曲弹簧模型作为裂纹的数学模型,建立了裂纹杆件谱单元模型,求解高频导波激励下裂纹杆件的波动解。以短时傅里叶变换与Choi-Williams两种时频方法分析裂纹杆件的导波信号的能量时频分布。结果表明:短时傅里叶谱与ChoiWilliams谱均能够准确反映导波信号的时频分布特点,可以实现结构微小损伤的定位与定量分析;短时傅里叶变换的时域分辨率比Choi-Williams法低,但是其能量分布在时域上与导波信号的时域波形吻合更好;随着裂纹的加深,这两种时频分析方法对频域的分辨率更高。     

新二郎山隧道通风系统局部结构优化研究

新二郎山隧道长13.4 km,采用四斜井三区段分段纵向式通风。为了降低隧道运营期间的通风能耗,通过数值模拟对隧道通风系统中的渐缩风道长度以及渐缩角度、渐扩风道长度以及渐扩角度、弯曲风道弯曲角度进行了优化;借鉴泥巴山隧道竖井自然风通道经验,增设自然风通道排水设施与风道控制风门,设计了新二郎山隧道的自然风通道;利用CFJZ6通风机综合测试仪对隧道通风系统渐扩段建成后的局部阻力损失系数进行了现场实测。根据优化结果推荐其渐缩段风道渐缩角度为10°,风道长度为6.8 m;渐扩段风道渐扩角度为10°,风道长度为24.1 m;弯曲风道弯曲角度80°。优化后渐扩段局部阻力系数为0.100 7远小于优化前的0.380 2。     

近红外多光谱荧光分子成像系统的软件设计与实现

针对自主研制的近红外多光谱荧光分子影像系统,采用模块化和分层设计方式设计了控制和分析软件,有效地实现了硬件模块访问和协调控制、反射和透射成像多光谱成像模式、自动化的数据采集、图像调整和滤波后处理、自发荧光扣除等功能,为用户提供了一体化的控制和分析平台。基于所设计的软件,采用反射和透射成像两种模式进行了小鼠活体荧光分子影像实验,有效地抑制了小鼠本体自发荧光对目标荧光信号的干扰,为荧光分子成像的研究提供了一种有效的工具。     

大跨度楼盖步行荷载作用的加速度反应谱研究

基于61人次2 204条实测的步行荷载曲线,提出了计算单人步行竖向荷载作用下大跨度楼盖加速度均方根响应的反应谱。以42m跨矩形板为研究对象,首先得到每条实测步行荷载的反应谱,在此基础上建立设计反应谱的分段表达式：对应于步行1阶主频范围的第1平台段（1.5~2.5Hz）、对应于步行2阶主频范围的第2平台段（3~5 Hz）,以及对应于步行高阶频率的曲线下降段（5~10 Hz）。给出了2个平台段不同保证率的代表值计算方法和下降段的数学表达式。进一步研究了高阶振型、边界条件、计算跨度等因素对反应谱的影响,并给出了对应的修正方法。给出了建议反应谱的使用步骤,并应用于4个实际楼盖结构。对比分析表明,楼盖的实测响应接近或略大于反应谱75%保证率的计算结果,但均小于95%保证率下的计算结果,所建议的反映谱方法可用于计算单人步行荷载作用下大跨楼盖的加速度响应。     

并行曲面钢箱梁静态干扰及气动优化措施研究

为研究并行双幅曲面钢箱梁斜拉桥的涡激共振特性,文章以某跨江斜拉桥为研究背景,设计节段模型并开展风洞试验,研究了并行双幅曲面钢箱梁斜拉桥的涡振形态及特性,详细分析了不同水平导流板、结构阻尼比等优化措施对其涡振性能的影响.结果表明:单幅和双幅曲面钢箱梁的涡振形态均以竖向涡振为主;双幅桥面之间存在的气动干扰效应不可忽视,使得...