胶基电敏传感元件大变形拉伸试验研究

对自行研制的掺入短切碳纤维导电填料的胶基电敏传感元件进行拉伸试验,分析了传感材料的应力-应变关系、电阻-应变关系、敏感性及传感导电机理。在此基础上,采用碳纤维胶基电敏传感元件进行了土工加筋带大变形测试试验。研究结果表明：采用碳纤维胶基电敏复合材料制作的传感元件具有测试土工筋带等结构和材料大变形的可行性。     

胶基电敏复合材料传感技术实测加筋土墙的变形

针对目前土工合成材料变形测试中存在的问题,研发了胶基电敏复合材料传感技术。通过在橡胶绝缘基体中充填导电填料获得具有导电、力敏、柔韧、高弹等特性的复合材料,基于此种复合材料制作了具有测试低模量、柔性基材及大变形等特点的土工筋带变形测试传感器。利用该传感技术对某露天矿选煤厂槽仓基坑工程中的加筋土挡墙进行了现场实测。结果表明,筋带拉力与埋深成正比关系;单条筋带中,受力最大点位于沿筋带长度1/2~2/3处,筋带受力处于安全状态。新型传感技术为加筋材料变形测试提供了新的方法与手段。     

温补型光纤Bragg光栅压力传感器在锚杆支护质量监测中的应用

为了改善现有光纤光栅压力传感器应变-温度交叉敏感的问题,基于光纤光栅传感原理及弹性膜片结构,设计了一种新型的温度补偿压力传感器。建立了膜片结构变形力学模型,推导出了光纤光栅中心波长漂移与压力之间的数学关系,建立了传感器灵敏度与膜片材料和结构尺寸参数之间的数学方程,Matlab数值分析了膜片参数对灵敏度的影响,利用有限元软件ABAQUS对膜片变形特征进行了仿真分析。传感器理论压力灵敏度为40.43 pm/MPa,标定实验的灵敏度为35.6 pm/MPa,经温度补偿后的实际灵敏度为37.62 pm/MPa,实现了压力测量中的温度补偿。测试结果表明该传感器具有良好的线性度、较低的啁啾性及较高的稳定性,现场应用结果证实了光纤光栅传感技术在煤矿安全监测中的可行性,适合进一步推广应用。     

导电聚吡咯在微型扑翼飞行器中的应用

导电聚吡咯是一种新型智能材料,能够在低电压驱动下产生较大的弯曲变形,也能够在受到力和位移输入的情况下产生电流电压,这一特点使其既可应用于执行器中又可应用于传感器中.导电聚吡咯具有尺寸小、柔性高、灵敏度强等特点,尤其适合应用于微小型仿生机械结构中.介绍了导电聚吡咯的工作机理,归纳了导电聚吡咯执行与传感功能的研究现状.同时,以微型扑翼飞行器为应用背景,对导电聚吡咯的执行与传感应用开展了分析,并对导电聚吡咯的相关技术难点进行了总结.     

基于珐布里-帕罗干涉仪的非本特征光纤传感系统研究

介绍了一种新型的光纤传感系统的设计及运行原理。这种完全非本征珐布里-帕罗干涉测量系统(EFPI)具有动态范围宽,灵敏度高以及能够实时输出信号的优点。这种光纤EFPI传感系统可以用于高性能土木结构中。通过应用光路匹配技术可以对这些传感器进行多路复用。     

基于In2O3-ZnO复合气敏材料的H2S气体传感器研究

为有效解决煤矿生产过程中H₂S气体高准确性、高灵敏度、高稳定性自动传感的难题,利用对H₂S气体具有高度灵敏性的新型In₂O₃-ZnO复合材料H₂S气体传感器,搭建了测试平台并对其气敏性能进行了系统的研究,获得以下研究成果：In₂O₃-ZnO复合材料H2S气敏传感器在20℃～300℃内均有较好的传感灵敏度,复合比例为1∶15时具有最高的灵敏度,复合比例为1∶20时,其在低温区的灵敏性最强;同时,复合比例为1∶15的复合材料具有最佳的浓度灵敏度和较短的响应恢复时间,且具有较好的响应重复性和响应稳定性。因而,复合比例为1∶15的In₂O₃-ZnO复合材料具有最佳的H₂S气敏传感性能。     

深部软岩地应力测量的FBG六向压力传感器研制及性能测试

流变应力恢复法是针对煤矿深部软岩而提出的一种地应力测量新方法,该方法采用埋设压力传感器的方法来实现岩体原岩应力和扰动应力的长期监测。设计制造了一种新型光纤光栅式(FBG)六向压力传感器,该传感器外形为球体,球体内部包含6个独立的压力传感单元,每个传感单元呈不同的角度布置。传感单元由压头、螺旋扣环以及拱形梁式光纤光栅应变计组成。采用分级加载方法对传感单元的性能进行了标定测试,结果表明:各误差指标均符合准确度等级在2%以内的传感器研发要求。表明该传感器满足实际使用要求。     

一种新型中小型煤矿瓦斯浓度检测装置

为了减少我国中小型煤矿因瓦斯爆炸而引发的灾难事故,利用以SnO2为主要基体材料的N型半导体气敏传感元件对甲烷等易燃易爆气体具有良好的敏感特性,采用QM-N5型半导体气敏传感器,检测该传感器在不同瓦斯浓度下输出电阻值的变化,并设计了以AT89C51数字芯片为核心的电路处理硬件结构,对输入电阻值进行逻辑判断和分析,从而实现对瓦斯浓度超限的监控与报警.试验测试表明,该新型监测装置采用模块化程序结构设计方法,具有结构简单、检测精度高、响应速度快、性能稳定、成本价低等优点,可广泛适用于我国中小型煤矿瓦斯浓度的监测与预警.     

MD型钢丝绳探伤仪的应用

ＭＤ型钢丝绳探伤仪是采用金属横截面损失检测法（简称ＬＭＡ）和局部缺陷检测法（简称ＬＦ）并结合计算机技术研制而成的新型仪器,能够检测钢丝绳因磨损、锈蚀和断丝等原因造成的各种损伤。此钢丝绳探伤仪采用线圈作传感元件,较霍耳元件和弱磁敏感元件具有结构简单、稳定性好、抗干扰能力强及线性度和重复性好等优点。目前国内外检测头传感器多采用线图形式,ＭＤ型钢丝绳探伤仪在原有基础上采用独特的传感器设计和信号处理电路技术,与同类形式探伤仪相比抗干扰能力更强,性能更稳定,功能更完善。仪器具有显示、记录、打印和监听功能,…     

基于分布式光纤的钻孔灌注桩检测应用研究

BOTDR分布式光纤传感技术是近年来兴起的一种新型传感技术。该文将这一技术应用于钻孔灌注桩桩身内力测试中,随着静荷载试验的加载过程对试验桩进行同步测试,得到了每级加载下沿桩身应力、应变以及侧摩阻力的分布曲线,分析轴力、侧摩阻力的变化规律,为桩基施工提供了可靠依据。通过工程实践表明,基于BOTDR的分布式光纤传感技术应用于桩基检测中是可行的,其具有测试精度高、质量可靠等优点。     

基于SolidWorks的差压式流量计主体结构设计

介绍了差压式流量计的主体结构和工作原理,利用SolidWorks软件建立差压式流量计的主体结构,介绍了孔板的流量计算公式以及工程图,采用了154N型压力传感器,设计出了与该传感器相互密封的底座。孔板、压力传感器及底座的设计,为差压式流量计的新产品开发或原有产品的改进提供了科学依据。     

基于退化角的岩石峰后应变软化模型

反映围压对岩石峰后脆性的影响,提出了描述岩石峰后软化行为的新参数,即退化角。对山西含碳泥岩三轴试验数据拟合表明,退化角与围压呈线性关系。推导了岩石峰后软化中等效塑性剪切应变与退化角之间的关系式,提出了基于退化角的岩石峰后应变软化模型。在FLAC环境下,利用Fish函数方法开发了相应的数值计算程序。数值算例研究了山西含碳泥岩在不同围压下的应变软化过程,模拟结果与试验数据规律基本一致,表明：退化角能较好地描述围压对岩石峰后脆性的影响;建立的峰后应变软化模型合理而可靠,为岩石峰后软化过程模拟提供了新的思路。     

钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压问题研究

压水试验水压式栓塞较其他类型栓塞可靠、灵活,但一直存在试验结束后排水泄压难题,使该类型栓塞使用局限于浅孔及地下水位高的钻孔。本文对该问题进行了研究,提出了解决方案,设计了新型水压式栓塞结构。解决了一直以来水压式栓塞的排水泄压难题,突破了试验孔深限制,使水压式栓塞能得到广泛应用。介绍了该新型水压式栓塞的结构和工作原理以及工程应用效果。     

一种微型光纤光栅矿压传感器

为了满足煤矿生产安全对于埋入式矿压传感器的需要,针对目前光纤光栅式矿压传感器在结构及应用方面的局限性,提出并实现了一种适用于煤/岩层埋入、煤矿称重和液压支架等压力测量的光纤光栅矿压传感器。该传感器外形为圆柱形,内部采用菱形力传递结构,结合工形膜片将纵向分布的压力转换为膜片的横向应变而传递给光纤光栅的方法,传感器直径为30 mm,高度为10 mm。利用有限元分析方法,对传感器菱形力传递结构和工形膜片的应变情况进行了理论分析。对该传感器的特性进行了实验研究,该传感器具有很好的线性度和重复性,线性拟合度为0.997 5,量程为0~7.15 MPa,灵敏度为0.598 3 nm/MPa。该传感器可埋入煤、岩层用于压力测量,还可以用于替代其他各电子类压力传感器对煤矿压力进行精确测量,也可在其它领域推广应用。     

装载机液压测试系统的开发与应用

装载机液压系统实时消耗发动机的功率,对传动系统部件优化匹配影响较大。在选定压力传感器和数据采集卡后,对压力传感器进行标定,开发了装载机液压测试系统。按照给定的测试方案,对试验用装载机的工作泵与转向泵出油口处的压力进行了实机测试,并对测试波形进行了分析。     

TAW-3000电液伺服岩石三轴试验机研制与应用

为了研究巷道围岩在不同支护约束条件下的强度,以及冲击地压发生时围岩的力学特征,须通过试验方法得到岩石三轴压力-应变峰后曲线,电液伺服控制三轴压力机为可实现全曲线绘制最先进的设备系统。新研制的TAW-3000电液伺服岩石三轴试验机采用国内外先进的试验机控制技术,并在结构和功能上加以改进,设计了刚度大于5 GN/m门式整体框架、自平衡压力室、EDC全数字伺服测控器、机液并用机构孔隙水系统、试件高温系统,具备声发射等设备的扩展接口,可提供轴向力3 000 kN、围压100 MPa和渗透水压60 MPa的技术指标,通过岩石和煤的单轴压缩、三轴压缩与卸载等试验验证,该机功能先进、性能良好。     

基于ZigBee与GPRS的煤矿环境远程监测系统设计

为了有效监测煤矿环境,防治煤矿地质灾害,针对当前煤矿环境监测系统存在的布设和维护成本高、布线复杂、传输距离及能量受限等问题,设计了一种结合ZigBee与GPRS技术的无线传感器网络煤矿环境远程监测系统。无线传感器网络采用网状拓扑结构,主要采用CC2530射频芯片、SHT10数字温湿度传感器、GY-63-03数字气压传感器以及WG-8010GPRS DTU模块等器件,在Z_Stack协议栈的基础上进行开发,完成了系统传感器节点的硬件与软件设计,实现了温度、湿度以及气压数据的远程采集、传输与处理。上位机监控系统采用面向TCP/IP协议的Socket通讯机制的C/S结构,在Visual Studio 2010环境中采用C#语言进行开发,通过调用SQL数据库,实现监测数据的实时显示与查询。试验结果表明,该系统数据传输可靠、实时性高、组网灵活,大大降低了煤矿环境监测成本,具有一定的实用性。