日本在高应变灵敏系数应变敏感材料方面的研究(上)

本文介绍日本自六十年代末至今,分高应变灵敏系数的应变敏感材料方面的研究及其成就。全文共分两部分,上半部分主要介绍在铁铬合金特性研究方面的进步。     

《第四届航空应变电测技术交流会》文摘

1983年5月航空工业部测试技术情报网在厦门召开了第四届航空应变电测技术交流开。会上,交流了电阻应变计、应变式传感器等测量元件的最新研究成果,电阻应变计在不同条件下的应用技术,应变粘结剂和应变电阻合金的研制,以及应变电测的误差分析等方面经验和进展情况。会议共收到部内外各单位六十多篇交流报告和资料。现将部分文章以文摘形式,分别刊登在本刊1983年第4期与1984年第1期上,供读者选用。     

西安交通大学发现可“记忆”的应变玻璃态合金

西安交通大学“长江学者”讲座教授、日本物质材料研究机构高级研究员任晓兵博士在物理学界著名学术刊物《物理学评论快报》（2006年12月）上发表论文，宣布发现一类奇特的“应变玻璃态合金”具有形状记忆效应和超弹性。这一新发现打破了几十年来所认为的这些重要效应只可能存在于一类特定的马氏体合金中的传统观点。同时，应变玻璃态合金也大大扩大了形状记忆合金家族的范围，它为形状记忆合金的理论和实验研究开辟了一个崭新的方向，并有可能导致全新的应用。     

CFRM应变传感系统稳定性研究

本文利用碳纤维导电水泥基复合材料(CFRM)的压敏特性制成应变传感器,并研究了CFRM应变传感器在养护期间和养护完成后的电阻稳定性。试验结果表明,CFRM应变传感器的电阻在养护初期增长迅速,然后逐渐变慢,养护结束后很长一段时间内持续呈线性增长;此外,CFRM的电阻对温度很敏感,在降温0.105℃/h的过程中,电阻的变化率为2.027Ω/h;在100 h左右时间里,两个应变传感器的电阻差基本稳定在750Ω左右,拟合电阻变化率约为单个应变传感器电阻变化率的1/60,从而证明带补偿的CFRM应变传感系统可以补偿掉龄期和温度对CFRM应变传感器的影响,测量结果具有较好的稳定性。     

机敏水泥基材料及其无线应力/应变测量系统的研制

为监测混凝土结构性态,开发了一种机敏镍粉水泥基材料及其无线应力/应变测试系统.首先,给出了填充镍粉的水泥基材料的应力/应变传感单元的制备方法、测量原理和性能分析;其次,制作了应力/应变的无线测试系统;最后,完成了机敏镍粉水泥基材料的无线应力/应变测试系统的实验.结果表明,机敏镍粉水泥基材料的电阻率随着压应力/应变是线性可逆变化的;集成的无线压应力/应变测试系统的测量范围在0 Mpa/0με到2.5 Mpa/311.5με,无线应力/应变系统可以实现应力/应变灵敏度为16.894%Mpa-1/0.133 65με-1(即应变灵敏度系数为1 336.5)和分辨率为150 Pa/O.02με;新开发的机敏镍粉水泥基材料的无线应力/应变测试系统具有应力/应变灵敏度高、分辨率高、电路简单等优势,适合结构健康监测用.     

应变Si表面沟道NMOS器件研究

应变MOS器件是在以Si为基础的MOS器件制造过程中引入应变,利用Si和SiGe晶格常数差异产生压应变或张应变,从而提高了载流子迁移率.在性能上,应变MOS器件拥有更高的工作频率、更强的电流驱动能力、更高的增益和更低的功耗;在工艺上,应变Si、应变SiGe工艺技术与普通Si基CMOS工艺兼容性好.本文综合考虑现有工艺条件和工艺复杂性设计了应变Si表面沟道NMOS器件结构,并采用仿真软件ISETCAD,对器件性能进行分析.     

双应力应变硅技术浅析

近来业界纷纷讨论IBM和AMD联合推出的双应力应变硅技术，并应用于新推出的微处理器，本文就应变硅技术提出的背景、应变硅技术的基本原理．技术特点．双应力衬底技术DSL等方面对应变硅技术进行了简单介绍和分析，以期对感兴趣的读者提供帮助。     

FBG应变传感器的疲劳性能研究

将光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器埋入树脂基复合材料内部,采用试验的方法研究了传感器的疲劳性能.FBG应变监测曲线变化规律符合复合材料层合板疲劳理论,经历106次循环载荷作用过程后,最大应变测量相对误差为1.11％,保持了良好的应变测试能力和较高的测量精度.实验证明:FBG能够实现对交变应变、应力的监测,具有良好的抗疲劳能力,为重要结构服役过程中的在线损伤监测、剩余寿命预报以及材料破坏失效的预警奠定了重要基础.     

微机化应变报警仪的设计

简单介绍了微机化应变报警仪的工作原理,较详细地介绍了应变报警仪硬件和软件的设计.该装置已在海口世纪大桥施工中应用,能提供被测物安全的有关信息.     

结构应变的无线监测及融合技术

针对结构应变监测,设计了一类无线应变传感装置,并对该装置采集的数据进行了数据融合处理.,介绍了无线应变传感器的硬件集成;描述了基于算术平均值的无线应变传感器信息融合方法;结合应变的无线测试实验,应用数据融合技术对测量数据加以分析处理.研究表明:所集成的无线应变传感器,安装简单、携带方便;采用了数据融合处理的应变信号更加准确;基于数据融合的无线应变传感器适合在现场测试中应用.     

Continuum-based Strain Limiting

We present Continuum-based Strain Limiting (CSL) – a new method for limiting deformations in physically-based cloth simulations. Despite recent developments for nearly inextensible materials, the efficient simulation of general biphasic textiles and their anisotropic behavior remains challenging. Many approaches use soft materials and enforce limits on edge elongations, leading to discretization-dependent behavior. Moreover, they offer no explicit control over shearing and stretching unless specifically aligned meshes are used. Based on a continuum deformation measure, our method allows accurate control over all strain components using individual thresholds. We impose deformation limits element-wise and cast the problem as a 6×6 system of linear equations. CSL can be combined with any cloth simulator and, as a velocity filter, integrates seamlessly into standard collision handling.     

振弦式应变传感器在井筒应变测量中的应用

针对目前煤矿井筒应变测量中存在测量数据不稳定、传感器寿命短等问题,设计了一种智能型振弦式应变传感器。该传感器可以采集井筒井壁的微小形变及环境温度,并将采集的数据通过M-BUS通信接口传输给上位监控计算机,实现井筒状态的实时监测和报警功能。实际应用表明,该智能型振弦式应变传感器运行可靠、测量准确、使用寿命长,对煤矿安全生产起到了重要的作用。     

电阻应变计在锚杆应变测试中的应用

介绍了电阻应变计在锚杆应变测试中的应用,给出了不同锚杆结构类型和测试结果.     

数字化多功能电阻应变仪

以单片机为核心，研制出一种多功能电阻应变仪，在精确测量弹性元件应变量的同时，可以计算出多种工程力参数。其中的变送器部分可以将模拟信号长距离传输。仪表具有RS－485标准接口，易于系统集成。本文着重阐述了仪表的测量原理及软件、软件设计思想。     

光纤光栅与电阻应变片应变测量的对比分析

基于等强度标准梁应变实验,对光纤光栅与电阻应变片两种应变测量方法进行了实验对比,结果表明,光纤光栅方法应变测量数据的线性度、灵敏度与理论计算值符合得很好,光纤光栅方法测量应变是可行的、有效的。     

光纤应变传感器的研究

本文采用在一段单模光纤两端镀膜的方法构成光纤法布里－珀罗干涉腔,导出干涉腔反射光的数学模型,给出干涉腔与其它器件连接构成的干涉式光纤应变传感器的一般理论和测量方法。     

光纤应变传感信号解调系统的设计

介绍了一种新型的线阵CCD高速数据采集与实时处理系统,其由信号调理模块、高速AD转换器、高速缓存FIFO、比较器模块,数字信号处理器(DSP)和存储显示模块构成。由于引入比较器使得DSP只对有效像素进行处理,减轻了运算负担,提高了运行速度从而实现实时处理显示。     

Test-retest repeatability of the Strain Index

Fifteen raters individually, and in five teams of three, evaluated the test-retest repeatability of published data collection and rating methods of the Strain Index by analyzing 61 job video files twice over a 5-month period. Raters estimated average and peak hand forces, measured Duration of Exertion, cycle time, and exertions per job cycle, calculated percent Duration of Exertion and Efforts per Minute, and assigned ratings for five of the six Strain Index task variables. Twelve additional jobs were analyzed to determine Strain Index Score and hazard classification. Intraclass correlation (ICC) coefficients for task variable ratings and accompanying data ranged from 0.66 to 0.95 for both individuals and teams. The Strain Index Score ICC(2,1) for individuals and teams were 0.56 and 0.82, respectively. Intra-rater reliability for the hazard classification was 0.81 for individuals and 0.88 for teams. The results indicate that the Strain Index has good test-retest reliability.     

光纤光栅与电阻应变片磁场环境下应变测量的试验研究

针对磁场对传感器工作性能的影响,借助等强度标准悬臂梁,研究光纤光栅和电阻应变片在磁场环境下的应变测量特性。给出2种传感器的应变传感方程,搭建磁场工作环境,分别采用电阻应变片和光纤光栅对磁场下悬臂梁的应变进行测量。结果表明:在有周期变化磁场工况下,电阻应变片的时域波形产生周期性的脉冲,脉冲大小与变化磁场的强度成正相关关系;光纤光栅传感器的测量结果则始终维持在理论计算值左右,不随磁场的变化而产生较大波动,证明了光纤光栅的抗电磁干扰特性。