低频动态测试无线MEMS传感器的设计与传感特性研究

针对传统有线传感器需要布置大量线缆进行测试而造成测试成本比较高、产生故障几率比较大的不足,采用模块化设计方法研发出一种新型的基于MEMS技术的无线传感器.对构成无线传感器的五大模块:信号检测模块、微控制器模块、存储器模块、无线收发模块及电源模块等硬件集成电路进行了设计,并进行了软件实现.设计实验系统对所研发的传感器动态特性进行了研究,实验结果表明:所研发的传感器动态响应速度快,具有良好的线性度、重复稳定性,适用于结构的低频振动测试.     

压电传感测试技术的应用研究进展

压电传感器以其独特的性能在减振降噪、健康监测、形状自适应控制、损伤监测等方面发挥着重要作用,综述了压电传感测试技术在航空航天、土木、机械、交通工程、铁路行车安全监测等领域的研究进展,并指出了今后有待进一步研究的问题。     

基于时空数据的地下空间基础设施智能监测系统（英文）

基于时空大数据的智能感知、机理认知和劣化预知,不仅促进了基础设施安全的发展,同时也是基础设施建设向智能化转变的基础理论和关键技术。地下空间利用的发展,形成了深、大、聚的三大特征和立体的城市布局。然而,与地上的建筑物和桥梁相比,发生在地下的疾病和退化更为隐蔽,难以识别,在建设和服务期间仍然存在许多挑战。针对这一问题,本文总结了现有的方法,并在现实世界的空间安全管理中评估了它们的长处和短处,并在统一的智能监控系统中,讨论关键科学问题和解决方案。     

基于光纤网络的全分布裂缝检测技术研究

提出了一种基于光时域反射技术(OTDR)的全分布式光纤传感网络新型裂缝检测传感器.该传感器可以在不知道混凝土裂缝位置、裂缝与光纤夹角的情况下对裂缝进行监测,检测范围可根据实际需要对传感头进行灵活设计;并对其进行了传感特性试验,结果表明该传感器的最小检测裂缝宽度可达0.05 mm,并根据传感头1#和传感头2#测得的试验数据拟合光纤损耗与裂缝宽度的关系分别为αc1=760(12-ΔL)-1exp(-0.04(ΔL-12)2)、αc2=1 600(12-ΔL)-1exp(-0.04(ΔL-12)2),该实验结果可作为对全分布式光纤传感器进一步研究的参考.     

考虑层间效应的钢纤维混凝土隧道单层衬砌#br# 受力特征模型试验研究

为探究考虑层间接触效应的钢纤维混凝土隧道单层衬砌内力分布规律,自行设计考虑层间效应的单层衬砌模型并研制竖向油压5MPa和侧向压力1.5MPa作为逐级施加的卧式加载试验台架,开展不同荷载作用下的钢纤维混凝土隧道单层衬砌受力特征模型试验。研究结果表明：不考虑层间接触特征的单层衬砌与考虑接触特征的单层衬砌在拱腰和墙角处的安全系数均为最低,最容易出现弯矩和轴力突变;考虑层间接触特征的单层衬砌最大弯矩与最大轴力均出现在拱脚处,层间接触面存在明显黏结力,结构的轴力增加和弯矩减小,内力变得均衡,结构的整体安全性高于不考虑层间接触面,相对不考虑层间效应,受力最不利的左右拱脚处的安全系数分别增加143.7%、149.4%;当竖向油压达到3MPa、侧向油压值达到0.9MPa时,仰拱周围层间接触面压力增长速度显著加快,仰拱处混凝土由线弹性转变为塑性,竖向油压达到4MPa,侧向油压值达到1.2MPa时,仰拱、拱角与拱顶层间接触面应力值有减小或反向增长的趋势,仰拱、墙角等界面发生破坏;钢纤维在单层衬砌裂缝扩展在30%~70%之间阻裂效果最好。     

具有温度自补偿功能的新型光纤光栅应变传感器的研究

分析了光纤光栅的温度应变交叉敏感的机理,设计并制作了一种新型的具有温度补偿和应变增敏效果的光纤布拉格光栅应变传感器．实验结果表明,在-10-50℃的温度变化范围内,传感器实现了良好的温度补偿和应变增敏效果,温度敏感性降低至封装前的1／10,应变敏感性增至原来的1．17倍．     

基于光纤光栅的应变和温度同时测量传感技术的研究进展

从理论上分析了引起光纤光栅交叉敏感问题的物理机制、基于双波长矩阵法和双参量矩阵法的各种应变和温度同时测量方案;对各种方案进行了详细的分类,介绍其工作原理并分析了各自的优缺点;最后提出了新型光纤光栅(FBG)与非本征法珀干涉仪(EFPI)复合传感器,其中FBG对应变敏感,EFPI只受温度影响.     

基于支持矢量机的疲劳应力集中系数预测模型研究

疲劳应力集中系数作为材料疲劳抗力指标的疲劳极限,不仅反映了疲劳应力集中的程度,还反映了材料对缺口的敏感程度,将近年来飞速发展的支持矢量机(Support vector machine,SVM)应用于疲劳应力集中系数的研究。介绍支持矢量机的基本原理,利用LIBSVM,选择高斯型径向基函数(Radial basis function,RBF)作为核函数,建立以材料的抗拉强度、屈服强度、光棒疲劳强度、理论应力集中系数、缺口根部半径、试样尺寸及缺口疲劳极限作为输入值,疲劳应力集中系数为输出值的模型,从而对疲劳应力集中系数进行分析和预测。同时,SVM模型与经验公式Neuber式和Peterson式的计算值进行比较。结果表明,在小样本条件下,应用SVM技术构建的数学模型,模型的拟合相对误差小于7.4%,从而证明该SVM模型的准确性和适用性。     

铁基SMA螺母防松摩擦力矩的试验研究

通过试验对铁基SMA（shape memory alloy）螺母防松摩擦力矩的三个来源和静态防松性能分别进行了测定,从试验的角度证明了这种螺母的防松性能。随恢复处理温度的升高,铁基SMA螺母的防松效果越好;当恢复温度为500℃时,径向恢复摩擦力矩对总的摩擦力矩的贡献达到33．66％,总的防松摩擦力矩则比普通螺母提高了80．37％,与理论分析的结果基本相近,可见这种新型螺母具有很好的防松性能。研究结果还表明：在常温下,铁基SMA螺母与普通螺母的预紧力矩与防松摩擦力矩均基本符合理论上的0．8倍关系。     

大型分层水库翻库特性及溶解氧响应研究

翻库对分层水库的水生态环境具有重要意义。通过在大型深水水库潘家口水库的原位监测结合垂向二维水动力-水质-水生态模型对翻库特性及溶解氧(DO)响应进行研究,分别对2018和2020年的水环境过程进行模拟。结果显示,水温分层导致了DO垂向分层,表层DO与气温相关性强,底层DO在分层后持续下降至0,秋季翻转是底层复氧的主要途径。2018年平均运行水位较2020年高14.2 m,表层温水层最大厚度2018年比2020年增加了近10 m,水库翻库从库尾逐渐向坝前推进。在库尾到坝前的距离约30 km的水域,2018年翻库的历经时间比2020年缩短40 d,坝前DO的垂向均匀时间滞后于水温7~10 d。水库水位较低时,翻库产生的表层水体DO下降幅度更大,降幅为3~4 mg/L。分别对水库不同断面可用势能指数(APE)对分层稳定性的过程进行分析,水库在不同年份和不同位置断面的翻库日期与夏季混合循环期的平均APE指数大小具有较好的相关关系。研究为探求大型深水分层水库水环境演变规律,科学合理进行调度提供理论基础。