二氧化硫监测的光纤传感方法研究

提出一种用于监测二氧化硫的光纤传感方法,该方法以光化学氧化的n型多孔硅作为传感材料和蓝光发光二激管作为激发光源,通过微型光纤光谱仪测量二氧化硫气氛中多孔硅的光致发光猝灭程度,从而获取二氧化硫含量信息;依据半导体电化学和固体光谱学理论分别讨论n型多孔硅形成和二氧化硫传感的基本原理,采用红外光谱仪研究光化学氧化的n型多孔硅化学组成,并进一步开展二氧化硫光纤传感实验,证明光化学氧化的n型多孔硅在传感过程中稳定性高、可逆性好,其光致发光峰强度随二氧化硫浓度增加而减小,多孔硅荧光峰强度对二氧化硫浓度的线性响应范围为10×10－6～10 000×10－6,检测限为10×10－6;可形成一种便携、全固态的二氧化硫光纤传感器.     

基于Sagnac原理的单轴分布式光纤传感系统偏振态分析

针对Sagnac干涉型单轴分布式光纤传感器中使用单模光纤作为传感器件时,由于传输光偏振态在双折射影响下所带来的干涉信号“偏振诱导衰落”问题,运用琼斯矩阵分析法,建立了该型传感器系统在传感光纤双折射和外部事件共同作用下,传输光的偏振态对系统功率传输系数影响的数学模型;仿真分析了在传感光纤线性双折射和圆双折射共同作用下,传输光的偏振态对系统功率传输系数的影响;提出了使用法拉第旋转镜提高系统抗偏振能力的改进方法.仿真结果表明,该方法能很好地消除光纤线性双折射和圆双折射.     

光纤法布里-珀罗传感器光纤端面反射率优化

讨论了反射光纤端面反射率对（F-P）传感器输出信号质量的影响,指出反射光纤端面反射率的提高可以克服光在F-P腔内损耗的影响,且对应传感器腔长有和其匹配的最优反射率.为了使传感器在其工作腔长范围内的输出信号整体上具有尽可能好的信号质量,采用最小均方误差法确定了反射光纤端面的最优反射率.仿真证明了采用最优反射率时的信号质量优于采用非最优反射率时的信号质量.     

纳米压痕仪接触投影面积标定方法的研究

基于Oliver与Pharr方法的纳米压痕实验以其简单方便获得广泛的应用，但众多因素对压 痕实验结果的影响范围并无明确的结论. 其中压痕接触面积的确定是一个重要环节，该因素 对实验结果，特别是小深度下的实验结果具有重要影响. 仔细分析了Oliver与Pharr 方法并进行了几种材料的纳米压痕实验，针对该方法在接触深度确定、不同深度范围下方法 的适用性进行了说明. 分析结果表明，对所有的材料使用统一的面积公式，只有在大压痕深 度时才是适用的，而在小压痕深度时可能带来较大的误差. 因此，应慎重使用由Oliver与 Pharr方法得到的小压痕深度的硬度数据.     

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从流体力学相关理论出发,建立了3通道连通管液体运动的力学模型,推导了液位振荡的运 动方程,进一步扩展到多通道连通管. 运用Matlab仿真平台,在不同系统参数变化 的情况下,对振荡规律进行了分析. 最后,通过3通道连通管系统实验证明：连通管液位振 荡模型及理论分析正确,能够描述连通管内液体的振荡规律,为进一步消除液位振荡打下理 论基础.     

磁流变减振器控制研究

从混合工作模式推导出了磁流变减振器的阻尼力与控制电流之间的关系,并以此为依据设计出磁流变减振器的控制器,经实验测试控制器具有响应速度快、输出精度高等特点,对磁流变减振器的控制效果令人满意.     

Multichannel fiber optic Fabry-Perot nonscanning correlation demodulator

A multichannel fiber-optic Fabry-Perot (F-P) demodulator based on nonscanning correlation demodulation is proposed. The demodulator principle is analyzed, and the prototype of nonscanning correlation demodulation fiber-optic F-P demodulator is made and tested. The measurement range of the prototype is from 10 to 40 μm, the demodulation resolution is 8 nm, and its stability is 7 nm. This method provides a feasible solution, which guarantees the practicability of the fiber-optic F-P sensor network.     

磁性应力监测中力磁耦合特征及关键影响因素分析

针对磁性应力监测研究中力磁耦合关系有多种变化趋势且一直没有合理理论解释这一问题, 从磁性材料的微观磁畴运动出发, 根据磁致磁化过程, 详细分析了两种不同磁化状态下力致磁化的变化规律, 揭示出力磁耦合关系的变化特征, 进而提出磁化状态是导致力磁耦合关系差异的本质因素; 对工程上实际缆索用镀锌钢丝在不同磁化状态下进行了力磁耦合试验, 结果与理论一致: 力磁耦合关系随磁化状态的不同而不同, 本质上有效地解释了已有研究中力磁耦合关系的矛盾多样性. 关键词： 应力监测 磁化状态 力磁耦合 磁畴运动     

基于神经网络的光纤光栅应变传感器重构

提出一种基于径向基函数神经网络模型来重构蜕化的光纤光栅应变传感器的方法.以结构健康监测系统中应变测量系统的光纤光栅应变传感器之间关联分析为基础,依据径向基函数神经网络强大的函数逼近能力,利用关联度高、运行良好的应变传感器去重构蜕化的应变传感器,保证重构的应变传感器与蜕化传感器有较高的数据准确度.实验结果证实了该方法在理论和实践上的精确性和可行性.     

含分布浮体的复杂构型深海缆线的动响应及其时空演化

深水柔性缆线是深海资源开采系统的重要组成部分, 随着水深的增加, 深水缆线长径比达103, 结构柔性变得很大, 且沿展向非均匀分布的浮力模块, 使得缆线构型变得更加复杂、张力等结构参数沿展向变化, 这使得环境载荷作用、海面船体运动等激励作用下的缆线流固耦合响应变得更加复杂, 给结构安全带来严峻挑战. 本文针对Double-stepped这种新构型深水缆线, 基于其流固耦合特性和载荷模型表征, 建立了含分布浮体的深水缆线动力学控制方程, 并结合有限元数值模拟和水箱模型实验, 进行了复杂构型缆线的动响应研究. 考察规则波和极端波浪环境载荷作用、海面船体运动等激励因素对结构响应的影响, 给出位移和张力等响应的时空演化规律, 并基于WKB理论分析了变参数结构响应幅值和波长的演化规律和机理. 结果表明: 结构响应沿着缆线长度向下传播过程中非单调变化, 在低张力区域会出现局部峰值; 由于分布浮体的存在使得结构参数轴向变化且不连续, 响应时空演化变得更加复杂, 呈现驻波、行波混合效应, 而且张力不但会影响位移幅值, 还会引起响应传播过程中的波长改变.