用于机械振动实时监测的光纤光栅有源传感装置

把一对中心反射波长分别为1562.11nm和1562.71nm的光纤光栅粘贴在均质、等厚、等腰三角形悬臂梁上下表面作为环形腔光纤激光器端镜，当机械振动激励自由端时，通过观测激光输出脉冲，地施加于自由端的机械振动的频率进行了实时监测；观察两光栅波长漂移量差值的变化，可在0～6.1mm的范围内判断所测振动的振幅。低于100Hz时，实验结果与实际值基本吻合。     

振动系统的模态分析实验设计

利用模态分析原理和简单试验仪器，得到了直观的悬臂梁和圆盘前4阶模态振型，使学生熟悉了模态分析原理和测试方法，有利于学生对振动规律的理解．     

悬臂梁中开闭裂纹的损伤识别

利用裂纹诱导弦挠度函数,建立了悬臂Euler-Bernoulli中开闭裂纹位置、深度、初始张开角等损伤参数的识别方法。为此,首先将梁中开闭裂纹等效为单向扭转弹簧,给出了考虑裂纹缝隙效应的裂纹梁等效抗弯刚度,并得到悬臂Euler-Bernoulli开闭裂纹梁弯曲挠度的显式闭合解及裂纹诱导弦挠度函数,证明了裂纹诱导弦挠度的分段线性函数。其次,基于单向扭转弹簧的性质,建立了通过多步加载进行梁中开闭裂纹参数及其上下侧属性的识别方法。最后,通过数值算例验证了本文所建立的开闭裂纹损伤识别方法的适用性和可靠性,考察了裂纹分布位置、深度和初始张开角以及裂纹识别区间和挠度测量误差等参数对识别结果的影响,结果表明:当裂纹处于张开状态时,裂纹处裂纹诱导弦挠度斜率改变量随着施加荷载的增加而增加;当裂纹闭合时,其裂纹诱导弦挠度斜率改变量将保持为常量;裂纹损伤参数的识别误差随测量误差的增加而增加,但整体识别结果具有较高的精度,较好的鲁棒性。     

一端外伸梁对称弯曲弹性位移的置换法确定

置换法应用于求解一端外伸梁,在对称弯曲的条件下,根据直梁挠曲线所在平面内其与切线所成图形的边角几何关系,推导出求解该形梁的挠度和转角的置换法位移方程,其变量是相应的置换梁自由端的挠度、梁长、梁轴线位置坐标等. 对具体载荷梁的求解过程是：先以具体量值填充左、右置换梁自由端的挠度,再将其代入该置换法位移方程的统一表达式,即得到所求梁段的挠度、转角的方程全解. 所用的计算为代数方程的分式四则运算,只需挠曲线和叠加原理概念,无需积分,一般无需查挠度表,结果精确. 给出工程背景的算例.     

基于悬臂梁的光纤光栅线性调谐器研究

分析了基于悬臂梁的光纤光栅线性调谐的基本原理及调谐公式,指出了调谐范围、调谐灵敏度和反射波谱展宽与悬臂梁结构的关系,并提出了优化方案.实验中选用适当尺寸的悬臂梁,对粘贴其上的光纤光栅的反射波长实现了线性调谐,并可对调谐范围、灵敏度等指标进行灵活控制.     

微悬臂梁适配子传感器检测维埃克斯、沙林及动力学分析

采用生物素-亲和素法在微悬臂梁传感芯片上固定维埃克斯、沙林适配子,建立了压阻式微悬臂梁适配子传感器检测维埃克斯、沙林及动力学分析方法。传感器对维埃克斯检测的线性范围为2~60μg/L,线性回归方程为ΔUe=0.886C-1.039(n=5,R=0.984,p<0.001),检出限为2μg/L(S/N≥3);对沙林检测的线性范围为10~60μg/L,线性回归方程为ΔUe=0.716C-2.304(n=5,R=0.996,p<0.001),检出限为10μg/L(S/N≥3)。传感器具有良好的选择性和抗干扰能力,对毒剂类似物O-丁基甲基膦酰氯基本无响应。在此基础上,根据受体-配体结合特性与压阻式微悬臂梁传感器输出电压变化之间的关系,建立了传感器检测维埃克斯、沙林的反应动力学模型,根据拟合方程求出的传感器对不同浓度维埃克斯、沙林反应达到平衡时的响应电压(ΔUe)、响应时间(t0)均与实测值非常接近。     

基于不同梁模型的弯曲变形分析与实验教学探讨

梁的弯曲变形是基础力学的核心内容之一,以往实验教学中的变形分析通常基于Euler-Bernoulli梁模型进行,而对工程中常见的Timoshenko梁涉及较少,这种变形模式的单一性和局限性教学无疑落后于当前力学学科人才培养的发展趋势.为了使本科生深入理解梁弯曲行为并掌握更为全面的实验技术,本文通过理论分析和模型优化,研...     

Optimization designed large-stroke MEMS micromirror for adaptive optics

A novel micromirror based on the PolyMUMPs process is designed and presented. The hexagonal micromirror with a diameter of 450 μm consists of three supporting bilayer cantilevers and a mirror plate. The bilayer cantilevers, formed with a polysilicon layer and a gold layer, elevate the mirror plate according to residual stress-induced bending. Both analytical and finite element analysis (FEA) models are built to calculate the elevated height of the free end of the cantilever. The analytical solution is in accordance with the FEA simulation results, with longitudinal stresses applied only. Results of a three-dimensional (3D) simulation with two direction stresses applied also show the elevated height to be proportional to the width of the cantilever and the length of the gold layer. Due to the torque of the joint, the elevated heights of the two kinds of cantilevers assembled with the mirror plates are much smaller than those of the free end of the cantilevers. Both micromirrors with different cantilevers are fabricated. The elevated heights of the fabricated micromirrors are measured using Veeco optical profiler, which show good coincidence with simulation results.     

Signaling-based path-segment protection in mesh optical networks

Path protections have become increasingly important for current mesh optical networks because fast restorations in generalized multiprotocol label switching(GMPLS) networks are uncertain.However,setting up additional disjoint paths to protect connections leads to more path setup blocking and signaling collisions.We analyze signaling collisions,path blocking and blocking probability,as well as calculate node-to-node blocking probabilities.A signaling-based path-segment protection(PSP) is proposed,which integrates segment protections and path protections as well as enhances the performance of path protections and ring protections.The setup of PSP connections causes less blocking probability than the setup of path protection connections in the simulations.     

利用微悬臂梁表面应力研究聚N-异丙基丙烯酰胺分子的构象转变

提出了一种基于微悬臂梁传感技术研究大分子折叠/构象转变的新方法.通过分子自组装的方法将热敏性的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)分子链修饰到微悬臂梁的单侧表面，用光杠杆技术检测温度在20—40℃之间变化时由于微悬臂梁上的PNIPAM分子在水中的构象转变所引起的微悬臂梁变形.实验结果显示：在升温过程中，微悬臂梁的表面应力发生了变化并且导致微悬臂梁产生了弯曲变形，这个过程对应着微悬臂梁上的PNIPAM分子从无规线团构象到塌缩小球构象的构象转变.在降温过程中，微悬臂梁发生了反方向的弯曲变形，这对应着PNIPA 关键词： 构象转变 聚N-异丙基丙烯酰胺分子链 表面应力 微悬臂梁