超稳定TO-8型压力传感器在气体导热系数测定实验中的应用

介绍了TO-8型压力传感器的性能及电源电路.以气体导热系数测定实验为例,用TO-8型压力传感器制成的测压装置代替旋转式麦氏真空计,利用可调针孔式放气阀对真空气压进行连续调节,实现了对测试系统真空度的实时监测.     

围岩压力在煤矿爆破中的光纤在线监测

围岩压力状况的在线实时监测,特别是在煤矿爆破过程中,对及时采取安全支护措施和预防顶板失稳具有重要意义。利用ANSYS有限元仿真分析顶板的受力分布,将一种双膜式光纤Bragg光栅土压力传感器通过全锚锚杆使传感器均匀地承接来自直接顶的压力作用。在试点处,通过螺母与锚杆伸出端的螺纹连接,用托盘将土压力传感器紧紧顶靠在围岩顶板上。采集数据显示,监测数据的曲线走势出现三次峰值突变,分别为128kPa、87kPa和134kPa,反映出煤矿爆破对围岩压力产生的扰动作用。实现了在爆破过程中对围岩压力的实时监测,为进一步的顶板失稳预报提供了可靠的数据支持。     

一种链式无线路由协议的液压支架压力监测系统设计

本文研究并设计了一种基于无线传感器网络的液压支架压力信息采集节点,并以此为基础搭建了监测系统平台。首先对无线网络拓扑结构分析,以提高网络整体生命周期为目的,设计了一种链式结构的简单无线路由协议。在此基础上,以CC2530为主处理器完成压力采集节点软、硬件设计。最后,给出了系统采集到的液压支架工作阻力数据。测试结果表明,系统能够实现液压支架压力实时监测功能,满足应用需求。     

基于STM32的无人机雪橇式减震器监测系统设计

为了能够对飞机雪橇式减震器的压力进行实时监测和数据保存,设计了一种基于STM32F103ZET6的雪橇式减震器检测系统;利用压力传感器和光栅尺完成减震器压力与压缩距离的采集并转换为数字信号,以C#软件平台开发的作为上位机采集,处理压力数据,借助图形用户接口控件实现压力数据和曲线的显示,借助SQL数据库实现将数据保存在数据库中,便于管理员读取;上位机与下位机的传输利用WIFI信号进行;测试结果表明:雪橇式减震器监测系统精度达到0.01%。     

温度补偿式光纤光栅土压力传感器

针对现有土压力传感器无法实现长期、实时监测的要求,设计了温度补偿式光纤光栅土压力传感器。选用有硬中心的平膜片作弹性元件,选用灵敏度高、体积小、质量轻、易于波分复用和组成传感网络的光纤光栅作敏感元件;同时采用了不受力光栅法进行了温度补偿。经实验测试,该传感器的灵敏度为1.5 nm/M Pa;线性度误差为0.35%;重复性为0.06%;迟滞为2.19%;静态误差为2.21%;这些指标能够满足实际工程应用要求。     

基于web网络优化协议的水质污染程度在线监测系统设计

针对传统人工水质污染程度检测工作效率低、实时监测能力不强的问题,设计并实现了基于web网络优化协议的实时在线水质污染程度自动监测系统,系统利用无线传感器网络节点对区域水源水质进行监测,通过无线分组通信技术与宽带网络对数据进行远程传送,工作人员可实现web实时在线的水质信息查询、管理控制、数据收集、报警提示等操作,基于web的水质监测系统,提升了系统的可扩展性、易用性以及实时性等;系统硬件包括传感器模块、无线通信模块、单片机外围电路、以太网接口模块等;系统软件设计了web网络优化协议、系统监测平台、远程参数设置、驱动程序等内容;应用该系统对西安市护城河的水质进行污染程度监测,部署20个传感器监测节点,1个监测子站节点,1个远程web监测主站,分别监测河水中pH值、总磷浓度TP、化学耗氧量(COD)、氨氮浓度,连续采样两天时间,通过仿真实验表明,该系统实现了100%的通信成功率,网络之间访问速度是传统网络协议的5~8倍,无线传感器网络与远程监测工作稳定可靠,通信速率满足实时监测要求,适用于对城市水源水质污染程度的实时在线监测。     

氦气回收装置的设计与研究

以原氦气液化及回收装置为基础,结合该装置的运行特点及特殊实验需求,通过详细论证,设计和改进了一套氦气回收装置,该装置具有压力调节和纯度分析功能。通过设在氦气回收末端的低温传感器传输的氦气压力信号,PLC发出指令,控制真空泵的启停,来达到调节氦气缓冲罐及回收管道压力的目的,上位机软件可自动监测、储存和实时分析压力及纯度数值。     

基于机器艇与ZigBee的湖泊水质监测系统设计

湖泊是地表水资源的重要载体,为了全面、实时、高效地监测湖泊水环境,设计一种湖泊水质自动监测系统尤为重要。多艘机器艇搭载水温、pH值、溶解氧等传感器,在湖面上组成基于ZigBee的无线传感器网络进行数据采集。水质数据通过无线传感器网络传输到上位机进行分析显示。基于GPS和姿态传感器的运动控制算法实现了机器艇自主航行到指定监测点的功能。实验结果表明,系统实现了对湖泊水质的较大范围实时监测,能满足实际应用需求。     

基于STM32的嵌入式煤层压力监测系统设计

为了能够对煤层开采时的压力进行实时监测和数据保存,设计了一种基于STM32F103ZET6的嵌入式高精度多路压力采集系统;利用压力传感器和18位模数转换器FS511完成煤层压力的采集并转换为数字信号,通过数字开关CD4051实现通道转换,以实时操作系统μC/OS-II作为软件平台,处理压力数据,借助图形用户接口μC/GUI实现压力数据和曲线的显示,借助文件系统FATfs实现以文件的形式将数据保存在SD卡中,便于PC读取;利用CAN总线将数据传输至上位机,进行更为复杂的处理;测试结果表明:煤层压力监测系统精度达到0.01%;本系统精度高,实时性好,满足了矿山压力实验室的需求。     

基于埋入式应变片的纤维缠绕压力容器的健康监测

在玻璃纤维缠绕金属内胆复合材料压力容器的制备过程中,将应变传感器埋在金属内胆与玻璃纤维/环氧树脂复合材料层之间,得到了具有原位监测功能的纤维缠绕压力容器。对该纤维缠绕压力容器开展水压疲劳和爆破实验。疲劳压力的最大值和最小值分别为25 MPa和2 MPa,最大疲劳周次为5700;打压爆破压力为零到爆破压力,打压速率为2 MPa/s。实验过程中,利用埋入式应变传感器原位监测了压力容器的应变变化,建立了不同载荷作用下纤维缠绕压力容器的应变与受载情况之间的关联。结果表明:采用埋入式应变传感器监测纤维缠绕压力容器的健康状况具有可行性;该方法在保护应变传感器不受外载荷破坏的前提下,原位监测了压力容器在疲劳和爆破实验中的应变变化趋势。     

一种快速高精度激光CCD自准直仪圆目标中心的定位方法

为满足高精度测量和瞄准跟踪系统中对激光CCD自准直仪的测量精度和实时性的要求,提出一种快速高精度激光CCD自准直仪圆目标中心的定位方法。首先利用变结构元广义形态学边缘检测算法,充分提取图像边缘细节信息的同时抑制图像噪声的影响,然后采用多项式插值算法对圆目标轮廓进行快速亚像素定位,最后利用最小二乘拟合方法实现了圆目标中心的精确定位。实验结果表明,该定位方法稳定性好,定位精度高且实时性强,应用该方法改进后激光CCD自准直仪的测量精度由2″提高到±0.25″,且单次测量时间小于0.23s,可满足激光CCD自准直仪在小角度测量和瞄准跟踪等领域的高精度实时测量需求。     

Wavefront measurement with a phase-shifting lateral-shearing Sagnac interferometer operating in broadband light

A phase-stepping lateral shearing Sagnac interferometer for wavefront measurement is described. Phase shifting is implemented using a polarisation modulator operating on the wavelength independent Pancharatnam's phase allowing accurate measurement of phase maps even with broadband light. We demonstrate the interferometer by measuring a range of different wavefront shapes using both laser and white light.     

Synthesis and characterization of nitrogen-doped carbon nanotubes by pyrolysis of melamine

Femtosecond laser material processing as micromachining and nanoparticles fabrication require a careful control of the fluences deposited on the samples. In many cases, best results are obtained by using fluences slightly above the Laser Ablation Threshold (LAT), therefore its accurate determination is an important requirement. LAT can be obtained by measuring the intensity of the acoustic signal generated during the ablation process as a function of the laser fluence. In this work femtosecond laser ablation thresholds of commercially polished stainless steel plates, white high impact polystyrene, frosted glass, antique rag papers and silicon oxynitride thin films were determined by using laser ablation induced photoacoustics (LAIP). Results were compared with similar data previously obtained by using a nanosecond Nd:YAG laser.     

Remote measurement of oxide thickness and steel composition using laser techniques

This paper is based upon experience gained with an instrument which has been developed at Marchwood Engineering Laboratories for measuring the thickness of magnetite layers on mild steel surfaces in hostile (hot and highly radioactive) environments. It is thought that the understanding of the interaction of powerful pulses of laser light with magnetite which has been gained in this work could have applications to a much wider field.A model of the production of the laser hole has been developed which is simple to understand, easy to apply, and sufficiently accurate for most practical purposes. The model differs substantially from the generally accepted form and has led to the development of an alternative explanation for the occurence of molten droplets which are spattered in all directions when the laser is fired. A technique for measuring the sulphur content of steels using mass spectrometry is also described.     

Effect of Laser Beam Dimensions on Electrophoretic Mobility Measurements

The effect of the finite dimension of the measuring probe, i. e. the laser beam width, on the electrophoretic mobility distribution as determined by electrophoretic light scattering in closed capillary cells is presented on a quantitative basis. The experimental mobility broadening as a function of the probe position in the capillary is in agreement with the broadening expected from the laser beam waist. A strategy for the accurate determination of average mobility and mobility distributions is proposed.     

对晶体光损伤阈值测量的一种新方法的研究

提出一种测量晶体光损伤阈值的新方法,即确定激光横向功率密度的空间分布,利用晶体的激光损伤斑点半径,直接计算出晶体光损伤阈值,并给出入射激光为高斯光束时晶体损伤阈值与其损斑半径的关系。以提拉法生长的掺镁铌酸锂(MgO：LiNbO3)晶体为研究对象,用该方法测量其损伤阈值,得到了定量结果且所得数据与文献已报道的规律相符。分析得出同样激光条件下．损斑半径越大的晶体其光损伤阈值越小的结论,指出该方法同样适用于其他晶体或非高斯光束条件下光损伤阈值的测量并对具体作法进行了讨论。该测量方法弥补了常用测量方法只能定性或半定量的不足,可用于晶体抗光损伤阈值的精确测量。     

斩波法在激光微能量计标定中的应用

针对激光微能量测量的问题,提出一种激光微能量计标定新方法与装置。研究内容包括使用稳功率连续激光作为光源,通过基于斩波的脉冲发生器组件产生微能量的脉冲激光,分别使用脉冲宽度测量组件与功率测量组件进行采集、软件分析,计算微能量值及通过比对给出待标定能量计的修正系数,计算机自动控制。结果表明,该方法获得的脉冲激光波形稳定,脉冲宽度测量不确定度为0.08%,激光功率测量不确定度为0.25%,实现了对0.1 pJ～1 mJ的激光能量进行准确复现和传递。     

三坐标激光非接触测量技术在武器系统测量领域的应用

为实现某武器系统核心部件的自动精确测量,依据通用三坐标测量系统设计原理,研制了一套激光扫描自动测量系统。本文首先介绍了测量系统的组成;然后从激光测量头测量原理、电路原理和气路原理等三方面介绍了系统的工作原理;通过建立理想测量模型和实际测量模型,给出了测量坐标系与用户坐标系的转换关系及利用标准件进行系统参数标定的方法;最后,通过建立准刚体误差数学模型,对系统误差进行了分析、计算。测量结果表明,该系统单点测量精度优于7μm,球面度测量精度优于22μm。     

基于CCD传感的激光粒度测试技术研究

颗粒测试在工业生产和科学研究中涉及的领域非常广泛,常用的颗粒粒度及其分布的测试方法是激光粒度测试法,其具有测试精度高、测量速度快、重复性好和可测粒径范围宽等突出优点。CCD传感器有灵敏度高、分辨率高、噪声小和较大的动态范围等优点,其作为激光粒度仪的探测器提高光强分辨率的应用已经很普遍了。为提高测量精度,通过对CCD传感技术的研究,应用图像处理的方法来设计光电探测器,搭建了基于米氏散射原理的激光粒度测试系统。实验结果表明,用CCD传感器采集光散射图像,再对图像进行处理,D50与D10误差在6%之内,D90误差在1%之内,降低了测量的重复误差。     

A simple technique for quickly measuring the spot size of Gaussian laser beams

A simple and accurate technique for measuring the spot size of Gaussian laser beams by scanning the beam with an opaque ribbon is proposed. The usefulness of this technique is verified experimentally.