基于超声波和云测试的油井液面测试系统研究

针对目前油井液面深度测试系统测量范围小、误差大、稳定性低的缺点,提出了基于声波法测动液面原理,利用时间序列分析技术、新息自适应卡尔曼滤波技术来实时检测回波信号,进而实现对油井液面深度的高精度测量和噪声处理;选用FPGA和云测试技术成功实现了油井液面深度测量系统的远程化和网络化。基于云测试的油井液面远程监测系统目前已在油田生产现场通过测试,测试结果表明,系统稳定,算法实时、高效,动液面深度测量误差小,测量精度高,能满足实际工程应用。     

定点液面指示仪的研制

深低温定点液面指示系统在自动控制液面、液面监视等方面均有广泛应用.将定点液面计与连续液面计配合使用,对提高后者的精度、校正等尤有长处. 据文献报道,半导体二极管(或三极管)及渗炭玻璃电阻均可作为深低温温度计.利用相似之原理,可将它们选作定点液面计的探头.简言之,将探头通以适当大小的恒定电     

激光空泡在近自由液面运动特性的实验研究

采用激光技术聚焦击穿液体产生空泡,利用高速摄像系统开展激光空泡与自由液面的相互作用的实验研究。实验研究发现,空泡与自由液面之间的无量纲距离对水下空泡的脉动特性和自由液面的水冢现象存在影响。通过大量实验总结了无量纲距离与空泡半径、空泡脉动周期、自由液面水柱的最大高度和产生水冢时间的相互关系。实验表明无量纲距离越小,空泡脉动周期越短,自由面的水冢现象越明显。同时统计出了在不同无量纲距离范围内所出现的5种不同水冢现象的规律。研究内容为空泡与自由液面相互作用的理论提供了实验依据。     

基于NI myDAQ数据采集器的表面张力系数测量系统

基于NI myDAQ数据采集器、应变式力传感器和位移传感器,用LabVIEW设计和制作了拉脱法测液体表面张力系数的实验系统,该系统可完整定量地记录液面拉破前后液面高度和液体表面张力的变化过程,液面高度测量精度达到0.01mm,表面张力测量精度达到10-5 N.用该系统测量了水、乙醇及其混合液体的表面张力系数,发现随着乙醇体积分数的增加,表面张力系数呈非线性递减,且液膜可拉伸长度也非线性减小.     

部分充液贮箱自由液面塌陷的数值研究

本文利用基于有限体积法的VOF方法模拟部分充液贮箱中液体的输送过程,根据数值计算结果可以获得出流过程中贮箱自由液面塌陷夹气时的液面高度和液面塌陷的过程,将数值计算结果和试验结果进行了比较,验证了该方法的有效性。通过对计算结果进行分析,本文获得了液面塌陷时流场特征和塌陷原理,为防塌陷装置的设计提供指导。     

煤层气井液面的光纤测量技术

分析了煤层气井液面在测量中使用的传统方法可能遇到的问题,提出了光纤非本征型珐珀干涉仪(EFPI)用于测量煤层气井液面的发展方向。针对煤层气井设计了光纤EFPI传感系统,并模拟煤层气井液面给出测量方案,准确地测出液面位置,解决了煤层气井液面的测量难题,测量系统中传感器光学腔长变化的相对误差为1.48%,测量精度1μm,相比传统的电学测量方法,更加安全有效。     

三角形毛细管内毛细现象的数值模拟

从弯曲液体的表面张力出发,研究了三角形毛细管内的毛细现象.利用Matlab数值模拟,讨论了不同形状液面下竖直方向的表面张力,液面上升高度与边长之间的关系,毛细管内液柱上升的速度等相关问题.结果表明,首先相同的口径下,三角形毛细管内液面上升高度要比圆形毛细管大;其次讨论液面上升速度时,必须要考虑摩擦力的影响,才能与实际情况一致.     

光学方法对润湿效应形成弯曲液面的理论及实验研究

利用光学方法对润湿效应下的弯曲液面进行了研究.当准直、扩束的激光垂直入射到弯曲液面上时,其反射图样中心为一圆形暗场,周围为明场的光强分布,暗场大小与入射光束所覆盖的液面面积有关.当入射光束直径较小时,反射图样中暗场尺寸较大.随着入射光束直径增大,暗场区域变小.根据液面形成机理,从几何光学角度对这一现象进行了研究和分析,得到了弯曲液面高度随距离变化的解析关系式,并与Yong－Laplace方程进行了比较,实验和理论符合较好.     

水泵吸水池后台阶流动的自由液面的试验研究

本文利用激光片光源的方法,对后台阶来流的水泵吸水池自由液面进行了测量,得到了不同工况下自由液面高度的平均分布图,并与实际拍摄结果进行了对比,结果非常吻合;试验结果表明台阶高度、进口来流速度和淹没深度的变化对吸水池自由液面的波动产生重要的影响.     

液滴冲击无限大液面过程的边界元模拟

液滴冲击液面现象在自然界和工农业生产中极其普遍,如雨滴冲击水体表面、喷淋冷却及高温液滴破碎等。本文采用理想小可压缩势流模型,利用边界元方法对液滴冲击同种液体的无限大液面现象做了数值模拟研究,同时考虑到了重力和表面张力的影响。本义所采用的边界元方程在计算过程中可以忽略其弱奇异性。     

GaAs光电阴极激活后的表面势垒评估研究

根据阴极制备过程中单独Cs激活和Cs-O交替激活两个阶段产生的光电流的峰值比,结合对电子穿过表面单势垒和双势垒后能量分布的理论曲线,提出了一种评估NEA GaAs光阴极表面势垒参数的新方法.利用该方法研究的结果完全符合双偶极层模型理论,并且和对实测阴极电子能量分布曲线拟合的结果非常一致.该方法简单、有效,在不增加测试手段的前提下,丰富了对NEA GaAs光电阴极激活效果及表面特征评价的方法和途径. 关键词： GaAs 光电阴极 表面势垒 能量分布     

GaAs光电阴极激活时Cs的吸附效率研究

从NEA GaAs光电阴极的激活光电流曲线发现,当系统真空度不很高时,在首次Cs激活阶段,表面掺杂浓度较低的阴极材料,其光电流产生需要的时间也较长.同时,随着系统真空度的提高,这种时间上的差异又变得不再明显.该现象表明,Cs原子在阴极表面的吸附效率同表面层掺杂浓度以及系统真空度之间有直接的联系.为定量分析这种关系,本文根据实验数据建立了Cs在阴极表面吸附效率的数学模型,利用该模型仿真的结果同实验现象非常符合.该研究对进一步开展变掺杂阴极结构设计和制备工艺研究具有重要的价值和意义. 关键词： GaAs光电阴极 吸附效率 真空度 表面掺杂浓度     

基于安卓平台的糖尿病监护系统的研究及实现

基于目前针对糖尿病的研究主要集中在健康管理及血糖浓度监测方面,在糖尿病病情控制方面并不乐观的现状,设计开发了一套能够实时监护老年患者注射药物情况的远程家庭医疗系统。该系统由智能检测硬件系统,手机客户端和WEB信息管理端组成,不仅可以解决独孤老人时常忘记注射胰岛素的问题,也有利于解决我国老年患者糖尿病监护难的问题,同时也能提醒青壮年实时携带注射针剂盒,缓解糖尿病并发症的发生。通过实时实验测试,该糖尿病监护系统可靠、稳定,且具有良好的实际应用价值。     

Friction anisotropy of the surface of organic crystals and its impact on scanning force microscopy

The transverse component of the friction forces acting on the tip of an atomic force microscope scanning on the surface of an organic crystal was monitored as a function of the scan direction. The relation between friction and the crystallographic system is disclosed, revealing that the symmetry of the friction phenomenon is dictated by the direction of the prominent corrugations of the crystal surface. It is also illustrated that molecular-resolution images can be collected through the monitoring of the motion of the tip in a transverse direction with respect to the scan direction.     

高氧压下氧化物薄膜同质和异质外延的RHEED实时监测

我们自行研制了具有三级差分气路可以在高气压下工作的RHEED系统(High-pressure RHEED),并利用本系统实时监测了(001)SrTiO3基片上SrTiO3:Nb、Ba0.5Sr0.5TiO3、YBa2Cu3O7单层薄膜,及Ba0.5Sr0.5TiO3/SrTiO3:Nb双层膜的生长过程.研究结果表明当镀膜室氧压高达21Pa时该系统仍然可以正常工作,并且能够获取较清晰的衍射图样.通过分析衍射图样我们发现,所有这些薄膜都是外延生长且晶体质量良好,但薄膜生长模式及表面平整度受沉积条件影响较大.在真空下薄膜基本上以层状模式生长,具备纳米级光滑的表面,且其表面平整度并不因膜厚的改变而变化;而在10Pa量级氧压下薄膜更倾向于以岛状模式生长,膜表面平整度较差,并且随膜厚的增加粗糙度上升.此外对多层薄膜而言,底层薄膜的表面和结构直接影响到顶层薄膜的质量和品质.     

基于QDOAS的多轴差分吸收光谱测量对流层HCHO的研究

由于甲醛在大气光化学反应中的重要性及其对环境、气候和人类健康的危害,监测、有效控制甲醛浓度已经成为一件刻不容缓的要事。目前传统的监测多局限于基于化学方法、色谱法的室内监测,或是室外较小范围的监测,室外大范围的大气中的甲醛监测往往为人们所忽视。为了有效监测大气中大范围的甲醛（HCHO）浓度,建立了地基MAX-DOAS观测系统,与主动DOAS观测系统相比,该观测系统不受光源和反射装置限制,平台搭建简单,测量范围广。2018年在合肥地区(117°17′E, 31°90′N)夏季开展了基于地基MAX-DOAS的外场连续观测实验,结合新一代光谱处理软件QDOAS利用DOAS算法的非线性最小二乘拟合反演甲醛（HCHO）的斜柱浓度,并通过大气质量因子（AMF）将甲醛（HCHO）的斜柱浓度转换为柱浓度,并分析了7月份的观测数据,结果表明,低仰角下甲醛的差分斜柱浓的值较高,说明,对流层甲醛主要集中在接近地表的位置。从实验数据还可以看到,二氧化氮与甲醛的变化趋势基本一致,说明大气中的甲醛与机动车排放或是工业排放出的的氮氧化物（NO₂等）在大气的源与汇过程中具有一定的相关性。通过地基MAX-DOAS测量数据与OMI观测值的比较发现,二者的变化趋势具有良好的一致性,且相关系数为0.518 9,并分析了OMI观测值偏低的原因。研究结果表明,地基MAX-DOAS系统不仅可以对区域污染的演变进行研究,也为甲醛的测量提供了一种实时、快速的监测手段,为分析大气甲醛的来源提供了一种新的解析手段,为验证卫星观测数据提供了一种有效的手段。     

基于流媒体技术的风力发电机全景监测虚拟现实系统研究

在工程监测中,通过虚拟现实技术进行预警、侦测或巡检等,可在保证人身安全的情况下,对设备状态进行监测并判断;目前多数虚拟现实开发技术存在需要大量存储和分析数据的问题,采取流媒体技术可以很好的解决数据量的问题,但采用具有流媒体功能的软件开发的虚拟场景没有很好的临境感,而全景技术能够使人从各个角度获得直观的立体感,能够解决场景临境感差的缺陷;将流媒体技术与全景技术结合建立风力发电机的全景漫游监测系统,实现了对风力发电机的监测,得到了很好的效果。     

光学薄膜膜厚自动控制系统的研究

介绍了一种利用光电极值法同时控制规整膜系和非规整膜系的方法,利用VC++编写程序实现对光学监控信号的采集、处理及停镀点的自动判断,实现了规整膜系和非规整膜系膜层厚度的自动控制.并利用该膜厚自动控制系统实验制备了规整膜系和非规整膜系多层膜,实验结果表明：利用该系统镀制的薄膜重复性良好,且光谱曲线和理论光谱曲线吻合较好.该系统解决了非规整膜系的监控问题,由计算机控制膜层的停镀点,排除了人的主观因素对薄膜的性能及其制备的重复性产生的影响,提高了薄膜镀制的重复性和成品率.     

Polarization interferometer as a proximity sensor

A simple interferometric phasemeter which can be used as a proximity sensor is described. It is based on the measurement of the phase shift between the p- and s- components of a field caused by the processes of attenuation in total internal reflection. The role of the interferometer is to restore the p- and the s- components from the resultant totally reflected field, with minimum amplitude and phase distortions and to let them interfere. The phase shift as a function of the attenuation of the total internal reflection can be determined from the interference signal. The interferometer is of a common path polarization shearing type, consisting of Rochon beamsplitter and a linear polarizer. An experiment for measuring the distance between glass plane surface and a plane attenuater made of Si mono-crystal is described. A good agreement between theory and experiment for separations less than 300 nm is observed. This device can be applied in research and metrology. After further modifications, the optical system could be used for proximity sensing, surface geometry control, variable optical retarders, contamination monitoring, etc.     

GaN光电阴极表面势垒对电子逸出几率的影响

针对GaN光电阴极表面势垒对电子逸出几率的影响问题,应用玻尓兹曼分布和基于Airy函数的传递矩阵法计算了GaN光电阴极的电子逸出几率,发现电子逸出几率主要由I势垒决定,II势垒对电子逸出几率的影响有限.利用自行研制的GaN光电阴极激活评估实验系统,测试了透射式GaN光电阴极样品的激活光电流.实验发现,Cs单独激活引起电子逸出几率的显著增加,而Cs单独充分激活后的Cs/O交替激活对电子逸出几率的影响有限.理论计算结果与激活光电流测试结果一致,其原因是Cs单独激活对降低真空能级的贡献远大于Cs/O共同激活.