基于WSAN的道路积水监控系统的设计与实现

强降雨及城市排水系统的老化,使得城市道路低洼处积水严重,对市民人身安全、财产、路基、城市交通产生不容忽视的影响。针对该问题,采用无线传感器/执行器网络（WSAN）技术,设计了道路积水监控系统。该系统分为传感/执行层、网络层和应用层三层。传感/执行层的传感器节点使用超声波传感器采集积水信息,执行器节点使用执行器水泵进行排水;网络层网关及汇聚节点使用ZigBee网络和GPRS网络相结合来实现传感/执行层与应用层之间的数据双向传输;应用层服务器储存采集的道路积水信息,调用百度地图API将实时信息显示在web端,并通过网络层发送指令控制积水区域内的执行器水泵动作,实现闭环控制。该系统能够简洁有效地实现道路积水信息的实时共享,可以实现及时排水,具有实际的应用价值。     

内电场与光催化性能调控

光生载流子的高效分离是提升光催化反应效率的重要步骤.近年来,内电场作为提高载流子分离效率的内在驱动力而成为光催化材料研究领域的热点之一.本文综述了国内外通过内电场调控光催化性能的研究动态和主要成果.内电场不仅是电子和空穴分离的内在驱动力,而且影响半导体材料费米能级的变化及载流子浓度分布,进而调控了光催化材料导带和价带的弯曲程度及载流子迁移路径.光催化材料内电场的产生机制主要有铁电材料极化、p-n异质结/多晶结、极化表面、晶面间及非线性光学材料内电场等方式,这些方式有效地提高了光生载流子的分离效率,降低电子和空穴复合的几率,从而进一步提高其光催化性能.最后,本文对构建内电场的未来发展趋势进行了展望,并强调了利用先进物理技术并结合理论计算方法来表征内电场的分布及作用的重要性.     

基于准各向同性股线的管内电缆导体的弯曲和扭绞力特性分析

高温超导管内电缆导体(CICC Cable-in-Conduit Conductor)在高磁场和大型磁体(如加速器和未来的聚变能装置)中具有广阔的应用前景,为使其能够承受大的洛伦兹力并在低温下能够工作,高温超导CICC需要有较高的机械稳定性和热稳定性。本文分析了基于准各向同性股线(Q-IS Quasi-Isotropic Strand)的CICC的力学性能,包括弯曲半径、扭转节距和临界电流之间的关系,采用模拟计算的方法得到了CICC在弯曲、扭转载荷及其复合载荷作用下的应力分布以及临界弯曲半径和临界扭矩,所得的临界弯曲半径和临界扭矩对大型磁体在高磁场和低温电流引线下的应用具有重要意义。     

SnO2掺杂对(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1-xSnx)O3无铅压电陶瓷介电弛豫与电性能的影响

采用固相烧结法制备了(Ba0.85Ca0.15)(Ti09Zr0.1-xSnx) O3(BCZTS)无铅压电陶瓷.研究了不同含量SnO2(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08)对BCZT无铅压电陶瓷相结构、压电性能、介电性能和铁电性能的影响,并利用XRD、SEM、准静态d33测试仪等表征样品.结果表明,所有样品均为单一钙钛矿结构.当掺杂x=0.02时,(Ba0.ss Ca0.1s)(Ti0.9 Zr0.1-xSnx) O3无铅压电陶瓷材料的综合性能优异:d33 =553 pC/N,kp=49;,εr～ 7474(l kHz),tanδ～1.5; (lkHz),Pr=6.06 μC/cm2,Ec=2 kV/cm,利用Curie-Weiss定律对该实验结果进行拟合,发现x=0.02的样品的介电弛豫特征更为明显.     

智能柔性悬臂梁的动力学建模研究

对带有压电陶瓷作动器和传感器的平面智能柔性梁进行了有限元动力学建模。采用Euler-Bernoulli梁模型,在考虑平面梁压电效应的基础上,考虑了大变形和非线性变形,进行了有限元离散;基于Lagrange方程建立了带压电元件的智能柔性悬臂梁的电-结构耦合动力学有限元精确模型,并将本文模型和一般不考虑压电元件质量和电势能模型的仿真结果进行了对比,结果表明:两种模型得到的一阶固有频率最大相差31.8%,响应振幅也有较大的差异。因此,在工程动力学建模中,不能忽略压电元件的质量和电势能。本文所建立的电-结构耦合动力学模型能更加精确地反映实际应用中智能柔性悬臂梁的动力学特性。     

点群6mm一维六方准晶压电材料中含螺型位错的电弹性场分析

根据点群6mm一维六方准晶压电材料反平面问题的一般方程,得到其含螺型位错时应力场和电场的解析解。利用复变函数的方法,得出材料中裂纹与螺型位错在相互作用时的应力场解析表达式,所得到的解析解可以退化为已知材料的理论解。通过数值算例表明:离螺型位错越近,力场和电场值越小,反之越大。通过研究螺形位错与裂纹的相互作用为讨论一维六方准晶压电材料的裂纹顶端发射位错和裂纹钝化奠定了理论基础。     

星载痕量气体差分吸收光谱仪非均匀性校正研究

星载痕量气体差分吸收光谱仪是一种大视场天底观测方式的成像光谱仪,采用面阵CCD探测器。在成像光谱仪空间维的每列探测像元存在响应非均匀性,会在观测的遥感数据中引入仪器相关的高频光谱结构。星载痕量气体差分吸收光谱仪的像元响应非均匀性的校正需要考虑两个因素：光谱弯曲效应和大视场。基于此,提出来一种像元响应非均匀性校正方法。结果表明,光谱图像的光谱弯曲和像元响应的非均匀性得到了有效的校正,去除了光谱图像中的高频光谱结构。     

混合激励纵振换能器的研究

纵振式换能器是水声领域中不可或缺的一类中频段换能器,本文以超磁致伸缩材料Terfenol-D和压电陶瓷材料PZT作为驱动元件设计混合激励纵振式换能器。利用ANSYS有限元软件建立了有限元模型,对换能器的电声参数进行了优化,并制作一宽带混合激励纵振式换能器,实验测得的换能器与仿真的结果较为吻合,实测换能器的最大发送电压响应为145dB,其工作频带为4kHz-16kHz,频带内发送电压响应起伏为±4.5dB。     

原子力显微技术研究ZnO纳米棒的压电放电特性

在原子力显微镜的接触扫描模式下,研究了半导体ZnO纳米棒的压电放电特性.采用两步湿化学法制备沿c轴择优生长的ZnO纳米棒阵列;利用镀Pt探针接触扫描ZnO纳米棒获得峰值达120 pA电流脉冲,脉冲持续时间可达30 ms,电流脉冲与纳米棒的形貌存在对应关系.镀Pt探针与ZnO纳米棒接触形成肖特基二极管,I-V特性研究表明放电的ZnO纳米棒压电电势必须大于03 V,以驱动肖特基二极管并输出电流;放电时肖特基二极管的结电阻达吉欧(GΩ)量级,是影响压电电势输出的主要因 关键词： ZnO 纳米棒 压电放电 肖特基接触     

基于光学调制的离焦探测技术

通过对常用离焦检测技术的分析,提出了一种基于空间光学调制的离焦探测新方法。该方法利用压电陶瓷驱动变形镜对会聚光束进行调制,在准焦位置放置针孔(或狭缝),通过针孔(或狭缝)的调制光束被光电探测器接收,经相关检波后获得离焦信息。测得的离焦信息包含离焦量和离焦方向,且离焦信号电压与离焦量呈线性关系。搭建了实验装置,利用100 Hz的正弦信号对光束进行调制,检波后得到了焦前4 mm到焦后2 mm范围内的电压信号,结果与理论推导相符。该技术适用于圆对称光束及非圆对称光束的离焦检测,尤其适于具有柱面镜光路结构、需要快速、准确测量x和y方向离焦量的强激光领域。