基于ZigBee的煤矿井下甲烷浓度检测系统设计

针对传统煤矿井下甲烷浓度采用工业总线检测方法的不灵活和存在盲点等问题,本文提出了一种基于ZigBee的煤矿井下甲烷浓度检测系统。系统采用ZigBee协议栈构建无线传感器通讯网络,该网络的终端节点感知和采集矿井甲烷的浓度,并将浓度数据通过无线传输至协调器,协调器再经过串口传输到地面的监控中心。详细介绍了检测系统的软硬件设计,并对系统进行了测试验证。     

微波辅助对生物溶液超滤过程的影响

为验证微波场强化植物提取的膜超滤假说机理,以聚醚砜超滤膜为研究对象,以膜通量为考察指标,结合膜和黄芪饮片显微结构的扫描电镜(SEM)表征,讨论了微波辐射对黄芪水提液超滤过程的影响。结果表明,驱动压力相同,微波辅助超滤30 min时,膜通量下降到初始值的57.36%,且膜表面观察不到凝胶层;而常规超滤30 min,膜通量已下降到初始值的30.29%,且膜表面覆盖一层约20μm的凝胶层。说明微波辐射能够减弱浓差极化现象,促进膜超滤过程中的物质传递。     

表面张力系数随氯化钠离子浓度的变化规律实验研究

液体表面张力系数是表征表面张力大小的重要物理量,它的存在可以解释物质处于液态时所特有的许多现象。本文使用拉脱法测定不同浓度氯化钠(Na Cl)溶液的表面张力系数,实验结果表明表面张力系数伴随Na Cl浓度的增加而变大。     

Effective electrodeposition of Co-Ni-Cu alloys nanoparticles in the presence of alkyl polyglucoside surfactant

The effect of alkyl polyglucoside (APG) surfactant on the electrodeposition Co-Ni-Cu alloys nanoparticles has been investigated. In a typical electrodeposition experiment, it was found that as prepared Co-Ni-Cu alloys nanoparticles characteristics, such as size homogeneity, density, dispersion on the electrode substrate and the chemicals composition, depended strongly on the concentration of APG used in the reaction as well as the applied deposition potential. For the case of chemicals composition, low APG concentration (below CMC) was found to be effective for the preparation of excellent composition of the nanoalloys. Meanwhile, for the case of size homogeneity, density, and dispersion on the surface, high APG concentration (above CMC) and high deposition potential were preferred. It was also found that, at concentration above the CMC, the APG surfactant showed a metals ions deposition inhibition characteristic that caused increasing in the electrodeposition overpotential of the entire metals ions, namely cobalt, nickel and copper. As the result the copper was found to place a high percentage in the nanoalloys deposits. Owing to its simple procedure in controlling the composition and the nanoalloys growth characteristic, present approach should find a potential application in preparing Co-Ni-Cu magnetic nanoparticles for used in currently existing applications.     

基于DOAS的低浓度SO_2在线监测技术研究

传统的差分吸收光谱(DOAS)算法对于短光程、低浓度的气体测量存在较大的误差。为了提高测量精度,将基于差分吸收光谱技术的浓度反演算法应用于烟气SO_2的在线监测中。在DOAS算法的基础上,设计了基于最小二乘法的SO_2浓度计算方法,同时为了节约测量成本,使用短光程和低精度光谱仪进行测量,对低浓度SO_2气体进行了光谱测量和浓度反演实验。实验结果表明,在低浓度0~10-6的量程内,测量值的绝对误差在2/106左右,相对误差在5%以内,测量结果较稳定。该算法在短光程下对低浓度的SO_2气体具有较高的测量精度,可以准确、快速地实现SO_2气体的在线测量。     

矩形微槽道纳米流体饱和沸腾临界热流密度特性

针对纳米流体在微小尺度传热领域的应用,在常压下对微槽道中纳米流体的流动沸腾临界热流密度进行实验研究。分别以体积浓度为0.2%、0.5%的水基Al2O3纳米流体为工质进行试验,研究不同质量流速、槽道尺寸以及体积浓度等因素对沸腾CHF的影响。对比水为工质实验结果,表明:槽道尺寸、质量流速对于水-Al2O3纳米流体和纯水的CHF影响一致。其它参数一定的工况下,纳米流体CHF比纯水大,且随着纳米流体体积浓度增大,出口壁面过热度会增大。最后介绍一个微槽道沸腾CHF的预测模型,在评价其不足的基础上提出一个关于CHF的预测公式,与实验数据进行对比,验证该公式的适用性。     

不同环境温度下工艺参数对扩散吸收式制冷机的性能影响

外界环境温度对扩散吸收制冷循环有重要影响,以四台相同结构的扩散吸收式制冷机为基础,用实验的手段研究了不同环境温度下,氨水溶液灌装浓度、充注压力、输入功率等工艺参数对扩散吸收式制冷机性能的影响。得出了实验样机在各工况下的最优工艺参数;研究发现随环境温度的升高,样机的最佳灌装浓度下降,而最佳输入功率和最适宜充注压力升高。可为扩散吸收式制冷机根据环境温度选择各工艺参数提供一定的依据。     

基于TDLAS技术的CH4气体检测与温度补偿方法

CH₄气体的精准检测对防止矿井瓦斯爆炸,确保安全生产至关重要。目前基于可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）存在因温度变化导致气体浓度测量误差较大。探究了基于TDLAS的CH₄气体检测系统与温度补偿方法,分析温度对CH₄气体吸收谱线的影响,通过算法补偿模型消除环境温度对CH₄气体检测的影响。依据TDLAS技术原理及相关理论,对系统发射单元、吸收池、信号接收单元、数据处理单元进行设计,搭建了基于TDLAS技术的CH₄气体浓度检测系统,实验检测了不同环境温度（10~50 ℃）时0.04%CH₄气体浓度,分析温度变化对CH₄气体在波长为1.653 μm处吸收谱线强度和半宽度的影响。为消除温度对CH₄气体检测的影响并提高补偿效果,采用粒子群优化算法（PSO）优化BP神经网络（BPNN）的最佳权值和阈值,建立CH₄气体的PSO-BP温度补偿模型,克服了BP神经网络收敛速度慢、易陷入局部最优的缺点。结果表明：（1）基于TDLAS的CH₄气体检测浓度随环境温度升高而下降,整个实验温度内相对误差范围为4.25%~12.13%,不同环境温度下CH₄气体检测浓度与温度之间的关系可用一元三次多项式表示;（2）CH₄气体的吸收强度和半宽度随着温度的升高而下降,与温度变化之间的关系为单调递减函数,温度对CH₄气体吸收谱线强度的相对变化率大于吸收谱线半宽度的相对变化率,CH₄气体吸收谱线的强度更容易受温度变化的影响;（3）BP神经网络和PSO-BP模型测试样本的绝对平均误差（MAE）分别为12.88%和1.81%,平均绝对百分比误差（MAPE）分别为2.3%和0.3%,均方根误差（RMSE）分别为15.96%和2.69%,相关系数R2分别为0.980 6和0.999 6。通过建立PSO-BP温度补偿模型,补偿效果大部分分布在±1.0%的误差范围内,MAE,MAPE,RMSE和R2等评价指标均大幅度提升,对提高TDLAS技术在矿井CH₄的精准检测具有一定的参考意义。     

基于气体浓度定量的嗅觉刺激器优化设计

现有的基于磁共振测量的嗅觉刺激器,通过调节嗅剂液体浓度的方法可以实现不同浓度的嗅觉刺激,但随着实验进行,受到嗅剂挥发以及实验环境（温度、湿度、气流量）变化的影响,很难确保输送至鼻腔的嗅剂气体浓度的稳定性,进而影响实验结果的准确性．本研究对本实验室前期开发的嗅觉刺激装置进行改进,实现了气体浓度精确定量．改进后的嗅觉刺激器主要分为三个部分：控制系统、反馈系统和气路系统．控制系统主要实现气路系统的送气控制和嗅剂气体浓度调节;反馈系统则负责对气体浓度进行测量;气路系统则在原有基础上添加活性炭装置,降低无关因素干扰．装置改进之后,不同气路切换时间为75.2 ms,比原装置减少了1 s,有效提高刺激精度．实验结果显示,气体浓度调节前,300 s内乙醇、吡啶、乙酸戊酯嗅剂气体浓度分别下降6.7%、71.4%、79.2%,嗅剂气体浓度短时间内发生较大改变．加入气体浓度调节功能后,当气体浓度下降至目标浓度的90%时,可通过调节气泵电压改变嗅剂气流与空气气流比例,从而调节嗅剂气体浓度至目标值,其中吡啶、乙酸戊酯用时13 s．     

Relations between site percolation thresholds

By decomposing certain lattices into two sublattices, and examining at percolation threshold the structure of their infinite clusters, an approximate relation between p _c ⁰ , of the original lattice and p _c ¹ , of the sublattice is established: p _c ⁰ (p _c ¹ )^1/2. It is conjectured that an inequality always holds: p _c ⁰ (p _c ¹ )^1/2, and heuristic arguments are given to substantiate it. By similar considerations good estimates forp _c of certain correlated percolation problems are also obtained.