基于振弦式传感器的测频系统设计研究

为确保监测振弦式传感器数据采集的准确性,提出了一种用多周期测频的方法,来实现振弦式传感器频率的测量.同时设计出了具体的硬件电路,系统硬件分为3个模块单元:温度补偿电路、测振电路、激振电路、应用AT89C52单片机来达到对多周期测频方案的实现、实用电路,该电路具有的特点为:测频范围宽和测量精度高等,并且应用AT89C52...     

光纤光栅传感器对预应力锚索的受力监测

预应力锚索的受力状态监测特别是锚索内应力分布的监测是目前工程领域一大难题。本文提出将准分布式光纤布拉格光栅（FBG）内嵌至锚索材料-钢绞线中心丝的技术,以实现对其受力状态及应力分布进行监测。基于此技术,结合FBG监测原理和锚索锚固理论,以锚索锚固长度、FBG布设位置及数量为主要变化参数,设计了FBG自感知钢绞线材料并将其浇筑于钢管内作为锚索模型试件;并对FBG自感知钢绞线材料进行张拉标定试验和钢管锚索拉拔试验。张拉标定试验表明,内嵌于钢绞线中心丝材料中的准分布式FBG传感器成活率为100％,应变灵敏度集中在0.0012,应变-波长的拟合度皆超过0.999。拉拔试验结果表明,内嵌式FBG传感器可有效监测全长粘结型锚索轴力分布规律;且传感器可实现对锚固段、自由段应力传递规律的定点监测;为锚索浇筑长度的设计、张拉应力的补充提供了计算依据。     

砂土介质中多类型土压力盒标定试验

针对厂家给出的土压力盒标定系数K值与实际岩土工程中土压力盒K值之间存在误差的问题,进行了多类型土压力盒标定试验,并结合各类型土压力盒工作原理分析其在相同埋设环境下的差异及其产生原因。选取3类具有代表性的土压力盒(振弦式单膜土压力盒、振弦式双膜土压力盒、电阻应变式土压力盒),采用砂标法对其进行标定试验,将试验所得K值和厂家给定的K值做对比分析,并依据试验结果提出线性拟合公式,给出砂土介质中各类土压力盒的标定系数。结果表明:振弦式土压力盒砂标K值小于厂家提供K值,差值在50%左右;电阻应变式土压力盒砂标K值大于厂家提供K值,差值在3倍左右。     

公交车安防数据的远程采集系统设计

为了全方位远程地采集公交车安防信息,确保其运行安全,采用无线射频模块和红外、烟雾及门磁传感器完成了系统硬、软件的设计.传感器采集到的数据通过串口传输给无线射频模块.烟雾传感器防止公交车火灾的发生,门磁和红外传感器防止盗窃.现场测试结果表明,该系统能够准确有效地处理和传递来自传感器的信号,已应用于公交车辆安防控制系统中.     

磁通量索力传感器的研究进展

磁通量索力传感器(Elasto-Magnetic force sensor,EM sensor)作为一种非接触式测量的传感器，与其他索力传感器相比，具有长期稳定性与可靠性好、耐久性高、使用寿命长的突出优势，在预应力拉索的索力监测上应用广泛。本文对磁通量索力传感器的工作原理、发展脉络及研究热点进行阐述，对该技术工程应用的状况与面临的难题进行总结，并对传感器的技术发展趋势进行讨论与展望，以期为相关领域的研究人员在磁通量索力传感器应用及技术上的研究提供参考。     

FAST望远镜观测项目管理系统框架设计

500 m口径球面射电望远镜(FAST)是中国正在贵州建设的重大科学工程,目标是建成世界上最大的单口径射电望远镜。本文阐述FAST望远镜的自身特点和FAST观测管理系统的基本框架,归纳总结FAST的观测流程,并结合国内外不同望远镜的观测项目管理模式,提出适用于FAST的观测项目管理系统的总体架构,为FAST以后的观测提供技术支持。     

FAST背架样机刚度实验分析

五百米口径球面射电望远镜(Five hundred meter Aperture Spherical radio Telescope, FAST)将会成为世界上最大的单口径射电望远镜.FAST有三个创新性的工程概念,其中之一就是提出了主动反射面的概念.背架结构是反射面单元中连接主索网和面板的支撑结构.三种方案的背架结构样机已经设计和制造出来:单层弦支结构、单层网架结构和空间三角锥网架结构.三种样机的刚度实验,分别进行了不同背架结构在相同外力荷载下的实验位移变形比较,背架结构在外力荷载下位移变形的实验值和仿真值比较,以及在不同温度荷载下位移变形的比较.实验得到了背架样机的刚度特性,验证了仿真的设计和优化,也对FAST 背架原型设计提供了参考.     

管道缺陷漏磁检测中巨磁阻传感器应用研究

磁性传感器在无损检测中已经有了很大的应用，与传统的磁性传感器相比，巨磁阻传感器有着灵敏度高、可靠性好、测量范围宽、体积小，价格低等优点．本介绍了漏磁检测及巨磁阻传感器的原理，设计了巨磁阻传感器阵列，以及基于PC104的数据采集装置，实验结果表明，系统可以检测到管道壁上的微小缺陷。     

A distributed optical fiber bi-directional strain-displacement sensor

Abstract A distributed optical fiber strain-displacement sensor is developed, which consists of an optical fiber gauge of strain-dis-placement and an optical time domain reflectometer (OTDR). The operational principle is the modulation of fiber loss in OTDR, i. e. thestrain and displacement in monitoring position are obtained from the bending loss of optical fiber bonded on the optical fiber gauge of strain-displacement. After examining the strain and displacement in the cantilever and the micro displacement rack respectively, the result indi-cates that the distributed optical fiber gauge of strain-displacement can monitor strains or displacements in different sensitive lengths. Thekey technique for measuring bi-directional strain-displacement is the pretreatment of bending of the freely suspended optical fibers, whichcan be identified with OTDR by inserting time delay optical fiber.     

基于光纤光栅传感器的变压器储油柜油位计研究

常规电力变压器储油柜油位采用电信号传感器进行监测,传感器信号易受变压器高电压、大电流等复杂电磁环境的干扰,针对上述不足,研究了一种基于光纤光栅传感器的变压器储油柜油位计,即光纤光栅油位计.该光纤光栅油位计主要由光纤光栅传感器和C型弹簧管组成,利用光纤光栅对应变的传感特性、液体压强与液位高度的关系实现储油柜油位的监测,是一种能有效提高变压器稳定运行的非电量监测方法.结果表明:光纤光栅油位计中心波长偏移量与储油柜油位变化呈良好的线性关系,线性拟合度均值为0.9996,灵敏度均值为4.7472 pm/dm,能够满足变压器储油柜油位的监测要求.     

从阿雷西博到中国天眼射电望远镜：工业革命的接力

 阿雷西博305 m口径射电望远镜在中国天眼（FAST）建成以前，曾经是世界最大的地面天文学装置，它创造了多项世界第一，例如参加阿波罗登月计划，发现首个地外行星，首次发现脉冲星双星系统并间接证实爱因斯坦预言的引力波存在，精确测定水星转动周期，实施雷达精确研究地球电离层的无线电传输特性等。阿雷西博于2020年12月意外倒塌，震惊了全世界。探究其建设背景和意义、取得的主要成就，对比中国大科学工程FAST的特色之处，介绍FAST的创新设计、工程建设方面的特点和科学探测上取得的主要成果，借此窥视中国科技的前进步伐。从科技史角度提出，FAST作为第四次工业革命的产物，预示着一个新时代的来临。     

桥梁结构动态应变监测信息的分离与提取

对工作应变传感器和温度应变传感器的数据进行了对比分析,利用能量谱比指标将监测系统输出的原始应变数据按照温度、应力和测量噪声3种类型在频域中进行分类,分别确定了温度变形与结构应变的分界频率.提出了一个多分辨递阶方法,可将3类不同信息分离并提取出由结构应力导致的应变信息,在分离信息基础上考察了干扰部分和温度应力部分对疲劳评估的影响.研究结果表明,2个分界频率值对同类桥梁有较强的参考价值,提出的算法具有多分辨和递阶的特征,适合于海量应变数据的压缩与预处理,便于在结构健康监测系统软件中集成.虽然变温变形部分的能量很大,但其对疲劳评估产生的误差很小;而干扰信息虽然能量很小,但对疲劳评估产生的影响很大,其主要原因是干扰信息使得应力应变中提取的应变幅发生偏移.     

基于光纤光栅传感器的混凝土梁应变检测

介绍了一种基于光纤光栅传感原理的光纤应变传感器和其测量混凝土内部应变的原理。采用GSYD-B型光纤光栅应变测量仪,利用FBG对混凝土内部应变进行了测量。通过加载条件下与应变片对比试验,验证了光栅传感器具有良好的可靠性。结果表明,这种新型光纤传感器显示了良好的传感性能,能够监测混凝土内部应变状态,发挥出成活率高、绝对值测量和寿命长等优势。     

Highly stretchable,sensitive and wide linear responsive fabric-based strain sensors with a self-segregated carbon nanotube (CNT)/Polydimethylsiloxane (PDMS) coating

Flexible strain sensors have received increasing attention with the development of wearable electronic devices. However, integrating wide strain detection range, high sensitivity while maintaining relatively wide linear response range for such sensor system still remain a challenge. A fabric based flexible sensor (S-CNT/PDMS-F) was designed and fabricated, and the sensor can simultaneously achieve high sensitivity, wide linear response and strain detection range by combining self-segregated carbon nanotube (CNT)/polydimethylsiloxane (PDMS) composites and elastic medical bandage. It has been observed that this new sensor system can achieve a high sensitivity with a gauge factor of 615, a large linear responsive range of 0–100% strain (R² ?= ?0.993) and a wide strain detection range of ～ 200%, which is superior to almost all the reported CNT/PDMS flexible strain sensors. Compared to the similar fabric based strain sensor system deploying non self-segregated structure (C-CNT/PDMS-F), our S-CNT/PDMS-F demonstrates higher electrical conductivity and lower electrical percolation threshold and response time of 55 ?ms, as well as more stable and repeatable performance under cyclic loading conditions. The capability of the sensors in monitoring physiological activities and weight distribution has also been demonstrated.     

悬梁式磁流体惯性传感建模及输出可控性分析

提出在传统悬臂梁传感器结构中引入纳米功能材料磁流体,基于磁流体的磁粘可控特性,实现悬臂梁传感器的输出可控性.重点为建立其传感数学模型并进行运动分析,求得动态函数表达式,借助仿真数值方法得到传感模型中的幅值比与阻尼比、频率比的关系曲线,并对传感器可控性进行分析.结果表明,通过改变磁流体的粘度可实现传感器的输出可控性,最终实现宽量程传感测量,研究得出采用二脂基磁流体,选取激励电流为1.2A时磁流体传感量程可放大超过10倍.     

差动式传感器在大跨度混凝土斜拉桥监测中的应用

介绍了大跨度混凝土斜拉桥监测的现状、差动式传感器的工作原理,以及应变及温度监测方案的确定原则.作为工程实例,以某刚建成大跨度混凝土斜拉桥为背景,给出了大桥某天24小时的应变及温度监测结果,最后对差动式传感器的性能进行了分析.     

A wireless magnetic sensor for localizing in-vivo medical micro-devices

In order to measure the position and orientation of in-vivo medical micro-devices without the line-of-sight constraints, a wireless magnetic sensor is developed for an electromagnetic localization method. In the electromagnetic localization system, the wireless magnetic sensor is embedded in the micro-devices to measure alternating magnetic signals. The wireless magnetic sensor is composed of an induction coil, a signal processor, a radio frequency (RF) transmitter, a power manager and batteries. Based on the principle of electromagnetic induction, the induction coil converts the alternating magnetic signals into electrical signals. Via the RF transmitter, the useful data are wirelessly sent outside the body. According to the relation between the magnetic signals and the location, the position and orientation of the micro-devices can be calculated. The experiments demonstrate the feasibility of localizing in-vivo medical micro-devices with the wireless magnetic sensor. The novel localization system is accurate and robust.     

基于无线射频传感器的检测仪表设计

为克服传统油水井参数采集方法中存在的操作复杂和精度低等缺点, 设计了一种基于无线射频技术的新 型检测仪表, 详细阐述了该检测仪表的设计原理与方法。 所封装的无线射频传感器包括负责油水井数据采集 的传感器模块(压力、 电流)和将油水井参数写入至 RFID 射频卡内的 RFID 读写模块。 本检测仪表系统结构简 单, 工作稳定可靠, 数据采集精度满足要求, 改变了传统的采集数据模式。 利用该仪表采集数据, 可大幅减少 工作人员的工作量, 提高工作效率, 得到较好的启用效果。 因此表明, 所设计的无线射频传感器检测仪表是有 效的。     

多分量地震监测系统AETA的感应式磁传感器磁棒研制

根据多分量地震监测系统AETA的技术需求, 完成一种感应式磁传感器的研制和工业化实现。通过分析电磁扰动的监测需求, 确定感应式磁传感器磁棒的各项设计参数, 并提出较优材料选取以及结构设计方案。磁棒的设计指标为0.1 Hz~10 kHz, 工作温度范围为40~130℃, 监测的磁场强度范围为1~1000 nT, 灵敏度大于20 mV/nT@(0.1 Hz~10 kHz)。测试结果表明, 研制的磁传感器满足AETA的性能要求。该传感器已成功地投入应用, 正在大区域规模化布设。     

变频空调压缩机电机高频参数的提取

为了分析变频空调中压缩机电机对变流器产生的传导电磁干扰(EMI)的传播特性的影响,建立了考虑输入线对地电容的压缩机电机高频等效电路模型。基于电机阻抗频率特性测量和最小二乘法拟合,提取了电机高频参数。仿真分析了各高频参数对传导EMI的影响,确定了绕组中性点对地电容是最灵敏的参数。通过在电机三相输入端和接地线间施加脉冲电压激励,比较了响应电压波形及频谱的仿真和测量结果,对模型进行了验证。结果表明:该电机高频模型及其参数提取方法是有效和准确的。