聚酰亚胺/聚乙烯醇湿敏材料性能对比分析

湿度是仓储、民爆等领域一个重要的环境参量,湿敏材料感湿特性直接决定了传感器本身的性能优劣。选择光纤湿度传感器最常用的两种湿敏材料聚酰亚胺和聚乙烯醇作为研究对象,通过在光纤布拉格光栅表面涂覆两种不同的湿敏材料,分别对传感器的灵敏度、响应时间、长期稳定性进行测试。实验结果显示:涂覆聚酰亚胺的湿度传感器线性度可达99.98%,灵敏度为5.4 pm/%,响应时间为9.7 min,最大波长偏移量为5.6 pm;涂覆聚乙烯醇的湿度传感器在相对湿度60%~90%的高湿范围内具有更高的灵敏度,因此更适于高湿环境下的湿度测量。     

基于氧化铝陶瓷的无线无源湿度传感器的制备和测试

通过湿度感应技术与近场电磁耦合原理相结合,构成了基于氧化铝陶瓷的无线无源湿度传感系统。此传感器包含叉指电容与电感线圈构成的LC谐振电路和由聚酰亚胺薄膜构成的湿敏结构。当聚酰亚胺薄膜吸收水分子后,聚酰亚胺和水组成的复合体系的介电常数发生变化,导致LC电路的谐振频率发生改变,通过读取天线将传感器频率信号读取出来。搭建湿度测试平台对传感器进行测试,结果表明传感器的谐振频率随着密闭环境中空气湿度的线性增大而呈线性减小的趋势。当湿度从50%RH变化到88%RH的时候,传感器谐振频率从113.712 1 MHz变化到92.311 5 MHz,灵敏度为0.545MHz/%RH。     

超声场作用下污泥对流干燥过程的数值模拟

为了有效预测超声场作用下污泥对流干燥过程中内部湿分迁移规律,基于非平衡态热力学理论,建立了超声场与热风联合作用下污泥对流干燥热质传递过程的数学模型.模型中考虑了超声作用对污泥孔隙率、渗透率及湿扩散速率的影响,以及污泥内部声压梯度引起的物料液相湿分渗流.对不同超声声能密度及对流温度作用下污泥内部湿度场分布进行数值模拟.模拟结果表明,超声作用有效加速了污泥干燥的湿分迁移速率,且当超声作用密度与热风温度、风速等外部传质条件相匹配时,才能发挥超声作用的最佳强化能力,达到最优的干燥效率.     

光纤传感应力检测的相似模拟实验

为定量化研究矿山相似材料模型的岩层移动规律,采用光纤Bragg光栅传感器、百分表和光学全站仪等多种测量手段,建立了基于光纤Bragg光栅传感器的模型应力应变检测系统,模拟采场上覆岩层由于采动引起的移动变形过程。实验室搭建3 m×1.15 m×0.2 m的采场上覆岩层移动的相似材料模型,几何相似比1∶200,模型中埋入3个不锈钢封装和6个醋酸乙烯封装光纤Bragg光栅传感器,1个陶瓷封装的温度光纤光栅传感器用以温度补偿,模型共架设14个百分表和6条全站仪测线。实验结果表明,光纤传感器对模型开挖过程中的应力状态变化形成了监测,光纤传感器的波长漂移量与相应岩层的垮落形态密切相关;模型实际岩层运移影响了光纤传感器波长漂移量曲线的变化,在岩块断裂时引起的FBG04的最大波长漂移量为1 504.24 pm;实验所用的不锈钢封装传感器的平均灵敏度为32.53 pm/mm,醋酸乙烯封装传感器的平均灵敏度为56.32 pm/mm,醋酸乙烯封装的光纤Bragg光栅传感器平均灵敏度是不锈钢封装的1.73倍。     

用于高空气象探测的聚酰亚胺薄膜湿敏电容研究

设计制作了一种基于MEMS技术,可应用于高空湿度探测的薄膜湿敏电容.电容采用三明治结构,聚酰亚胺薄膜作为湿度敏感层材料,金作为上、下电极.测试结果表明,在15%RH~95%RH的全量程范围内,湿敏电容的合格率≥80%,灵敏度约为0.29pF/%RH,线性误差<1.5%RH,湿滞较小,响应时间小于4 s,温度系数好,具有良好的长期稳定性.研究表明,制作的湿敏电容综合指标良好,适合批量生产,可以满足高空气象探测要求.     

FBG蒸发式湿度计研制及其响应特性研究

随着工农业生产等领域对湿度的准确、实时监测要求越来越高,进一步创新湿度监测技术具有重要的实际意义.基于干湿球湿度测量原理与光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)感温原理,提出了一种新型的FBG蒸发式湿度计,通过试验率定,研究了其在不同纱布套厚度下的感湿性能.结果表明:FBG蒸发式湿度计在包有两层纱布套的情况下感湿性能最稳定,干湿球系数A平均值达到0.001116.随后通过试验验证了其用于环境湿度监测的可行性.开展了FBG蒸发式湿度计在不同湿度差下的阶跃响应试验研究,结果表明:FBG蒸发式湿度计具有良好的响应特性,在湿度差为20%RH～60%RH下,响应时间为26～50s.FBG蒸发式湿度计的响应特性在其本质上不受所处环境湿度值的影响,在高湿环境下稳定性高.FBG蒸发式湿度计具有抗电磁干扰、精度高、误差小、响应时间短、高湿环境下性能稳定等突出优点,为现代化的湿度测量提供了一种新的手段.     

基于光纤光栅传感技术的沥青路面永久变形计算方法

为推广光纤光栅技术在道路工程中的应用,解决沥青路面结构内部应变和温度信息的监测及分析难题,提出基于足尺寸道路监测信息的永久变形计算方法.采用修正的Burgers黏弹性模型,建立了由多类型光纤Bragg光栅传感器组合的道路监测系统,获取了各埋设层内的最大压应变、温度以及车辆的动态加载时间等参数.实例计算表明,利用光纤光栅传感技术进行沥青路面永久变形计算是完全可行的.     

热塑性聚酰亚胺微电子薄膜的制备

以微电子业所急需的聚酰亚胺薄膜为背景，采用一种热塑性聚酰亚胺树脂（TPI），实验测定了聚合物溶液特性、干燥工艺及热拉伸性能。在化学环化过程中聚合物溶液粘度随时间逐步增大；15 h后粘度和重均相对分子质量及分布趋于稳定。薄膜溶剂舍量在干燥初期急剧下降，干燥速率随干燥温度升高而增大。TPI树脂表现出良好的热塑拉伸性能，当温度高于其玻璃化温度时，最大拉伸比随升温速率降低而增大，而随拉伸栽荷增加呈现出先增后降。TPI薄膜经拉伸处理后其力学性能得到明显提高，综合性能与日本钟渊TP-E薄膜相当。     

高温气流干燥氧化铝对流传热传质分析

基于两相流理论,提出了一个描述含湿氧化铝颗粒气流干燥过程的一维数学模型.模型考虑了干燥管内气固两相间的传热和传质、气固两相温度和含湿量的变化.利用Bird等所提出的努赛尔数经验公式对该气流干燥模型进行了数值计算,得到了含湿氧化铝颗粒在不同气流干燥条件下的干燥曲线.整个干燥过程的数值模拟结果与实验数据吻合得很好,可以用来预测含湿氧化铝颗粒的干燥湿度.另外,对固气比、气流温度以及气流速度对颗粒湿度沿干燥管高度变化的影响也作了计算和分析,结果表明固气比和气流温度对颗粒湿度的变化影响较大.低固气比、高气流入口温度,干燥过程颗粒湿度变化大,有利于颗粒干燥.而气流速度对颗粒湿度变化的影响则可忽略不计.     

高水分垃圾基元中温干燥特性的实验研究

通过在焚烧炉条件下对部分典型城市生活垃圾基元(湿办公用纸、土豆片和西瓜皮等)干燥过程的试验研究,获得了一系列干燥特性曲线,以及垃圾基元尺寸、干燥温度和基元种类等对干燥过程的影响。结果显示:增大垃圾基元的比表面积,可以有效提高垃圾的干燥速率;干燥温度由100℃提高到200℃时,所选几种垃圾基元的最大干燥速率都增加了2倍或2倍以上;湿纸板、湿纯棉布块和湿办公用纸在温度较低时,存在一定的恒速段;在实验温度范围内,西瓜皮的干燥过程中有明显的恒速段,湿木块则无明显的恒速段;土豆块、西瓜皮这类高含水率垃圾难以干燥,孔隙率较大的纸板、纯棉布块和含水率较低的树枝、木块比较容易干燥。     

新型高效湿度检测箱的研制

介绍了以AT89C52单片机为核心的湿度检测箱的硬软件组成和设计方法.为了提高湿度鉴定的工作效率,节省降湿时间,系统采用了干燥剂和环境降湿的双干燥通道,实现了湿度检测和控制的高精度.     

光纤陀螺光纤环Shupe效应的三维有限元模型

针对传统二维热致非互易光纤环模型的局限性,建立了光纤环柱面坐标三维计算模型,可分析光纤环径向、轴向和周向温度不均匀变化导致的热致误差速率和热致误差角度．采用有限元方法对光纤环三维物理模型进行数值仿真,定量分析由温度激励造成的热致误差速率和热致误差角度．开展了光纤环温度激励实验,对比仿真和实验结果,验证了光纤环三维物理模型的有效性．并将光纤环三维计算模型成功地应用于光纤陀螺（FOG）纤环瞬态特性检测方法所用的温度激励源设计．     

新型光纤高温高压传感器的研究

针对油井下温度、压力测试要求,研究了一种新型的光纤式温度压力传感器。传感器基于光纤Bragg光栅（FBG）和Fabry-Perot（F-P）腔传感原理,能同时检测压力和温度。F-P腔的压力系数远大于温度系数,并通过温度补偿保证传感器的测试精度。经实验室标定和测试,传感器压力检测的精度达到±0．5％F．S．,温度检测精度达到±0．5℃。对油井下的温度压力测试有重要意义。     

相似物理模型变形的光纤光栅传感器检测分析

为了定量化研究相似物理模型实验岩层变形过程,在3m平面应力模型上,安装光纤光栅传感器5个,通过对埋设在相似物理模型中的光纤光栅传感器的采集数据分析,研究了物理模型在微小变形和宏观移动过程中的光纤光栅传感器灵敏度,并与对应位置的百分表数据进行对比。实验结果表明,物理模型岩层变形量小于4.985 mm时,光纤光栅传感器能够准确反映岩层的移动变形情况,两者呈线性变化;变形量大于4.985 mm时,光纤光栅传感器的灵敏度会大幅降低,但其仍然能反映岩层的移动变形状态,研究对岩层变形测试技术的发展有积极作用。     

热泵干燥核桃的试验研究

利用热泵干燥设备,在不同干燥条件下针对大理去皮鲜核桃进行干燥,得出核桃的热泵干燥曲线和干燥速率曲线.结果表明,干燥温度和干燥介质的相对湿度是影响热泵干燥核桃的重要因素,根据核桃的干燥曲线和干燥速率曲线得到以下结论并进行了相应的试验研究:定色期干燥温度设定在40℃,湿度35%,并保持8~10h;后期温度设定在45℃,湿度45%,并保持30h;在此条件下干燥核桃不仅速率快且产品品质好.     

土壤失水干燥的动力学实验研究

对不同质地的土壤失水干燥的动力学过程进行了试验研究．结果表明，不同质地土壤失水干燥过程存在3个阶段：稳定失水阶段、快速失水阶段和土壤干燥阶段；设定干燥温度和土壤的初始含水率对失水干燥速率有较大的影响，设定温度越高，失水速率越大，土壤由湿变干越快，初始含水量越大，土壤由湿变干的时间越长；在同一的温度和初始含水量条件下，失水干燥速率与土壤质地无关；土壤失水干燥的动力学曲线可用二次多项式进行描述．     

丙烷储罐湿硫化氢腐蚀监测技术

钯合金膜氢传感器、恒电势仪、电脑等构成腐蚀监测系统.钯合金膜氢传感器的信号稳定、可靠,由氢传感器检测氢渗透的稳态电流密度,通过16MnR钢的腐蚀速率随稳态氢渗透电流密度变化的方程,计算设备内部湿硫化氢腐蚀速率.现场试验证明该监测系统可用于监测丙烷储罐的硫化氢腐蚀速率和评估设备的安全运行状态.     

木材红外干燥机理的实验研究

通过对木板多点温度、湿度及干燥速率等参数的测量,得到了干球温度、木板温度及干燥速率的变化规律。据此,推导了适合于全干燥过程的干燥速率的公式,并对木材干燥影响极大的升温速率问题也做了分析。     

钢带烧结料层的干燥氧化过程仿真

针对钢带烧结机内铬铁球团的干燥氧化过程，建立一套多尺度的欧拉-欧拉双流体数学模型. 基于收缩核模型计算单个球团的物理化学反应，模型预测结果与现场数据吻合.结果发现生球层的干燥可以分为两阶段:不均匀升速干燥阶段和降速干燥阶段. 在生球层底部，第二干燥阶段会出现干燥速率又升高的现象，此时湿核表面温度为383K. 而当湿核半径小于4.75mm后干燥速率又开始下降. 过湿区的最大水分质量分数为10.2%，比初始值高7.4%. 当铬铁球团的温度达到焦炭的燃点后，焦炭的氧化优先于磁铁矿. 生球层在烧结区出口的平均温度达到1698K，满足生产需求.     

超声场强化污泥对流干燥热湿耦合迁移过程的数值模拟

为理论上有效预测超声作用对污泥对流干燥过程的影响,基于非平衡热力学理论,建立了超声场作用下污泥对流干燥热湿耦合迁移过程的数学模型.对不同声能密度作用下污泥内部温度及湿度场分布进行数值模拟.结果表明,超声作用可以有效加速污泥内部的湿迁移过程,但超声强化效果随污泥厚度增大而逐渐减弱.此外,超声热效应使污泥温度有所升高,但污泥内部的温度梯度却略有降低,因此,污泥内部由温度梯度引起的湿分扩散并未因超声波作用而得到强化.