PVD薄膜传感器的振动疲劳裂纹监测可行性研究

为确定将离子镀膜技术制备的物理气相沉积(PVD)薄膜传感器用于监测振动疲劳裂纹的可行性,开展了以PVD薄膜传感器和2A12-T4铝合金试验件为对象的研究。通过有限元仿真分析确定了试验件易产生裂纹的位置,并通过离子镀膜技术完成了PVD薄膜传感器的制备。对比了不同表面处理状态试验件的共振频率与振动幅值的变化和疲劳强度,应用显著性分析方法分析了制备PVD薄膜传感器的过程对基体振动响应特性的影响。使用逐步加载法对不同表面处理状态的试验件进行了振动疲劳试验,并对其疲劳强度进行了对比。进行了2A12-T4铝合金试验件的振动疲劳裂纹初步监测试验,对制备有PVD薄膜的试验件的指定点电位差进行了测量。研究结果表明:PVD薄膜传感器的制备过程不会对基体振动响应特性和振动疲劳性能产生不利影响;PVD薄膜传感器与基体具有良好的损伤一致性;PVD薄膜传感器适用于普通基体的振动疲劳裂纹监测。     

三维超声阵列风速风向测量方法

针对传统时差法测风精度受超声波传播时间测量精度直接影响的问题,提出了一种基于空间超声波传感器阵列及波束形成算法的三维风参数测量方法。使用一种新的一发多收的空间超声波传感器阵列结构,利用波束形成算法空域滤波,实现了增强期望信号、抑制干扰、提高测风精度的效果,仿真实验结果表明:在信噪比为5 dB时,所提方法几乎能达到100%的测量成功率,且信噪比越大,测量成功率越高,均方根误差越小。搭建了硬件实验平台对所提测风方法进行实验验证,结果表明:在允许结构误差和设备误差的前提下,所测风洞中的风速为6.363 7 m/s,与机械式测风仪所测结果6.443 m/s仅相差0.079 3 m/s,初步验证了所提方法的工程可行性。所提方法可为测风方法的探索提供一种新思路。     

光纤传感技术在煤矿瓦斯、火灾隐患监测预警中的应用研究进展

综述了煤矿通防灾害防治中激光甲烷传感器、激光一氧化碳气体传感器、光纤高灵敏度风速传感器以及光纤分布式传感器等的研究进展。煤矿生产空间范围大、设备数量大、种类多,需要海量传感数据,激光和光纤传感器具有高性能、空间分布式连续监测等独特优势,已逐步成为矿用传感器的技术发展趋势。     

基于ZigBee技术的无线传感器网络在海洋生态环境监测中的应用研究

针对海洋生态环境监测平台中通信线缆易腐蚀、易破损、布线繁杂等问题,设计了一种基于ZigBee技术和嵌入式平台的海洋生态环境监测系统,通过无线传感器组网的方式构建应用于海洋台站或者浮标的小型无线传感器网络,实现了监测平台内部主控制器和多传感器的无线数据传输。长期实验结果表明,该无线传感器网络传输数据稳定、可靠,为海洋生态环境监测工作提供了很大的便利,具有一定的实践意义。     

非接触式磁致伸缩扭转导波传感器研制

针对钢管非接触式扭转导波检测的需求,基于Wiedemann效应设计了一种新型导波传感器,该传感器由永磁铁、回折线圈和屏蔽层组成.首先,采用ANSYS仿真软件研究了钢管中静态偏置磁场分布,并分析了传感器的工作原理,通过实验验证了传感器在钢管中激励和接收扭转导波的可行性.然后,分析了检测信号中噪声信号的产生原因,利用铜皮作为屏蔽层对回折线圈轴向段激励产生的周向动态磁场进行屏蔽,提高了检测信号的信噪比.接着,通过实验研究了传感器的频率特性,结果表明传感器的最佳激励频率与回折线圈的设计频率一致.最后,将传感器应用于钢管缺陷检测,结果表明该传感器能够识别出横截面积损失3%的周向刻槽缺陷.     

无线传感器骨干网络路由算法

针对当前无线传感器骨干网络路由算法无法平衡能耗和数据传输之间的矛盾, 导致无线传感器骨干网络路由的数据传输时延较大, 无线传感器网络吞吐量较小的不足, 以提高无线传感器网络整体性能为目标, 设计一种新的无线传感器骨干网络路由算法. 首先分析无线传感器网络的工作原理, 并建立相应的路由模型; 然后引入机器学习算法对无线传感器骨干网络路由中的无线传感器节点能量进行实 时预测, 选择能量大的无线传感器节点进行数据传输, 构建能量消耗最小的无线传感器骨干网络路由; 最后与其他无线传感器骨干网络路由算法进行对比测试. 测试结果表明, 该算法的无线传感器骨干网络路由能耗较小, 无线传感器网络数据传输可靠性高, 加快了无线 传感器网络数据传输速度, 无线传感器骨干网络路由整体性能明显优于其他对比算法.     

基于FFT的互感式电流信号检测装置的设计

为解决对电路中电流信号的实时监测及谐波分析问题,利用传感器技术设计出一套高精度基于FFT( Fast Fourier Transform) 的互感式电流信号检测装置。该装置可对环路电流信号进行非接触式测量,硬件电路包括互感式电流传感器和检波电路,软件部分以STM32 为主控制器,对信号进行傅立叶变换得到频率和幅度信息。这种以微处理器为核心的测量装置可以实现测量自动化和功能多样化,在工业领域具有一定的应用价值。经实验检测,该系统的频率分辨率可达到1 Hz,幅度分辨率可达到0． 5 mA,测量电流信号频率误差小于2% ,幅度误差小于5%。     

气敏材料Zn2 SnO4的制备及其特性测量的实验研究

为解决实验内容方法陈旧,制备气敏元件的性能指标无法满足实际测试要求的问题,对半导体气敏材料的制备及其气敏特性测量进行了实验研究,从而提高元件的性能,并使实验内容满足本科教学更加贴近科学研究前沿的需求。通过采用溶剂热法制备了三元金属氧化物Zn2 SnO4气敏材料并对其性能进行了系统测量,并将该实验内容应用于电子功能材料实验的开放性创新实验中。结果表明,基于Zn2 SnO4材料的气敏元件对HCHO 气体表现出优异的气敏特性。通过该实践过程,使学生掌握一种合成纳米材料的新方法,了解材料表征方法,该项目的实施有利于学生提高科研素质和创新能力的培养。     

无线传感器网络时间同步技术进展

无线传感器网络是由大量部署在无线环境中的传感器设备构成的网络,无线节点间的协同操作要求网络节点维护共同的时间,时间同步是无线传感器网络支撑技术;针对传统分类方法中不能有效体现时间同步算法特点的问题,从信息交换是否存在反馈角度对现有时间同步算法进行了重新分类,同时对同步算法的进展情况作了详细描述;新的分类方法能够有效体现算法同步精度和同步能耗等特性:反馈式时间同步机制在同步精度和同步能耗上都要高于非反馈式时间同步机制;最后总结了现有时间同步算法的缺陷并展望了未来时间同步技术的发展方向。     

基于倾角传感器的MC法优化设计60Co辐射屏蔽装置

实验室自主研发“葫芦娃”机器人在完成自动换装过程中需要倾角传感器对机械臂转动角度进行实时反馈。针对电子元器件耐辐照能力较弱的情况,本文为倾角传感器设计辐射屏蔽装置,利用MCNP程序建立屏蔽装置模型,通过对5个面的辐射通量分析,通过优化各面铅的厚度,减小整个屏蔽体的重量,研究开散热孔对屏蔽体整体性能的影响以及辐射衰减与距离之间的关系,初步验证了本文设计的辐射屏蔽装置作为高辐射场下屏蔽γ射线的模型所具有的合理性。