商用快速定氧探头在铅锌冶炼生产中的应用

 为探索铅锌冶炼炉渣氧势快速测量的方法,以某铅冶炼炉为对象,应用商用定氧探头对炉渣氧势进行测量。测量过程中,电势与温度信号的响应时间为10~15 s,测量时间控制在20 s之内;且其氧势范围lg P_O2为-11.37~-10.32,即P_O2为10^-6.37~10^-5.32 Pa。对空冷和水淬两种取样方式下的炉渣中主要元素进行分析,同时基于铅冶炼炉内主要反应的标准吉布斯自由能变与温度T的关系,以及吉布斯自由能变与氧势的关系,制作氧势图,分析铅、铜、锌以及铁等金属元素分离所需的氧势条件,结果表明商用定氧探头所测得的氧势条件与氧势图中的理论分析结果吻合。     

气浮探头气膜流场的有限元数值模拟

建立了气膜流场中气体流动的数学模型,在提出了一系列假设条件的前提下,得到了气膜间隙中气体流动的控制方程,即简化的纳维尔-斯托克斯方程及边界条件;采用有限元法对气膜流场进行了有效的数值模拟计算,初步实现了根据外负载的要求来确定气浮探头装置的性能参数.     

光纤探头式测色系统设计

在单色仪的色度测量中,为减少光源对物体直接照射所受外界的干扰,将光纤探头作为光能的收集与传输部件引入测色系统中.该系统利用高压汞灯作光源测试特征波长,系统的测色波长误差小于0.3 nm(国际对测色波长误差要求小于0.5 nm).实验结果表明,这种测色系统波长精度高,并有良好的重复性.由于光纤对光谱的非线性衰减的影响而使颜色的测量产生畸变,通过光纤输出端光场的场强分布函数使色度测量得到校正.为了分析系统的测色效果,通过对标准色卡的颜色测定,并与标准值相比较,结果表明,色坐标误差指标小于0.01.本系统可用于颜色检测的实际应用中.     

复杂工件内部缺陷超声柔性探头检测数值仿真

根据相控超声波一维阵列柔性探头聚焦原理,针对复杂表面不锈钢工件的内部缺陷检测,基于CIVA无损检测仿真软件,建立了上表面为半径150 mm的圆弧曲面、下表面含有三角形槽和圆形槽的复杂工件模型,分别以10 mm×10 mm分层缺陷及直径2 mm贯穿孔缺陷检测为例,定性及定量地比较了声束偏转及单点聚焦2种聚焦模式在缺陷检测上的区别.结果表明单点聚焦模式可以较好地获得缺陷在定位、定量及定性方面的信息,声束偏转聚焦模式仅能获得缺陷在定性方面的信息,采用2种聚焦模式结合的检测方法,可以获得较好的缺陷检测效果.     

投弃式海流剖面仪探头流场数值模拟

 以三维Navier-Stokes方程为控制方程,结合k-ε两方程湍流模型,采用隐式有限体积法对投弃式海洋剖面仪（XCP）探头进行数值模拟,分析XCP探头周围流场的分布情况。根据XCP探头周围流场分布,对探头的运动特性,重点是探头的头部和尾翼流场进行分析。研究表明,在探头迎流前端小于10cm处,流体层流边界层发展为湍流边界层,因此探头头部的弧线型设计对于保证探头获得稳定的下落速度作用至关重要,探头尾翼虽然会减小下落速度,但有利于保证探头稳定的垂直下落姿态。研究结果验证了模拟计算方法的准确性,同时为同类探头的优化设计提供了参考依据。     

投弃式海流剖面仪探头流场TRPIV测量

 投弃式海流剖面仪(eXpendable Current Profiler,XCP)探头是最新型的投弃式海洋环境剖面测量探头,在海洋调查、科学研究以及军事上有着重要应用。XCP探头在海水中的姿态直接影响海流测量精度,因此试验研究探头水下姿态对投弃式海流测量技术发展有重要意义。本文通过搭建试验装置,应用高时间分辨率PIV(Time Resolution Particle Image Velocimetry,TRPIV)技术在室内低速循环水槽测量了XCP探头水平截面的二维瞬时流场和平均流场。分析了不同旋转速度比及雷诺数对流场的影响,进而根据马格努斯效应分析了XCP探头受到的侧向力。试验结果表明,探头受到的侧向力与旋转速度呈正比关系,并且随雷诺数的增加探头受到的侧向力也增加了。据分析结果可知,实际工作中探头穿越不同的海流层下落时受到变化的侧向力作用,并导致其在海水中以倾斜状态下落。试验结果可为XCP探头在下落过程中倾斜情况的估计提供参考和依据。     

Monte-Carlo仿真酒精特征波长光子在皮肤中的传输规律及光纤探头设计

用蒙特卡罗(Monte-Carlo)方法研究酒精特征波长的光子在皮肤组织中的传输规律,从而确定酒精光谱的最佳检测距离,为应用近红外光谱进行人体酒精无创检测提供理论依据。通过建立皮肤4层结构模型,确定了在酒精特征波长(1694nm、1735nm、2266nm、2308nm)下该模型的光学参数。利用Monte-Carlo方法对该模型仿真可得到结论:1694nm、1735nm波长光子的最佳检测半径为650μm,2266nm、2308nm波长光子的最佳检测半径为450μm;半径在200～1000μm之间时,出射点的光子密度随检测半径的增加呈幂函数形式递减,检测到的光子数随检测宽度的增加大致呈线性递增。利用上述结果,设计了用于人体酒精无创检测的光纤探头,选用TE制冷型的InGaAs检测器作为光子检测器。     

光源线宽对推挽式光纤传感器的影响

一般干涉型光纤传感器的信号臂和参考臂臂长差较大,为增强混合效率,必须采用窄线宽激光器作为干涉光源,成本较为昂贵。而采用推挽式探头设计结构,由于两臂等长可以降低传感器对激光器线宽的要求,采用普通的激光光源就可以满足要求,拓展了系统的实用性。     

无接触喷水式超声检测探头

针对大直径（大于100mm）的钢管的超声探伤的需要,结合直接接触法和喷水耦合法两者的优点,研发了一种磨损小、耦合稳定、灵敏度高、调试简单、易于操作者使用的无接触喷水耦合式超声检测探头。     

亥姆霍兹线圈磁场均匀性的研究

为了探究亥姆霍兹线圈空间磁场均匀区域的大小、形状及范围,利用FD-HM-I型亥姆霍兹磁场测定仪及其所配备的高灵敏度毫特斯拉计传感器探头,探测了亥姆霍兹线圈轴截面上有限元磁场的大小,以两线圈中心连线的中点为坐标原点,建立坐标系,根据线圈的对称性,得到了亥姆霍兹线圈空间磁场均匀区域的大小、形状及范围.由于毫特斯拉计传感器探头的体积小、分辨率高,因此,该传感器适用于物理实验中弱磁场的测量,用它探测磁场准确度较高,误差较小。