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基于温度不变点的涡流位移开关传感器设计与开发

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基于温度不变点的涡流位移开关传感器设计与开发

作者：刘大欢电子科技大学

学位级别：硕士

对于工程中的位移测量,常见的测量传感器有光栅位移传感器、差动变压位移传感器、电阻位移传感器、光电编码位移传感器、电涡流位移传感器等。其中电涡流位移传感器以其结构简单、非接触式、性价比高等优点广泛应用于检测位移、厚度、... 详细信息

对于工程中的位移测量,常见的测量传感器有光栅位移传感器、差动变压位移传感器、电阻位移传感器、光电编码位移传感器、电涡流位移传感器等。其中电涡流位移传感器以其结构简单、非接触式、性价比高等优点广泛应用于检测位移、厚度、缺陷等工程领域。但电涡流传感器作为一种电感式涡流传感器,对环境温度较敏感,故需研究并设计一种抗温性的涡流传感器,增强涡流传感器对环境温度的适应性。本文采用有限元仿真分析与实验验证相结合的方法,通过将涡流传感器的探头设计仿真、信号电路的分析处理、涡流传感器的信号数据采集等部分结合,系统地研究了基于电磁感应原理的涡流位移开关传感器设计方法,设计了一款新型涡流位移开关传感器。在保证测量精度情况下,该款涡流位移开关传感器较大程度地提高了涡流传感器的抗温性能。本文的主要研究内容如下:(1)基于特征磁信号的双线圈探头单元优化设计。建立了用于位移测量的双线圈探头有限元模型,研究了双线圈的几何结构参数及环境温度对特征磁差分信号的影响,在此基础上发现了在特定结构下的仿真输出磁信号随环境温度的变化趋势,验证了不同环境温度下的曲线交于一个区域的现象,该现象称为温度不变点现象。对温度不变点的区域位置进行进一步仿真分析,提出当涡流位移开关传感器的检测目标距离为10.0mm时,通过最小二乘降维和神经网络获取了线圈探头的最优结构参数。(2)涡流位移开关传感器系统设计与集成。提出了总体实验方案,根据第二章中线圈的最优参数,加工了涡流位移开关传感器探头,设计了双线圈输出信号调理电路,将仿真中特征点的磁差分信号转换为电压信号,并利用单片机通信技术对涡流传感器信号进行采集显示。最终完成了涡流位移开关传感器系统的集成。(3)高低温实验测试及误差分析研究。确定了高低温测试实验目标,通过已调试的高低温测试平台,完成了涡流位移开关传感器的线圈输出测试、电阻测试、激励电压测试等实验,为后续的高低温测试实验做好了准备。通过采集实验数据,研究分析了涡流位移开关传感器系统的开关性能,并对实验结果进行了全面的误差分析。

关键词：电涡流检测双线圈探头结构温度不变点幅值检波 BP神经网络

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金属-有机骨架材料用于废水处理

化学进展 2012年第9期24卷 1646-1655页

作者：童敏曼赵旭东解丽婷刘大欢阳庆元仲崇立北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室北京100029

废水中的各种有害物质常常具有生物毒性或致癌性,因此如何高效、节能地处理水体污染是一个亟待解决的重要问题。金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一种新型纳米多孔材料,具有种类多样性、结构可设计性与可调控性、高... 详细信息

废水中的各种有害物质常常具有生物毒性或致癌性,因此如何高效、节能地处理水体污染是一个亟待解决的重要问题。金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一种新型纳米多孔材料,具有种类多样性、结构可设计性与可调控性、高比表面积及良好的热稳定性等优点,已成为当前化学、材料学科的一个研究热点,在多个领域显示出潜在的应用前景,尤其是在分离方面。与气相分离相比,MOFs用于液相分离的研究较少。本文综述了近年来MOFs用于含有染料、药物、醇、芳香族化合物、重金属离子及其他离子的废水处理的研究进展,重点剖析了MOFs的孔结构、骨架电荷及功能性对分离效果的影响,并结合本课题组的研究工作,对这种新型多功能材料在水处理方面的前景和今后的研究重点作了展望。

关键词：金属-有机骨架材料废水处理分离构效关系

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地缘战略视角下印度莫迪政府南海政策研究

地缘战略视角下印度莫迪政府南海政策研究

作者：刘大欢海南大学

学位级别：硕士

南海问题是亚太区域甚至全球范围的热点问题之一。一方面是由于中国与菲律宾、越南等国在南海区域存在长期的主权纠纷和利益羁绊;另一方面则是南海区域地缘战略性的凸显,首先是南海具有丰富的油气资源,被称为“第二个波斯湾”,其次南海... 详细信息

南海问题是亚太区域甚至全球范围的热点问题之一。一方面是由于中国与菲律宾、越南等国在南海区域存在长期的主权纠纷和利益羁绊;另一方面则是南海区域地缘战略性的凸显,首先是南海具有丰富的油气资源,被称为“第二个波斯湾”,其次南海链接印度洋与北太平洋,其西部的马六甲海峡更是全球航运的黄金航道,再次伴随着中国崛起,南海是中国海洋战略的起点位置,搅乱南海就能够打乱中国海洋布局,遏制中国崛起速度,因此引起的了区域外大国对于南海问题的广泛干涉,其中以美、日、印三国在南海区域的活动最为积极。印度作为南亚国家,与中国毗邻而居,与中国一样是历史悠久的文明古国,同时也是发展中国家中的大国,双方在发展的道路上存在诸多的共同利益和合作空间,因而印度本应该与中国在国际社会中携手共进,为全世界全人类的和平稳定的发展做出贡献,但印度历任政府的南海政策选择皆不尽如人意,其中以莫迪政府的南海政策最为激进。基于地缘战略视角研究分析莫迪政府的南海政策选择,实现中印友好关系发展,缓解我国南海压力,是一个值得深入思考的课题研究方向。从地缘战略视角分析莫迪政府的南海政策,其重点是分析莫迪政府在南海区域的地缘利益诉求。本文首先梳理对印度南海政策的缘起及印度历届政府南海政策的演变进行梳理,为合理预测莫迪政府南海政策的未来趋势提供帮助,从地缘战略视角对莫迪政府的南海政策安排进行分析和解读,对莫迪政府在南海区域的战略诉求进行分析,得出印度在南海区域的地缘经济,地缘政治及地缘安全的诉求,分析莫迪政府南海政策对南海区域及印太地区所带来的地缘影响,对莫迪政府的南海政策进行合理性预测,最终提出关于应对莫迪政府南海政策的对策建议,包括强化与南海区域国家合作,以降低印度在南海区域的影响力;软硬兼施,两手应对印度的南海政策,一方面通过公共外交强化与印度省邦友好关系,另一方面在印度洋地区适度对印度给予地缘压力;最后强化自身实力才是应对印度莫迪政府南海政策的根本手段。

关键词：地缘战略莫迪政府南海政策

羧酸改性的UiO-66(Zr)膜用于硫化氢/甲烷混合物分离的计算研究（英文）

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2015年第8期23卷 1291-1299页

作者：王舒萌吴栋黄宏亮阳庆元童敏曼刘大欢仲崇立 State Key Laboratory of Organic–inorganic Composites Beijing University of Chemical Technology China Institute of Atomic Energy

A computational study was firstly performed in this work to examine the applicability of an acid-functionalized metal-organic framework(MOF), Ui O-66(Zr)-(COOH)2, in membrane-based H2S/CH4 separation. The results show that this MOF could be potentially interesting when being used as the pure membrane material for the separation of the mixture with low H2 S concentration. Further, the performance of 10 different mixed matrix membranes(MMMs) on the basis of the MOF was predicted by combing the molecular simulation data and the Maxwell permeation model. The results indicate that using this MOF as filler particles in MMMs can signi ficantly enhance the permeation performance of pure polymers. The findings obtained in this work may be helpful in facilitating the application of this promising MOF for practical desulfurization process of fuel gas.

关键词：复合材料膜分离混合物 H2S CH4 Zr 计算渗透性能

杂质对金属-有机骨架材料分离烟道气性能影响的分子模拟研究

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高等学校化学学报 2015年第2期36卷 316-324页

作者：王佳晨童敏曼单超肖刚刘大欢阳庆元仲崇立北京化工大学化学工程学院先进纳微结构材料实验室北京100029 北京石油化工工程有限公司北京100107 中国石油吉林石化公司吉林132022

采用分子模拟方法系统研究了杂质(水、O2和SO2)对5种金属-有机骨架材料(ZIF-8,NOTT-300,UiO-66(Zr),UiO-66-NH2和UiO-66-2COOH)的烟道气分离性能的影响,并探讨了其微观机理.结果表明,O2和SO2对这些材料的CO2/N2分离选择性影响不大;水对Z... 详细信息

采用分子模拟方法系统研究了杂质(水、O2和SO2)对5种金属-有机骨架材料(ZIF-8,NOTT-300,UiO-66(Zr),UiO-66-NH2和UiO-66-2COOH)的烟道气分离性能的影响,并探讨了其微观机理.结果表明,O2和SO2对这些材料的CO2/N2分离选择性影响不大;水对ZIF-8和UiO-66(Zr)的分离选择性影响不大,而对NOTT-300和UiO-66-NH2的分离选择性具有提升作用;UiO-66-2COOH对CO2的选择性有所降低.在干燥的环境下,UiO-66-2COOH的选择性最高,而在湿润的环境下,UiO-66-NH2的选择性最高.为捕获CO2的新型材料设计提供理论指导.

关键词：气体分离分子模拟烟道气选择性金属-有机骨架材料二氧化碳 CO2

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Zn_3-MOF用于硝基苯的高效荧光识别

化工学报 2015年第8期66卷 3248-3254页

作者：赵旭东张玉田黄宏亮刘大欢仲崇立北京化工大学有机-无机复合材料国家重点实验室北京100029

硝基苯(nitrobenzene,NB)可以对水体、土壤等生态系统及人体健康造成严重的危害。为了有效地识别和检测硝基苯,制备了一种微孔的荧光金属-有机骨架材料(metal-organic framework,MOF),Zn3-MOF。通过反应物浓度及比例的调节,反应时间相... 详细信息

硝基苯(nitrobenzene,NB)可以对水体、土壤等生态系统及人体健康造成严重的危害。为了有效地识别和检测硝基苯,制备了一种微孔的荧光金属-有机骨架材料(metal-organic framework,MOF),Zn3-MOF。通过反应物浓度及比例的调节,反应时间相对于前人工作缩短了一半。该材料在一系列常见有机小分子中的荧光响应结果表明,硝基苯对Zn3-MOF具有高效的荧光淬灭能力。进一步的系统研究发现,Zn3-MOF对硝基苯的浓度检测下限可低至10 mg·L-1,同时具有良好的再生能力。硝基苯对该MOF的荧光淬灭源自其与MOF骨架的π-π作用以及MOF配体向硝基苯的电子转移。这些结果表明Zn3-MOF是一种高选择性、高灵敏度的硝基苯荧光探针。

关键词：纳米材料硝基苯制备荧光再生

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纳微结构材料构效关系的计算方法研究

北京化工大学学报（自然科学版） 2015年第5期42卷 1-12页

作者：阳庆元郭翔宇刘大欢仲崇立北京化工大学化学工程学院有机-无机复合材料国家重点实验室北京100029

介绍了计算手段在纳微结构材料的设计及其应用性能研究方面的意义,并以金属-有机骨架材料为例,从分子力场开发、描述静电作用的电荷计算、材料结构表征与数据库的建立等角度,综述了近年来围绕纳微结构材料的计算方法开发及其在气体吸附... 详细信息

介绍了计算手段在纳微结构材料的设计及其应用性能研究方面的意义,并以金属-有机骨架材料为例,从分子力场开发、描述静电作用的电荷计算、材料结构表征与数据库的建立等角度,综述了近年来围绕纳微结构材料的计算方法开发及其在气体吸附分离与膜分离性能研究方面的一些重要进展。通过对现有计算方法的客观阐述与评价,提出了该领域亟待解决的一些问题,最后展望了计算化学在纳微结构材料研究领域的一些发展趋势。

关键词：纳微结构材料计算方法构效关系气体分离

金属-有机骨架材料用于去除天然气中H_2S的计算研究

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物理化学学报 2015年第1期31卷 41-50页

作者：许红童敏曼吴栋肖刚阳庆元刘大欢仲崇立北京化工大学化学工程学院先进纳微结构材料实验室北京100029 中国石油吉林石化公司吉林吉林132022

众所周知,天然气作为一种利用效率高的清洁能源,其需求量正与日俱增.但天然气中包含的H2S等有害气体会危害人类健康、腐蚀设备、污染生态环境等.为解决这一问题,寻找良好的H2S吸附剂,本文采用巨正则系综蒙特卡罗(GCMC)模拟方法,针对天... 详细信息

众所周知,天然气作为一种利用效率高的清洁能源,其需求量正与日俱增.但天然气中包含的H2S等有害气体会危害人类健康、腐蚀设备、污染生态环境等.为解决这一问题,寻找良好的H2S吸附剂,本文采用巨正则系综蒙特卡罗(GCMC)模拟方法,针对天然气中H2S/CH4混合气分离,对33种具有代表性的稳定金属-有机骨架(MOF)材料进行H2S选择性和工作容量(变压吸附(PSA)及真空变压吸附(VSA)过程)的筛选.结果表明,ZIF-80,Zn2-bpydtc,CAU-1-(OH)2,CH3O-MOFa最适用于本体系VSA过程的气体分离;而后两者最适用于PSA过程的气体分离.通过分析高选择性和高工作容量材料的结构特征,发现改性官能基团以及小孔作用的出现是影响选择性的关键因素,其中―Cl、―OH、―OCH3基团对H2S气体的吸附作用力最强.具有高的工作容量材料的特点是选择性高,对气体吸附作用力大,吸附位置多.基于筛选出的高选择性、高工作容量的稳定MOF材料总结出的强化H2S选择性及工作容量的一般性规律,为MOF材料应用于天然气脱硫提供了理论基础.

关键词： H_2S 金属-有机骨架天然气筛选分离

金属-有机骨架材料在气体膜分离中的研究进展

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化工进展 2015年第8期34卷 2907-2915页

作者：侯丹丹刘大欢阳庆元仲崇立北京化工大学先进纳微结构材料研究室北京100029

金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOF)由于具有高比表面积、大孔隙率、功能性孔道结构以及种类多样性等特征,在储气、分离、催化、载药和光学等领域受到重视。其中,制备纯MOF膜或基于MOF的混合基质膜(mixed matrix membrane... 详细信息

金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOF)由于具有高比表面积、大孔隙率、功能性孔道结构以及种类多样性等特征,在储气、分离、催化、载药和光学等领域受到重视。其中,制备纯MOF膜或基于MOF的混合基质膜(mixed matrix membranes,MMMs)并用于气体分离,被认为具有潜在的应用前景。目前为止,实验合成的MOF材料种类已有两万种,为了快速筛选出合适的MOF材料作为膜材料,计算化学的方法可以极大地缩减MOF膜的研究周期,并有助于指导实验合成高效膜分离材料。本文分别从计算和实验两方面介绍了MOF膜在气体分离中的研究进展,分析表明,MOF膜的研究总体上向功能性更强、稳定性更高的方向发展,但是利用计算方法建立MOF膜的构效关系还存在一定的难度。因此,建立MOF膜的结构与性能表征的新概念、新方法,并利用MOF膜的结构-性能关系指导实验合成高稳定性、低成本的膜材料将是未来MOF膜的发展方向。

关键词：金属-有机骨架材料膜气体分离计算化学