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热导式光纤Bragg光栅二氧化碳分析仪

热导式光纤Bragg光栅二氧化碳分析仪

作者：司兴登昆明理工大学

学位级别：硕士

在现代社会的生产和生活中,气体成分的检测具有非常重要的作用。气体分析仪的种类繁多,常用的有热导式气体分析仪、电化学式气体分析仪、红外线吸收式分析仪和气相色谱仪等。本文设计的热导式光纤Bragg光栅二氧化碳分析仪是把二氧化碳... 详细信息

在现代社会的生产和生活中,气体成分的检测具有非常重要的作用。气体分析仪的种类繁多,常用的有热导式气体分析仪、电化学式气体分析仪、红外线吸收式分析仪和气相色谱仪等。本文设计的热导式光纤Bragg光栅二氧化碳分析仪是把二氧化碳体积百分比含量不同的混合气体的导热换热能力的不同转换成了光纤Bragg光栅中心波长的不同移位量,并通过检测光纤Bragg光栅中心波长的移位量实现对二氧化碳体积百分比含量的测量。本文主要研究内容如下： 1)在热导式原理的基础上,利用光纤Bragg光栅对温度的敏感特性设计了一种测量二氧化碳体积百分比含量的光纤Bragg光栅传感器,并建立了光纤Bragg光栅波长移位量与二氧化碳体积百分比含量之间的数学关系。 2)完成了传感器各零部件的加工与组装,并对传感器做了密封和保温处理。 3)使用制冷恒温槽对传感器的光纤Bragg光栅和光纤光栅温度计进行了温度标定实验。采用matlab对实验数据进行分析拟合并计算出了光纤Bragg光栅的各项静态性能指标分别为：非线性误差0.54%FS,灵敏度8.3pm/℃,迟滞4.86%FS,重复性误差0.538%FS;光纤光栅温度计的各项静态性能指标分别为：非线性误差为0.625%FS,灵敏度9.5pm/℃,迟滞3.41%FS,重复性误差0.613%FS。 4)进行了传感器的测试实验。根据实验数据用matlab生成了光纤Bragg光栅中心波长和二氧化碳体积百分比含量之间的拟合曲线,从而实现了二氧化碳体积百分比含量的测量。

关键词：光纤Bragg光栅热导式二氧化碳波长移位分析仪

低应变率冲击荷载下节理花岗岩的动力响应规律

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岩土力学 2024年第6期45卷 1755-1762,1777页

作者：王智德司莹莹李杰钱梦凡安佳兴武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070 武汉市勘察设计有限公司湖北武汉430000

岩体中节理面的存在是引起冲击应力波衰减的主要原因,会造成爆炸能量的衰减及降低爆破效果。为探讨低应变率下不同节理倾角花岗岩在冲击荷载作用下的动态力学性质、应力波传递规律和能量传递规律,利用分离式霍普金森压杆(split Hopkinso... 详细信息

岩体中节理面的存在是引起冲击应力波衰减的主要原因,会造成爆炸能量的衰减及降低爆破效果。为探讨低应变率下不同节理倾角花岗岩在冲击荷载作用下的动态力学性质、应力波传递规律和能量传递规律,利用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,简称SHPB)试验装置对低应变率下3种不同冲击气压、4种不同倾角的节理花岗岩进行冲击试验。结果表明:(1)在含节理的岩样中,其峰值应力随节理倾角的增大呈下降趋势,随冲击荷载的增大呈上升趋势;(2)透射系数随节理倾角的增加先增大后减小,随冲击荷载的增大先减小后增大;(3)能量传递系数随节理倾角的增加先增高后降低,完整岩样、节理倾角θ=0º和45º的岩样,其能量传递系数都随着冲击荷载的增大而减小,而节理倾角θ=15º和30º的岩样,其能量传递系数随着冲击荷载的增大先减小后增大。

关键词：倾角节理花岗岩 SHPB冲击试验动力响应低应变率

低温敏的双管式光纤Bragg光栅应变传感器的研究

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传感技术学报 2012年第10期25卷 1387-1391页

作者：薛俊华李川陈富云肖元强司兴登熊新周亚平昆明理工大学信息工程与自动化学院昆明650500

机械构件由于荷载会产生应变,根据应变分布情况可以确定构件的强度信息以及所受荷载状况。研制了一种降低温度敏感性的双金属管光纤Bragg光栅应变传感器。利用内、外管材料热膨胀系数的差值,抵消光纤Bragg光栅由于热膨胀和热光效应引起... 详细信息

机械构件由于荷载会产生应变,根据应变分布情况可以确定构件的强度信息以及所受荷载状况。研制了一种降低温度敏感性的双金属管光纤Bragg光栅应变传感器。利用内、外管材料热膨胀系数的差值,抵消光纤Bragg光栅由于热膨胀和热光效应引起的波长偏移,实现在应变测量过程中的温度补偿。内、外管之间采用螺纹结构连接,通过调整内管旋入外管的螺纹长度来调节传感器的测量范围和温度补偿效果。实验表明,该传感器的温度灵敏系数为2.62 pm/℃,是裸光栅温度灵敏度的25%;应变灵敏系数为1.215 pm/με,非线性误差为0.8%FS,滞后误差为3.6%FS,重复性误差为2.86%FS。

关键词：应变传感器低温敏温度补偿双金属管光纤Bragg光栅

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响应性胶体晶体反射光谱预测模型及实验验证

光学学报 2024年第4期44卷 346-354页

作者：张金英王鑫野司玉琳王炳楠杨佳兴张野效桐精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京理工大学光电学院北京100081 北京理工大学长三角研究院浙江嘉兴314001

建立了一种以面心立方三维光子晶体为基础的有限元预测模型,研究了纳米粒子折射率、溶剂折射率、粒子直径、粒子间距等参数对反射光谱的影响。根据预测结果制备了优化尺寸的Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)纳米粒子电调谐器件。结果表明,有限元模... 详细信息

建立了一种以面心立方三维光子晶体为基础的有限元预测模型,研究了纳米粒子折射率、溶剂折射率、粒子直径、粒子间距等参数对反射光谱的影响。根据预测结果制备了优化尺寸的Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)纳米粒子电调谐器件。结果表明,有限元模型预测的反射光谱中心波长在680 nm至455 nm范围内移动,与制备器件的测试光谱匹配性良好。与解析预测模型相比,建立的三维有限元预测模型得到的反射光谱中心波长的预测结果准确性更高。对于非核壳结构,两种模型的预测误差范围分别为0.49%~1.70%、0.82%~1.49%,表现相当;对于核壳结构,两种模型的预测误差范围分别为3.51%~6.11%、0.28%~1.34%。本文建立的三维有限元模型将预测误差典型值降低为原来的1/5.9。所提模型可用于准确预测胶体体系下自组装光子晶体反射光谱的动态调谐能力,弥补了解析预测模型在核壳结构光子晶体预测准确性方面的不足,可指导粒子材料参数和结构参数设计,以及可调谐范围的优化区间筛选。对反射光谱幅值和谱宽预测准确性的提升需进一步考虑短程有序结构等随机微扰特性的影响。

关键词：光谱学胶体体系自组装光子晶体动态变色器件有限元预测模型反射光谱中心波长

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基于注汞法的液冷花岗岩微观特性实验研究

Journal of Central South University 2024年第1期31卷 169-181页

作者：尹土兵苏巨振庄登登李夕兵 School of Resources and Safety Engineering Central South UniversityChangsha 410083China Oulu Mining School University of OuluFI-90014 OuluFinland

在开采高温储层的过程中,微观特征变化重要影响深部热储层人工裂隙网络的建立。因此,研究该过程中微观特征的变化对深部地热能的安全高效开采具有重要意义。采用液体冷却(包括酸冷却和水冷却)处理高温花岗岩,模拟向高温储层注酸情况,以... 详细信息

在开采高温储层的过程中,微观特征变化重要影响深部热储层人工裂隙网络的建立。因此,研究该过程中微观特征的变化对深部地热能的安全高效开采具有重要意义。采用液体冷却(包括酸冷却和水冷却)处理高温花岗岩,模拟向高温储层注酸情况,以获取相应条件下的花岗岩试样。随后,使用扫描电子显微镜-能量散射谱(SEM-EDS)和高压注汞法对样品进行测试。SEM-EDS结果显示,水冷却几乎不会影响元素的组成,酸冷却导致氧、硅和金属元素减少。在两种情况下,都观察到了孔隙和裂缝的形成。此外,与水冷却相比,酸冷却的样品表面更加不平整、疏松和粗糙。注汞法测试结果显示,随着处理温度的升高,液冷花岗岩样品的孔隙率、孔隙体积和比表面积有增加,但分形维数呈相反的趋势。研究结果表明,与水冷却相比,酸冷却条件对花岗岩的腐蚀作用使各项参数的变化更加显著,在酸冷却过程中产生更多的孔隙,提供更好的运输空间,使孔隙结构的复杂性降低。在高温储层的地热能有效提取方面,酸冷却具有更大应用潜力。

关键词：孔隙结构微观结构液体冷却土酸溶液注汞法花岗岩分形理论

大型环状钛合金铸件立式离心铸造螺旋形横浇道设计

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稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 2049-2058页

作者：冉兴中航重机股份有限公司贵州贵阳550005

为提升立式离心铸造大型钛合金铸件冶金质量,采用模流分析方法探讨了直线形和螺旋形横浇道浇注系统对熔体充型流态的影响。结果表明,传统直线形横浇道中存在熔体贴壁分布的现象,且缩小浇道截面尺寸无法避免横浇道空腔吸气区的形成,此外... 详细信息

为提升立式离心铸造大型钛合金铸件冶金质量,采用模流分析方法探讨了直线形和螺旋形横浇道浇注系统对熔体充型流态的影响。结果表明,传统直线形横浇道中存在熔体贴壁分布的现象,且缩小浇道截面尺寸无法避免横浇道空腔吸气区的形成,此外横浇道内出现熔体堆积和反流,充型铸件型腔的熔体呈射流态。基于达朗贝尔原理分析了熔体质点在横浇道二维平面内的运动行为,揭示了质点运动轨迹与直线形横浇道结构不匹配是上述问题的主要原因。进一步探讨了离心转速和质点初速度对轨迹线形状特征的影响,提出了适用于大型环状钛合金铸件的螺旋形横浇道浇注系统设计方法,模流分析结果验证了螺旋形横浇道可有效地减少吸气和湍流倾向,平衡铸件充型流场并形成自下而上的充型次序。

关键词：离心铸造浇注系统达朗贝尔原理数值模拟模流分析

基于模糊PID参数自整定真空冶炼炉温度控制系统的研究

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贵州大学学报（自然科学版） 2013年第1期30卷 43-46,54页

作者：高阳陈焰司兴登昆明理工大学信息工程与自动化学院自动化系云南昆明650500

内热式蒸馏真空冶炼炉采用先进的工艺技术,是研制新材料和有色金属冶炼的重要设备。其温度控制系统具有非线性、时变性和滞后性等特性,严重影响温度控制的快速性和准确性。本文采用了模糊PID参数自整定控制方法,用模糊控制规则对PID参... 详细信息

内热式蒸馏真空冶炼炉采用先进的工艺技术,是研制新材料和有色金属冶炼的重要设备。其温度控制系统具有非线性、时变性和滞后性等特性,严重影响温度控制的快速性和准确性。本文采用了模糊PID参数自整定控制方法,用模糊控制规则对PID参数进行修改,利用Mat-lab仿真建模,结果表明,模糊PID参数自整定控制对冶炼炉温度控制效果明显更好,具有响应速度快、几乎无超调的优点,又提高了系统的控制精度。

关键词：温度控制 Matlab仿真模糊规则 PID

放电等离子烧结Bi、Ce掺杂钇铁石榴石陶瓷的微观结构与磁性能

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材料导报 2024年第4期38卷 33-37页

作者：叶登建代波西南科技大学材料科学与工程学院环境友好能源材料国家重点实验室四川绵阳621010

钇铁石榴石(Y_(3)Fe_(5)O_(12),YIG)是一种立方晶体结构的软磁铁氧体材料。YIG具有法拉第效应、低的铁磁共振线宽,在微波磁光领域具有广阔的应用前景。采用球磨法,通过预烧成功制备Y_(2.6-x)Bi_(0.4)Ce_(x)Fe_(5)O_(12)(x=0.1,0.2)粉末... 详细信息

钇铁石榴石(Y_(3)Fe_(5)O_(12),YIG)是一种立方晶体结构的软磁铁氧体材料。YIG具有法拉第效应、低的铁磁共振线宽,在微波磁光领域具有广阔的应用前景。采用球磨法,通过预烧成功制备Y_(2.6-x)Bi_(0.4)Ce_(x)Fe_(5)O_(12)(x=0.1,0.2)粉末,再利用放电等离子烧结(SPS)将其在较低温度下制备成陶瓷。采用X射线衍射仪对陶瓷表面和内层进行了物相分析,采用扫描电子显微镜对粉体和陶瓷形貌进行观察,采用振动样品磁强计对样品进行了静态磁性能测试。实验结果表明,由于Bi元素的掺入,预烧温度降低到1050℃。利用放电等离子烧结方法,在1050℃、60 MPa、保温4 min条件下制备出孔洞少、表观密度为5.3585 g/cm^(3)和5.4469 g/cm^(3)的Bi,Ce-YIG陶瓷,实现了Bi,Ce-YIG陶瓷的低温快速烧结。Ce的掺入提高了Y_(2.6-x)Bi_(0.4)Ce_(x)Fe_(5)O_(12)(x=0.1,0.2)粉末陶瓷的饱和磁化强度(分别为23.01 emu/g、25.96 emu/g),有利于磁光器件的小型化。Bi,Ce-YIG陶瓷的铁磁共振线宽最低为140.5 Oe,有利于器件在微波应用中的低损耗。

关键词：钇铁石榴石陶瓷放电等离子烧结低温快速烧结静态磁性能

高压电脉冲刺激对于热处理花岗岩影响的实验研究

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Journal of Central South University 2024年第5期31卷 1526-1541页

作者：尹土兵刘程辉庄登登李夕兵 School of Resources and Safety Engineering Central South UniversityChangsha 410083China Oulu Mining School University of OuluOulu FI-90014Finland

高压电脉冲技术作为一种环保、可控、高效的破碎坚硬岩石的方法,其潜在应用场景值得进一步深入发掘。本文研究了高压电脉冲诱导干热岩产生预损伤和劣化方法的效果。对热处理后花岗岩薄片试样施加了不同峰值电压的高压电脉冲刺激,探讨了... 详细信息

高压电脉冲技术作为一种环保、可控、高效的破碎坚硬岩石的方法,其潜在应用场景值得进一步深入发掘。本文研究了高压电脉冲诱导干热岩产生预损伤和劣化方法的效果。对热处理后花岗岩薄片试样施加了不同峰值电压的高压电脉冲刺激,探讨了高压电脉冲对于热处理花岗岩的影响。此外,还研究了初始温度对高压电脉冲刺激花岗岩的影响。结果表明:当外加峰值电压超过96 kV时,热处理花岗岩试样发生贯穿性的破裂,峰值电压越高,贯穿裂纹网络越复杂。当电压从96 kV增加到144kV时,花岗岩试样的微裂纹密度从8.63 mm/mm^(2)增加到13.26 mm/mm^(2)。随着热处理温度的升高,花岗岩发生电击穿的难度逐渐降低。在120 kV电脉冲放电刺激3次后,所有热处理温度高于400℃的花岗岩试样均能发生贯穿破裂。高压电脉冲刺激造成花岗岩产生的最大损伤发生在300~400℃的温度区间内。通过扫描电子显微镜观察到,随着试样处理温度的升高,内部孔隙和裂缝的发育情况逐渐加剧,孔隙大小、裂缝宽度和深度也随之增加。这项研究有望为建造干热岩人工储层提供新的见解。

关键词：干热岩高压电脉冲破岩技术温度断裂模式岩石结构