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基于聚二甲基硅氧烷增敏的级联双腔温度传感器

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光学学报 2023年第19期43卷 51-58页

作者：杨玉强高佳乐牟小光王骥杨文虎李依潼王楚虹广东海洋大学深圳研究院广东深圳518120 广东海洋大学广东省船舶智能与安全工程技术研究中心广东湛江524088 广东海洋大学机械工程学院广东湛江524088 广东海洋大学智慧海洋传感网及其装备工程技术研究中心广东湛江524088

提出并制备了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)增敏的级联双腔温度传感器,该传感器由PDMS腔和空气腔级联而成,且级联双腔的光程相近,从而干涉谱产生游标效应。此外,空气腔的两端均为PDMS,当温度增加时,空气腔两端的PDMS因膨胀同时挤压空气... 详细信息

提出并制备了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)增敏的级联双腔温度传感器,该传感器由PDMS腔和空气腔级联而成,且级联双腔的光程相近,从而干涉谱产生游标效应。此外,空气腔的两端均为PDMS,当温度增加时,空气腔两端的PDMS因膨胀同时挤压空气腔,大幅提高了空气腔的温度响应。在PDMS膨胀和游标效应的双重作用下,该传感器具有非常高的温度灵敏度。实验结果表明,在40~42℃范围内,传感器的温度灵敏度约为-20.55 nm/℃,相比单个PDMS腔提高了37倍。该传感器具有结构紧凑、灵敏度高、稳定性好等优点,具有很好的应用前景。

关键词：光纤光学与光通信光纤传感器法布里-珀罗干涉仪游标效应聚二甲基硅氧烷

智能阻锈剂LDH-NO_(2)在钢筋混凝土中的控释机制及缓蚀性能

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工程科学学报 2022年第8期44卷 1368-1378页

作者：文成田玉琬杨德越王贵邓培昌董超芳广东海洋大学广东省海洋装备及制造工程技术研究中心湛江524088 北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083

为解决传统阻锈剂过早失活、过量投放的问题,研究了一种具有控释、长效、靶向特征的智能阻锈剂LDH-NO_(2).采用第一性原理计算、物理检测技术、浸泡实验和电化学方法研究了智能阻锈剂LDH-NO_(2)的微观和宏观控释规律及缓蚀行为.结果表明... 详细信息

为解决传统阻锈剂过早失活、过量投放的问题,研究了一种具有控释、长效、靶向特征的智能阻锈剂LDH-NO_(2).采用第一性原理计算、物理检测技术、浸泡实验和电化学方法研究了智能阻锈剂LDH-NO_(2)的微观和宏观控释规律及缓蚀行为.结果表明:(1)在氯离子侵蚀或碳化的混凝土环境中,LDH-NO_(2)中的NO_(2)可快速、自发释放,1h内达到释放平衡,从而及时修复钢筋的腐蚀损伤;(2) LDH-NO_(2)对碳化环境比氯离子环境更加敏感,其与CO_(2)发生离子交换反应的化学能更大,反应产物的层间距更小、层间作用力更强、稳定性更好;(3)含氯碳化混凝土环境中,5 g·L^(-1)LDH-NO_(2)对碳钢钢筋的缓蚀效率约99%,使碳钢钢筋腐蚀速率下降一个数量级;(4)相较于传统阻锈剂NaNO_(2),智能阻锈剂LDH-NO_(2)可有效延长碳钢钢筋的腐蚀起始时间、减少其腐蚀面积、降低其腐蚀程度;(5) LDH-NO_(2)的缓蚀性能主要源于LDH对NO_(2)的释放,而非其对腐蚀性离子的吸附.因此,智能阻锈剂LDH-NO_(2)在钢筋混凝环境中具有优异的缓蚀性能和长效性.

关键词：阻锈剂层状双金属氢氧化物控释缓蚀第一性原理计算

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温度不敏感的光纤双腔盐度传感器

光学精密工程 2024年第9期32卷 1283-1292页

作者：李依潼杨玉强牟小光王骥高佳乐广东海洋大学广东省南海海洋牧场智能装备重点实验室广东湛江524088 广东海洋大学深圳研究院广东深圳518120 广东海洋大学机械工程学院广东湛江524088 广东海洋大学智慧海洋传感网及其装备工程技术研究中心广东湛江524088

针对光纤微腔盐度传感器的温度交叉敏感问题,设计了一种基于陶瓷插芯和氧化锆套筒相结合的开放式盐水腔,利用氧化锆的正热膨胀系数抵消盐水的负热光系数,补偿温度对盐度测量的影响。为进一步提高盐度检测灵敏度,将开放盐水腔和封闭空气... 详细信息

针对光纤微腔盐度传感器的温度交叉敏感问题,设计了一种基于陶瓷插芯和氧化锆套筒相结合的开放式盐水腔,利用氧化锆的正热膨胀系数抵消盐水的负热光系数,补偿温度对盐度测量的影响。为进一步提高盐度检测灵敏度,将开放盐水腔和封闭空气腔并联,通过精确控制两腔的自由光谱范围,使干涉谱产生游标效应,利用游标现象实现盐度灵敏度放大。实验结果表明:盐水腔的温度灵敏度仅为0.025 nm/℃,远低于盐水热光系数导致的温度灵敏度(-0.35nm/℃);在0~3%的盐度内,并联双腔的盐度灵敏度达到了0.180 8 nm/%,比单个盐水腔的盐度灵敏度提高了10.5倍。该传感器具有易于制造、灵敏度高、性能稳定等优点,理论上可实现温度的完全补偿。

关键词：法布里-珀罗干涉仪光纤传感器盐度温度补偿

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基于增强型游标效应的光纤温度传感器

光学精密工程 2023年第24期31卷 3531-3539页

作者：高佳乐杨玉强牟小光张钰颖李雨婷李依潼广东海洋大学深圳研究院广东深圳518120 广东海洋大学广东省南海海洋牧场智能装备重点实验室广东湛江524088 广东海洋大学机械工程学院广东湛江524088 广东海洋大学智慧海洋传感网及其装备工程技术研究中心广东湛江524088

提出了一种基于增强型游标效应增敏的高灵敏度光纤温度传感器,该传感器由对温度均敏感的法布里-珀罗干涉计(Fabry-Perot Interferometer,FPI)与萨格奈克干涉计(Sagnac Interferometer,SI)级联构成。FPI为聚二甲基硅氧烷(PDMS)填充空芯光... 详细信息

提出了一种基于增强型游标效应增敏的高灵敏度光纤温度传感器,该传感器由对温度均敏感的法布里-珀罗干涉计(Fabry-Perot Interferometer,FPI)与萨格奈克干涉计(Sagnac Interferometer,SI)级联构成。FPI为聚二甲基硅氧烷(PDMS)填充空芯光纤(HCF)形成的PDMS腔,SI由单模光纤环内熔接一段熊猫光纤而成。FPI和SI具有相反的温度响应,随温度的升高,FPI的干涉谱逐渐红移,而SI的干涉谱逐渐蓝移,从而产生增强型游标效应,其温度灵敏度远大于单个FPI或单个SI,且放大倍率明显高于普通游标效应。实验结果表明:36~39℃温度范围内,该传感器温度灵敏度达到了-57.85 nm/℃,分别为单个FPI和SI灵敏度的44.8倍和30.8倍,分别为普通游标效应放大倍率的2.56倍和1.66倍。该传感器具有灵敏度高、稳定性能好、制备成本低等优点,具有非常好的应用前景。

关键词：光纤传感器法布里-珀罗干涉计萨格奈克干涉计增强型游标效应聚二甲基硅氧烷

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基于增强型谐波游标效应的光纤温度传感器

光学精密工程 2024年第15期32卷 2344-2354页

作者：林子曦李雨婷杨玉强李依潼张钰颖广东海洋大学深圳研究院深圳518120 广东海洋大学广东省南海海洋牧场智能装备重点实验室广东湛江524088 广东海洋大学电子与信息工程学院广东湛江524088 广东海洋大学智慧海洋传感网及其装备工程技术研究中心广东湛江524088

提出一种基于增强型谐波游标效应增敏的光纤温度传感器,该传感器由光纤萨格奈克干涉计(Sagnac Interferometer,SI)和法布里-珀罗干涉计(Fabry-Perot Interferometer,FPI)级联构成。通过控制FPI的自由光谱范围为SI的自由光谱范围的整数... 详细信息

提出一种基于增强型谐波游标效应增敏的光纤温度传感器,该传感器由光纤萨格奈克干涉计(Sagnac Interferometer,SI)和法布里-珀罗干涉计(Fabry-Perot Interferometer,FPI)级联构成。通过控制FPI的自由光谱范围为SI的自由光谱范围的整数倍且两者具有相反的温度响应,实现增强型谐波游标效应。实验结果表明,增强型谐波游标效应和增强型普通游标效应具有几乎相同的温度灵敏度,分别为单个FPI和SI灵敏度的28.7倍和16.9倍,增强型谐波游标放大倍率分别为普通谐波游标放大倍率的3.4倍和1.8倍,但增强型谐波游标效应对应的熊猫光纤长度失谐量明显大于增强型普通游标效应,且阶数越高对应的失谐量越大,因此,增强型谐波游标放大倍率更容易控制和实现。该传感器在获取高灵敏度的同时,稳定性能好、制备成本低,具有非常好的应用前景。

关键词：光纤传感器法布里-珀罗干涉计萨格奈克干涉计增强型游标效应谐波游标效应温度传感器

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基于SI和FPI级联谐波游标效应的光纤温度传感器

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中国激光 2024年第13期51卷 233-242页

作者：杨玉强李雨婷牟小光高佳乐张钰颖毕磊广东海洋大学深圳研究院广东深圳518120 广东海洋大学广东省南海海洋牧场智能装备重点实验室广东湛江524088 广东海洋大学机械工程学院广东湛江524088 广东海洋大学智慧海洋传感网及其装备工程技术研究中心广东湛江524088 广东海洋大学继续教育学院广东湛江524088

设计了一种基于谐波游标效应的光纤温度传感器,该传感器由光纤萨尼亚克干涉计(SI)和法布里-珀罗干涉计(FPI)级联而成,其中FPI的自由光谱范围近似为SI的整数倍。将FPI作为参考干涉计,通过改变SI中熊猫光纤的长度,分别制备了基于0阶、1阶... 详细信息

设计了一种基于谐波游标效应的光纤温度传感器,该传感器由光纤萨尼亚克干涉计(SI)和法布里-珀罗干涉计(FPI)级联而成,其中FPI的自由光谱范围近似为SI的整数倍。将FPI作为参考干涉计,通过改变SI中熊猫光纤的长度,分别制备了基于0阶、1阶和2阶谐波游标效应的光纤温度传感器。实验结果表明:当游标效应放大倍率相同时,0阶、1阶和2阶谐波游标效应对应的光纤传感器具有几乎相同的温度灵敏度,但谐波游标效应对应的熊猫光纤长度失谐量明显大于普通游标效应,且阶数越高对应的失谐量越大。从放大倍率控制和制备难度上讲,谐波游标效应明显优于普通游标效应。以上实验结果与理论分析结果相吻合。

关键词：传感器熊猫光纤谐波游标效应温度传感器光纤法布里-珀罗干涉计萨尼亚克干涉计

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高熵合金固溶强化问题的研究进展

材料导报 2021年第17期35卷 17081-17089页

作者：文成莫湾湾田玉琬王贵胡杰珍广东海洋大学机械与动力工程学院湛江524088 北京科技大学新材料技术研究院北京100083 广东省海洋装备及制造工程技术研究中心湛江524088

区别于传统的合金材料,高熵合金没有溶质溶剂概念的划分。多主元成分配比造成的晶格畸变、尺寸错配等使高熵合金表现出显著的固溶强化效应,因而可获得优异的力学强度。然而,经典合金固溶强化理论中关于稀释溶质的假设并不适用于高熵合金... 详细信息

区别于传统的合金材料,高熵合金没有溶质溶剂概念的划分。多主元成分配比造成的晶格畸变、尺寸错配等使高熵合金表现出显著的固溶强化效应,因而可获得优异的力学强度。然而,经典合金固溶强化理论中关于稀释溶质的假设并不适用于高熵合金,相关强化模型无法有效预测其力学强度,这阻碍了高熵合金成分的理性设计及相关应用。近年来,基于高熵合金的成分特点,人们不断探究其固溶强化的起源,尝试建立有效的预测模型,实现合金强度的准确预测,进而指导面向性能需求的高熵合金快速设计,最终推动高熵合金的科学研究和工程应用。本文总结了高熵合金固溶强化问题的研究进展,介绍了三种典型的固溶强化模型,对比分析了各模型的建模思路、预测效果、存在问题及在高熵合金设计中的具体应用,最后对高熵合金固溶强化机制的探索、强化模型的发展及应用进行了展望。

关键词：高熵合金固溶强化屈服强度硬度性能预测合金设计

面向农业温室环境的ICDO-RBFNN多传感器数据融合算法

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农业工程学报 2024年第21期40卷 184-191页

作者：罗焕芝王骥广东海洋大学电子与信息工程学院湛江524088 广东省智慧海洋传感网及其装备工程技术研究中心湛江524088

为改善农业环境传感器测量数据精度低、可靠性差的问题,该研究提出一种改进的切诺贝利灾难优化器(improved Chernobyl disaster optimizer,ICDO)优化径向基函数神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)多传感器数据融合... 详细信息

为改善农业环境传感器测量数据精度低、可靠性差的问题,该研究提出一种改进的切诺贝利灾难优化器(improved Chernobyl disaster optimizer,ICDO)优化径向基函数神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)多传感器数据融合算法。首先引入佳点集、拉普拉斯交叉算子和修改位置更新方程改进切诺贝利灾难优化器(Chernobyl disaster optimizer,CDO),增强算法的寻优能力;再利用ICDO优化RBFNN模型,提升模型的稳定性;最后通过RBFNN模型的非线性映射能力实现多传感器数据融合方法,提高数据融合精度。仿真试验结果表明,大气环境质量预测的拟合优度达到0.999,均方误差低至0.348,平均绝对百分比误差降到0.729%;现场试验结果表明,温室环境等级划分的准确率高达99.21%,精准率为99.91%。研究提出的多传感器数据融合算法精度高,相对误差低,稳健性好。

关键词：温室多传感器数据融合 ICDO RBF神经网络

热塑性纤维素与PVA混溶性的分子动力学模拟

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原子与分子物理学报 2025年第3期42卷 149-158页

作者：冯彦洪陈帅杰孙航华南理工大学机械与汽车工程学院聚合物新型成型装备国家工程研究中心聚合物成型加工工程教育部重点实验室广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室广州510000

首次提出了将氧化还原改性纤维素(Oxidation-reduction modified cellulose,ORC)与聚乙烯醇(Poly(vinyl alcohol),PVA)共混进行制备复合材料,并采用分子动力学模拟研究了ORC与PVA的混溶性.对分子链间相互作用能和氢键数量分析发现,随着... 详细信息

首次提出了将氧化还原改性纤维素(Oxidation-reduction modified cellulose,ORC)与聚乙烯醇(Poly(vinyl alcohol),PVA)共混进行制备复合材料,并采用分子动力学模拟研究了ORC与PVA的混溶性.对分子链间相互作用能和氢键数量分析发现,随着改性程度增加,ORC与PVA会产生更强烈的相互作用,这促进了组分间的混溶.当ORC的改性程度达到40%后,ORC与PVA的溶解度参数差值为2.02(J/cm^(3))^(1/2),达到混溶条件.根据Flory-Huggins理论确定了醇解度为88%和99%的PVA与ORC的混溶性,结果表明PVA(88%)与ORC的混溶性更好.对共混体系中形成氢键原子的径向分布函数分析发现,醋酸乙烯酯重复单元上的羰基更倾向与ORC形成分子链间氢键,而乙烯醇重复单元上的羟基更倾向形成分子链内氢键,这促使PVA(88%)/ORC共混体系中形成更多的分子链间氢键,从而混溶性更好.研究结果可为ORC/PVA复合材料的制备提供理论指导.

关键词：混溶性氧化还原改性纤维素分子动力学聚乙烯醇

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