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摘要： 申请号:202311796413.0【申请日】2023.12.25【公开号】CN117517700A【公开日】2024.02.06【分类号】G01P3/36【申请人】太原邦盛机械有限公司【发明人】贺佳国;范瑾诺;白雪婷【摘要】本发明公开了一种光纤激光测速传感器及应用，

关键词： 光频域反射仪   扫频非线性   相干衰落   三维形状   大应变   高温  

摘要： 光频域反射仪（OFDR）具有高空间分辨率、高精度和高灵敏度等多种分布式传感能力，其在油气资源勘探、结构健康监测，以及医疗微创介入手术等多种场合展示出了巨大的应用潜力。然而，扫频非线性噪声、相干衰落噪声，以及光纤中微弱的瑞利后向散射信号是影响光频域反射仪性能的主要因素。本文介绍了光频域反射仪基本原理和波长、相位两种传感解调方法，详细阐述了多种抑制扫频非线性噪声和相干衰落噪声的方法，同时介绍了光频域反射仪在三维形状、大应变、高温、折射率等4个方面的传感应用进展。

关键词： 齿轨   检测车   检测系统  

摘要： 齿轨线路采用“米轨+齿轨”，与传统铁路、城市轨道交通存在很大差异。目前市场上已有的轨道交通检测产品都不能适应山地齿轨交通，因此非常有必要对山地齿轨交通综合检测车的关键技术进行研究。文章介绍了齿轨综合检测车的车辆结构及主要功能，阐述了齿轨综合检测车的主要作用、结构组成及检测系统。该检测车的开发设计为齿轨综合检测技术提供了一个新的平台，可以填补国内空白。

关键词： 光声显微   光纤超声传感器   血流动力学   功能成像  

摘要： 为满足对动物模型血管结构与氧合功能进行高分辨率、大视场的成像监测需求，提出一种基于光纤超声传感器的光声显微成像技术。该技术采用振镜与电机组合扫描的方式，实现了对动物模型血管结构的高分辨率成像。通过利用不同血氧饱和度下血红蛋白吸收谱的差异，采用双波长激发方式获取血氧饱和度信息。应用该技术对麻醉状态下小鼠脑皮层进行了大范围光声功能成像，观察到麻醉剂对活体血流动力学的差异性影响。此外，对过敏性休克大鼠肠道表面的微循环状态变化进行了成像研究，观察到了过敏性休克状态下血液循环功能的异常变化。实验结果表明，该系统能够在厘米量级范围内，以单血管级空间分辨率对活体动物微循环功能异常进行可视化。该技术为研究疾病过程中血液循环状态的变化提供了新的技术手段。

关键词： CCD立靶   FPGA   图像处理   帧间差分法   背景差分法  

摘要： 立靶密集度作为评价武器系统性能的重要指标之一,在武器系统研制与生产试验中需要进行测试,CCD立靶技术凭借着其布设简单,并拥有高测量精度及出色的可靠性,在测试中得到了广泛的应用。传统的CCD立靶以计算机作为图像采集与处理中心,无法实现图像的实时处理,不仅无法实现实时报靶,而且容易出现漏测,针对以上问题,本文研究基于FPGA的线阵CCD高速小目标探测技术。 根据高速小目标探测系统中图像采集与处理的实时性要求,对图像采集处理方案进行分析,完成了基于FPGA的处理系统方案,选择Xilinx公司A7系列的FPGA作为主控芯片,并设计了相应的硬件电路;针对线阵CCD相机采用Camera Link接口协议进行数据传输,在接收端采用硬件电路的方式实现对所传输数据的解码;由于FPGA内部Block RAM(BRAM)资源有限,采用外部DDR3存储器来实现图像数据的实时存储;为了能够与远程控制终端进行通讯设计了以太网接口电路和通讯协议,采用RTL8211F芯片实现以太网接口的高速数据传输,并将识别出的运动目标像素坐标传输至上位机进行输出;对实时采集到的弹丸图像检测算法进行了研究,首先对图像进行预处理,接着在目标识别模块分别采用帧间差分法与背景差分法实现对高速运动目标图像的实时识别,在识别之后进行一系列的图像处理并对运动目标进行定位,提取出弹丸的像素坐标;应用硬件描述语言Verilog HDL设计实现了图像的实时采集与处理。 对所设计功能进行了实验与仿真相结合的验证,应用数据量相同甚至更高的面阵相机进行了实际采集与处理实验,验证结果表明,所设计系统能够完成对分辨率为1024×768、采集速率为60FPS的面阵相机进行图像的实时采集和处理,其数据量超过CCD立靶中分辨率为1K,帧频为36KHz的线阵CCD的实时输出数据量,满足CCD立靶中图像实时采集与处理的使用要求。

关键词： 分布式光纤传感技术   PCCP断丝   有限元数值模拟   模型试验   渗漏监测  

摘要： 近年来,为了保障经济发展及居民生活用水的需求,解决各流域间连通作用不强等问题,在“十四五”期间国家明确提出实施“国家水网”工程,规划建设了大批长距离引调水工程,这些引调水工程将众多自然河湖水系相互连通,构成了我国的水资源网络。调水工程中常用的预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe,PCCP),相对于普通管材具有抗震性能好,经济实用,安装方便等优点。但在PCCP的实际施工及运行中,经常会因生产工艺、运行管理等因素导致PCCP出现一些病害,其中,断丝和管体渗漏是最常见的两种。目前常用的PCCP断丝和渗漏监测或检测方法具有主观性强、精度低、抗干扰能力弱等缺点,不能很好的满足工程需求。因此,找到一种适宜的方法对PCCP断丝以及渗漏进行监测具有重要意义。本文以某调水工程埋地PCCP为原型,结合分布式光纤传感技术,通过数值模拟、室内试验等方式开展基于分布式光纤传感技术的PCCP健康监测方法研究。 论文的主要研究内容与结论如下: (1)针对分布式光纤传感技术监测PCCP断丝的可行性问题,以某调水工程为原型建立埋地PCCP有限元模型,通过有限元数值模拟分析了多种断丝工况下PCCP表面应变场的变化规律,并考虑常用长距离分布式光纤应变监测技术的测量精度和空间分辨率,对利用分布式光纤应变传感技术监测PCCP断丝的可行性进行了验证。数值模拟结果表明,当PCCP发生常见断丝情况时,断丝区表面产生的应变较未发生断丝区域有明显变化,当断丝数量达到3根及以上时,PCCP表面产生的应变变化均大于目前常用长距离分布式光纤监测技术的应变监测精度2με,且随断丝数量的增加,应变会逐渐增大,即利用分布式光纤监测技术对PCCP断丝进行监测在理论上是可行的。 (2)在上一研究内容的基础上,采用超载法分析不同工况下断丝PCCP的破坏过程,并结合AWWA给定的断丝PCCP结构状态评价标准,确定应变监控指标拟定的依据,开展不同状态PCCP应变监控指标拟定方法的研究;以钢筒发生屈服为结构破坏失效的标准,构建光纤监测应变特征量的尖点突变模型,通过监测应变特征量突变判据得到PCCP结构失效时对应的超载安全系数,并与有限元模拟结果进行对比,验证本文提出的利用光纤监测特征量发生突变判定结构失效的方法的准确性。研究结果表明:混凝土管芯产生可见裂缝出现在钢筒发生屈服之前,本文提出的以管芯产生可见裂缝为标志进行应变安全监控指标拟定的方法,可以及时对PCCP的结构状态进行评估;对于PCCP中部和插口处断丝的情况,可以利用光纤伸长量和光纤应变能这两个监测特征量的突变及时有效的监测到结构的破坏;与其他情况不同,对于PCCP承口处断丝的情况,监测特征量的突变点较钢筒发生屈服存在着“延迟现象”,即,当管道破坏发展到一定程度时,才可以通过监测特征量的突变发现承口处的结构破坏。 (3)在进行管道渗漏监测方法研究时,土体导热系数测定是一个关键的问题。考虑到目前常用土体导热系的测定方法存在的只能进行点式测量,且需要根据一定的传热模型进行反演才可得到土体导热系数的缺点,本文基于光频域反射技术(OFDR)设计了一套土体导热系数测量装置,并开展土体导热系数测量试验,研究了土体含水率、光缆加热功率和土体渗漏速度等不同影响因素对土体导热系数测值的影响,试验结果表明:光频域反射技术在不同含水率、渗流速度等影响因素情况下会产生不同的热响应结果,具有较高的灵敏度;在土体未产生渗流时,导热系数随含水率的增加呈现出“S”型增长;当土体产生渗流时,土体的导热系数较未产生渗流时要大,且随渗流速度增加呈线性正增长;通过与其它土体导热系数测定方法得到的结果进行对比,OFDR的测量误差随含水率的增加逐渐减小,测量结果具有较高的准确性。 (4)在传统OFDR技术的基础上,为了规避渗水与土体温差较小导致渗漏监测效果不明显的问题,将主动加热光频域反射(Actively Heated Fiber Optic-Optical Frequency Domain Reflectometry,AHFO-OFDR)技术引入埋地输水管道渗漏监测试验研究当中,开展了多因素影响下的埋地PCCP渗漏监测的室内物理模型试验,分析不同工况下采用热脉冲法进行埋地管道渗漏监测时测值的变化规律;同时,通过渗流场一温度场耦合的数值模拟方法,验证了试验结果的可靠性,研究结果表明:利用光频域反射技术可以实现对埋地输水管道渗漏点进行较精确的定位;管内流速(渗漏速度)与温降值呈正比关系,当管内流速增大,渗漏的影响范围在一定程度上与之呈正比;光缆的加热功率与温降值同样呈正比关系,但其对监测到的渗漏影响范围无明显影响;渗漏尺寸(渗漏量)与温降值之间无十分明显的关系,但随着渗漏尺寸的增加,渗漏影响范围随之发生较为显著的扩大;通过与管