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关键词： 高速公路   路基   路面   病害检测   传感器网络  

摘要： 高速公路路基路面病害检测技术的合理选择对于道路系统的维护和安全至关重要。文中探讨了几种关键的检测技术，包括传感器网络、无人机巡检、云计算和物联网技术，以及综合应用技术。这些技术的合理选择和整合可以提高病害检测的准确性、全面性和效率，有助于及时发现和解决路面问题，确保道路的安全畅通。

关键词： 光纤传感器   折射率   锥形四芯光纤   温度  

摘要： 提出了一种基于锥形四芯光纤的折射率传感器。四芯光纤两端熔接了多模光纤，并在氢氧火焰下逐渐拉细。通过模拟传感部分的光场证明了锥形四芯光纤会产生更强的干涉效应。实验结果表明，该传感器的最大折射率灵敏度达到了298.307 nm/RIU，线性度为99.806%，同时其对温度变化不敏感，有效地避免了温度与折射率之间的交叉敏感。该传感器具有体积小、灵敏度高的特点，在生物和化学传感领域具有潜在的应用前景。

关键词： 洗衣机国家标准   振动信号   标定   细粒度分析   虚拟仪器  

摘要： 洗衣机国家标准GB/T 4288-2018(家用和类似用途电动洗衣机)中,要求对洗衣机的电功耗、漂洗性能、洗净度、噪声特性、振动特性、磨损性能等方面进行一系列测试。其中,对振动特性的要求及检测方法做出了规定,即在洗衣机外箱体七个测量点布设传感器以检测包括加速度、速度、位移等振动量是否满足标准规定的相应等级。目前市面上暂时未出现基于国家标准研制的洗衣机多参数信号自动检测系统。针对上述需求,本文对洗衣机振动参数自动检测系统关键技术进行研究。 本文的主要研究工作与成果如下: (1)研究了基于多位置法的重力加速度标定和数据拟合方法。文中采用7位置重力加速度的多位置标定法对系统中7个3D加速度计对应的21个通道进行标定,并使用线性拟合法和神经网络拟合法分别对采集到的电压值拟合到实际加速度值。 (2)提出了一种基于3D加速度计阵列的洗衣机脱水阶段振动量计算及振动特性细粒度分析方法,即每个方向振动量均分解成该方向的正方向和负方向、并对每个方向分量单独分析。文中采用某型滚筒洗衣机进行了方法验证,实验结果表明:文章提出的方法有效可行,可以用于出厂合格等级检测。此外,利用21通道的动态细粒度分量曲线相关系数矩阵比较各个测试点的关联性,进一步验证该方法所测得数据符合洗衣机工作原理。 (3)自主设计了洗衣机多参数自动检测系统。文中详细阐述了系统设计方法和测试结果。硬件主要包括符合国标要求的传感器阵列和预处理电路,文中对硬件电路设计进行了详细阐述,包括原理图、PCB图设计、仿真分析、实测幅频特性曲线等。基于PCI-8346B国产高速并行数据采集卡,采用Lab VIEW虚拟仪器平台开发了洗衣机多参数自动检测系统的软件部分,可实现最多24通道450k Hz的高速并行采集和存储,并可对保存的数据进行回放、导出和分析。 本文的研究成果进一步改进,预期可以直接应用于洗衣机的工业制造,也可以进一步推广到一般机电一体化设备的振动特性检测。 图[64]表[7]参[61]

关键词： 光纤传感技术   极大倾角光纤光栅   二硫化钼   口蹄疫病毒  

摘要： 当今世界进入高速发展阶段,生命科学相关领域的研究具有重要意义,对生物分子的免疫检测有着非常重要的实践意义,日益受到重视。在对灵敏度和稳定性要求较高的生物免疫反应检测/监测领域中,极大倾角光纤光栅（Ex TFG）相较于其他光纤光栅类型具有突出优势,其较高的折射率（RI）灵敏度和较低的温度交叉敏感特性赋予了Ex TFG在检测过程中更精准的信号捕获能力,以及更可靠的数据输出表现,这种独特特性使得Ex TFG成为生物免疫反应领域中的理想选择,为相关研究和实践提供了重要支持和保障。 MoS作为一种前景广阔的新型二维材料,具备大比表面积和出色的生物相容性等特点。将MoS与光纤光栅传感器结合,有望改善生物分子的修饰效果,进而提高生物传感器的检测性能。然而,目前对MoS与极大倾角光纤光栅（Ex TFG）生物传感器的研究还相对不足。因此,本研究旨在探讨MoS与Ex TFG集成的生物传感器在检测性能上的潜力。主要开展了以下工作: （1）理论研究。对FBG耦合模理论和TFG耦合模理论进行详细阐述,并在此基础上,详细说明了Ex TFG的耦合模理论,并结合相位匹配条件对其光谱响应特征进行了分析,从而为后续实验提供理论基础。最后利用Mathematica对Ex TFG的相关数值进行求解,并对其波长-周期匹配条件和色散因子进行了分析。 （2）制作MoS集成Ex TFG生物传感器。基于表面修饰技术在Ex TFG表面修饰MoS,利用“配体配位”功能化将MoS涂覆在光纤表面,并利用扫描电镜、能谱分析等技术对表面修饰效果加以鉴定。结果表面,MoS修饰效果良好,传感器的灵敏度得到了一定的提升。随后为了验证该传感器在生物医学领域的适用性,对牛血清蛋白进行了检测实验,实验结果表明该传感器能够有效地检测出BSA抗体,说明该传感器有望应用于生物医学检测领域。 （3）基于MoS集成Ex TFG生物传感器研究。制作好MoS集成Ex TFG生物传感器以后,以口蹄疫抗原（FMDV Ag）为识别单元,通过疏水相互作用将FMDV Ag固定于基于MoS修饰的传感器表面;然后,利用制备完成的Ex TFG生物传感器对不同浓度的口蹄疫抗体（FMDV MAbs）进行免疫检测。实验结果表明,基于MoS集成Ex TFG生物传感器的表面修饰效果良好,在折射率标定时,其折射率灵敏度为167.739 nm/RIU,比未涂覆MoS时的传感器灵敏度提升了～11 nm/RIU,且在检测FMDV MAbs生物分子时,其检测范围为100 pg/m L～500 ng/m L,检测极限为61 pg/m L,检测灵敏度为0.178 nm/log（ng/m L）,经Langmuir模型计算得到其解离常数约为2.05×10 M,亲和常数约为4.88×10 M,说明该生物传感器具有良好的亲和力。最后实验分析了基于MoS集成Ex TFG生物传感器的特异性以及临床性,由实验结果可知,该生物传感器仅在口蹄疫阳性血清临床样本中有明显红移,说明提出的生物传感器对口蹄疫抗体具很高的特异性,在其早期诊断中有着重要意义,在现代生物医学领域有着广泛的应用前景。

关键词： 燃油调节器   试验台   测控系统   LabVIEW   PLC   燃油温度控制  

摘要： 燃油调节器是航空发动机中关键部件之一,其主要功能是控制燃油的供应,以确保发动机在不同工况下的稳定运行和高效性能。伴随航空科学技术的高速发展,航空业对发动机的性能要求越来越严格,进而对燃油调节器性能要求也逐渐升高。但是,目前燃油调节器的性能检测系统普遍存在自动化程度低、测试精度差等缺点,无法满足对燃油调节器的高性能测试要求。为确保燃油调节器的性能达到高性能测试要求,开发一套可靠而有效的检测系统是至关重要的。本文构建一款以液压试验系统为基础和以电气测控系统为核心的燃油调节器性能试验平台,主要实现模拟实际飞行工况条件的功能,并基于LabVIEW与PLC开发设计一套燃油调节器性能测控系统。具体内容如下: (1)对航空发动机燃油调节器的工作原理及特性进行分析,针对其工作特性和试验技术要求,确定测试系统总体开发方案,对试验系统所需的主要硬件设备进行选型,最终完成试验台的搭建。 (2)针对航空发动机燃油调节器性能试验台的燃油温控系统的复杂特性,并且由于常规PID控制算法对存在非线性、时变、大滞后等特点的燃油温度控制系统的控制效果不够理想,提出对燃油温度控制算法的改进,将模糊控制与常规PID控制相结合,设计一种参数自整定模糊PID控制算法,利用模糊控制原理,在线调整PID控制器的三个参数,从而改善燃油温度控制系统的性能。 (3)对试验台关键的测控系统进行详细分析,介绍测控系统的主要工作流程及结构组成,然后进行测控系统软件设计,包括PLC控制系统程序设计、数据采集程序设计及上位机程控界面设计等,并利用OPC技术实现PLC与LabVIEW之间的数据通信,实现数据的采集、处理、控制、显示及保存等功能。 (4)对设计完成的测控系统进行调试工作,确保系统可以安全、稳定的使用。并利用试验平台及其测控系统完成对燃油调节器的出厂性能检测。 试验结果表明,该测试系统能够较好地完成燃油调节器出厂性能检测的工作,并且该系统具有高稳定性、高精度、高智能化等优点,极大提高了检测效率,满足企业对燃油调节器性能测试的实际需求。

关键词： 高构型熵   准同型相界   弛豫铁电体   压电陶瓷   压电常数  

摘要： 弛豫铁电压电陶瓷是实现电能和机械能相互转换的一种功能材料,能够被广泛地应用于众多微电子器件中,例如传感器、制动器和换能器等。这类材料在准同型相界(（Morphotropic Phase Boundary,MPB）)附近具有优异的压电性能,目前工业界广泛使用的是PZT（锆钛酸铅）陶瓷,对其MPB附近成分的陶瓷进行不同元素的改性,例如离子掺杂、取代,利用畴工程、缺陷工程等方式,可以制备出满足不同的应用需求的PZT基铁电压电陶瓷材料。在多元高构型熵压电陶瓷中,由于其能够在高随机场的激励下能诱发不稳定、不连续的极化,这大大提高了电学性能。因此本文设计了从三元到七元的高构型熵多元铅基钙钛矿体系;利用容忍因子理论、多相界共存、缺陷工程（铅空位、氧空位的产生和消散）等方法,自主设计出新型多元铅基化合物钙钛矿。同时采用多种表征手段,例如压电力显微镜、X射线光电子能谱、扫描电镜等技术全面阐明了各多元铅基压电陶瓷结构和性能机理,系统性地研究了高压电性能材料结构和机理来提升性能。 首先本文利用横向和纵向两种梯度进行实验,在四元高构型熵压电陶瓷PbSrBa(ZrTi)(NiNb)(SbNb)O（PNN-PSN-PSBZT）的制备和性能研究中,成功通过固相合成法合成钙钛矿结构,结合XRD图谱与介电温谱图、准静态d测试仪的分析,在x=0.3时发现了最靠近准同型相界（MPB）的组分,且得到了最佳压电性能的d=705 p C/N,ε=4988.2,T=138 ~oC,tanδ=0.027,E=7.12 k V/cm,P=24.7μC/cm。接着在PbSrBa(ZrTi)(NiNb)(SbNb)O（PNN-PSN-PSBZT）四元高构型熵压电陶瓷的制备和性能研究中,成功制备出了该体系最佳的锆、钛比的组分y=0.45,其表现出最大的压电系数d= 820 p C/N并且具有不俗的电致应变S=0.272%。 其次在五元高构型熵压电陶瓷PbSrBa(ZrTi)(NiNb)(SbNb)(MgNb)O（PNN-PSN-PMN-PZT）中,通过设计其不同含量的非化学计量比氧化镍和三氧化二锑,成功获得具有高去极化温度的高压电性的组分,这有利于广泛的机电应用。采用固态反应方法制备了PZT基压电陶瓷,用多元元素取代A/B位离子使铁电自由能变平,实现了高压电系数d约为1000 p C/N,居里温度T为128°C,去极化温度T为105°C。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、压电显微镜和X射线光电子能谱对铁电相和铁电畴的微观结构进行了系统的表征。原子尺度上A/B位无序元素的取代打破了伴随Pb空位的长程极化秩序。并且过量的Ni离子可以调节晶粒生长以及Sb转化为Sb的价态,能够诱导Pb空位。晶粒尺寸和空位缺陷的诱导协同优化了铁电陶瓷的压电性能和温度稳定性。 最后本文通过以构型熵为指导的多元陶瓷的设计制备实验,以PNN-PSBZT作为基底,涵盖了从三元到七元的压电陶瓷s1-s7,探究其构型熵值对于压电、介电、铁电性能等影响,并进一步证实了高熵压电材料设计方法的有效性,并且结合众多研究者的对于不同体系的压电陶瓷研究,证明了高构型熵值和压电性能的正相关性。

摘要： 项目概况随着社会的发展、城市化推进,我国交通信息化建设得到高速发展。道路视频监控规模迅速扩大,通过人工检测车辆运行状况已经很难满足日益复杂的交通管理的需要。科学技术的不断进步,基于视频进行交通事件自动检测变成现实,建设基于视频的交通事件检测与事件管理系统也变得非常必要。