可拉伸应变传感器材料与器件研究进展

随着可穿戴设备市场越来越大，越来越多的目光聚焦到了可拉伸传感器上。由于可拉伸应变传感器具有拉伸应变范围大、灵敏度高、响应速度快、稳定性高、耐久性好等优点，在医学健康、运动检测、智能机器人、人机交互、虚拟现实娱乐技术等领域中有着巨大的应用潜力。从可拉伸应变传感器出发，归纳了该领域的理论知识和研究应用进展，首先，介绍了应变传感器实现可拉伸的两种方式，并按照传感器的传感机理对其进行分类。随后，介绍了用于制备可拉伸应变传感器的新型材料和应变传感器的相关性能参数，并总结了近几年来可拉伸应变传感器的相关进展。最后，根据可拉伸应变传感器的发展现状和应用，概况了可拉伸应变传感器目前仍存在的问题以及今后研究的方向。     

水凝胶基传感器电极的研究进展

水凝胶是凝胶分子在最佳条件下通过物理或化学交联而制备的亲水聚合物网络，因其具有强大的可调节机械性能、自愈能力、良好的生物相容性，被认为是一种极具应用前景的传感器材料。近年来，柔性可穿戴电子设备逐渐成为人机交互技术和人工智能领域的主要研究方向，水凝胶传感器因具有良好的性能且能够实现多种信号的监测及传输，从而得到广泛研究，促进了柔性可穿戴电子设备的发展。本文介绍了目前水凝胶基传感器电极的研究进展，总结了不同用途的水凝胶基传感器电极的发展历程，重点阐述了水凝胶基传感器的电极在柔性可拉伸传感器领域的应用研究，最后总结分析了目前水凝胶基传感器电极存在的不足，并对水凝胶基传感器及其电极的制备工艺作出了展望。     

基于K-means算法识别瓦斯传感器软故障研究

针对井下瓦斯传感器设备出现的软故障如数据漂移、数据长期低于或高于正常值、数据周期性变动和数据出现大值等问题,提出了一种基于轮廓系数自适应最佳聚类点的K-means算法识别瓦斯传感器出现软故障种类的方法。该方法是利用监控系统采集的瓦斯传感器软故障信号进行小包分解处理后,结合RBF神经网络进行轮廓系数K-means自适应算法的软故障识别训练。K-means自适应算法能够自适应优化聚类中心点,利用聚类中心点的迭代循环计算出最优中心点,选择最佳聚类点进行K-means聚类,从而识别软故障信号的故障类型。实验证明,自适应轮廓系数K-means算法能够有效地识别瓦斯传感器软故障类型,提高了煤矿安全监控系统数据的准确性。     

光纤光栅技术在井壁融化期间变形监测中的应用

针对深厚松散层冻结井筒解冻期间井壁受力特性变化复杂的难题,为确保板集煤矿副井井筒施工安全,基于光纤光栅传感技术,分析了传感力学模型,采用埋入式FBG传感器构建了在线监测系统,对井筒井壁结构进行信息化监测,获得了多方位、多层位井筒应变的实时数据。通过与传统的振弦式传感技术监测数据相比较,发现2种监测结果在时空上具有一致性,都能基本反映副井井筒弯曲段复杂受力状况。应用结果表明:光纤光栅传感监测系统可在线实时监测井壁内部混凝土的应变变化情况,可较准确地掌握整个竖井井壁的安全状况。     

导电水凝胶在柔性可拉伸传感领域中的应用

水凝胶是一种由亲水聚合物链组成的三维网络结构凝胶,在水中迅速溶胀后可以保持大量水分而不溶解,表现出与软组织类似的特质。近年来,随着可穿戴电子产品的流行,具备柔性可拉伸特性的电子器件正越来越受到人们广泛的关注。导电水凝胶作为导电性能良好的复合水凝胶材料,能很好地满足上述应用要求。介绍了当前导电水凝胶前沿的研究进展,总结了常见的导电水凝胶制备方法,重点阐述了导电水凝胶在柔性可拉伸传感器领域的应用研究,分析了导电水凝胶基传感器存在的不足。随着物联网(IOT)、智能终端、5G技术的迅速发展,功能性可穿戴电子器件的市场需求日渐攀升,导电水凝胶在柔性可拉伸传感领域应用前景广阔。     

基于采煤机摇臂销轴多应变数据融合的煤岩识别方法

煤岩识别是实现采煤机滚筒高度自动调节的关键技术,可靠的煤岩识别系统在提高生产效益、减轻设备磨损、保障工人安全等方面具有突出的优点。目前煤岩界面主要依据人工或者单一传感器监测进行识别,所以识别的结果不准确,具有一定的误差;因此,提出一种基于数据融合理论的多传感器煤岩识别方法;该方法以煤岩在硬度上的差异为基础,以采煤机摇臂销轴为研究对象,在摇臂与连接架销轴处布置4个经过等效强度处理的销轴传感器,采集采煤机截割不同硬度煤壁与岩壁时销轴的应变数据,对采集到的数据通过加权融合理论进行系数分配、融合,获得多传感数据融合的组合判据,利用组合判据对煤岩分界面进行识别。实验结果表明,销轴传感器采集到的应变数据在截割煤和岩时波动较大,且割煤应变数据和割岩应变数据有重叠部分,很难精准的实现煤岩界面的识别;通过数据融合方法处理后的应变数据波动较小;利用拟合公式对应变数据标定,得到销轴传感器所受的载荷值:截割岩时销轴受力范围为24. 766～25. 467 kN,截割煤时销轴受力范围为23. 493～24. 348 kN;与单一传感器测量相比,差异明显,没有重合部分;因此,可以采用这种方法在实际的生产工作中标定截割煤和岩时销轴受力的期望值范围,以此期望值范围的差异作为采煤机煤岩界面识别的依据。     

压力传感器参数检测系统的研究

针对压力传感器参数随温度变化的实际,应用单片机对压力信号进行检测,通过神经网络对检测信号进行修正,提高了传感器的检测精度。     

一种微型光纤光栅矿压传感器

为了满足煤矿生产安全对于埋入式矿压传感器的需要,针对目前光纤光栅式矿压传感器在结构及应用方面的局限性,提出并实现了一种适用于煤/岩层埋入、煤矿称重和液压支架等压力测量的光纤光栅矿压传感器。该传感器外形为圆柱形,内部采用菱形力传递结构,结合工形膜片将纵向分布的压力转换为膜片的横向应变而传递给光纤光栅的方法,传感器直径为30 mm,高度为10 mm。利用有限元分析方法,对传感器菱形力传递结构和工形膜片的应变情况进行了理论分析。对该传感器的特性进行了实验研究,该传感器具有很好的线性度和重复性,线性拟合度为0.997 5,量程为0~7.15 MPa,灵敏度为0.598 3 nm/MPa。该传感器可埋入煤、岩层用于压力测量,还可以用于替代其他各电子类压力传感器对煤矿压力进行精确测量,也可在其它领域推广应用。     

温补型光纤Bragg光栅压力传感器在锚杆支护质量监测中的应用

为了改善现有光纤光栅压力传感器应变-温度交叉敏感的问题,基于光纤光栅传感原理及弹性膜片结构,设计了一种新型的温度补偿压力传感器。建立了膜片结构变形力学模型,推导出了光纤光栅中心波长漂移与压力之间的数学关系,建立了传感器灵敏度与膜片材料和结构尺寸参数之间的数学方程,Matlab数值分析了膜片参数对灵敏度的影响,利用有限元软件ABAQUS对膜片变形特征进行了仿真分析。传感器理论压力灵敏度为40.43 pm/MPa,标定实验的灵敏度为35.6 pm/MPa,经温度补偿后的实际灵敏度为37.62 pm/MPa,实现了压力测量中的温度补偿。测试结果表明该传感器具有良好的线性度、较低的啁啾性及较高的稳定性,现场应用结果证实了光纤光栅传感技术在煤矿安全监测中的可行性,适合进一步推广应用。     

光纤传感技术在矿井安全监测中的应用

简要介绍了光纤传感技术在矿井安全监控方面的应用优点,并对气体传感器、粉尘传感器和应力(应变)传感器的原理和关键技术进行了分析,同时对OTDR以及Bragg光栅等新技术进行了理论分析和应用研究,并在此基础上提出了光纤传感技术进一步应用需解决的几个关键问题。     

化学传感器进展

对化学传感器近年来的发展动态作一述评，简要叙述了化学传感器的分类和发展简史，对化学传感器各个分支，包括电化学传感器（离子选择电极，生物传感器，气体传感器），光学传感器，质量传感器和热学传感器的发展动态分别作了主述评。     

传感器技术的发展现状

简要介绍了在美国、德国和日本等发达国家中技术成熟的几种现代型传感器,着重说明了智能传感器和多功能传感器是传感技术发展的方向。     

光纤气体传感技术及其应用

介绍了光纤传感器的分类 ,包括传光型和传感型。光纤传感器的特点 ,包括抗电磁干扰、灵敏度高、重量轻、体积小等。介绍了光纤传感器的工作原理以及光纤气体传感器的应用。     

基于STC89C52的瓦斯检测及红外控制系统

给出了一种基于STC89C52的实时瓦斯浓度检测及报警系统,详细介绍了该浓度检测系统的组成、工作原理及应用。此系统可实现浓度检测、信号模数转换、喇叭报警以及红外信号的发射与接收等功能,具有较强的应用价值。     

输送带综合保护装置传感器的设计与应用

在输送带综合保护系统中所使用的传感器,由于煤矿井底含有爆炸性气体和煤尘,环境相对恶劣,传感器经常发生故障而影响整个系统的可靠性。对输送带综合保护装置中使用的几种传感器进行优化设计,使传感器灵敏度更高,性能更加可靠,系统性能更加稳定。     

Possibilities of Noncontact Optical Method for Displacement Measurement in Studying an Impact Penetration of Elongated Bodies into Soil

Noncontact analog optical measuring systems are developed and approved for recording displacement of elongated bodies under laboratory and field conditions during impact. Their constructive schemes and parameters are given.     

一种新型压力监控系统的设计

根据煤矿锚杆支护煌工作面压力监控的要求,提出一种基于开放式互联模型的主站-分站集散式结构新型矿山压力监控系统,主站进行数据处理,各个分站采集各类传感器数据。各类传感器采用通用标准协议,可方便组成多节点的压力监控系统,形成兼容性强、有扩展和升级裕量的开放式压力监控。     

基于非分散红外_NDIR_原理的便携式瓦斯检测仪

对一种新型红外气体传感器的设计进行了介绍,这种传感器的设计特点在于它通过NDIR红外气体分析仪进行电调制红外光源监测,从而实现有效的瓦斯浓度实时检测,并能液晶显示与浓度报警,可以用于煤矿井下作业安全监测辅助工具。     

传感器矿用化改造方法研究

主要研究了传感器的矿用化改造方法。针对环境干扰提出了屏蔽、接地、滤波等改造的方法和措施,并对传感器集成化改造方法进行了研究;提出了改造后传感器的检验方法。