平行钢丝束拉索的布里渊全尺度测试技术研究

针对传统点或准分布式传感器不能有效监测在役拉索索体的应力分布问题,提出将纤维增强树脂-光纤(FRP-OF)复合智能筋布设到平行拉索,开发出基于布里渊测试技术的分布式平行钢丝束智能拉索,以实现对其内应力进行全尺度监测。实体拉索的静载试验结果表明:在破断索力60%左右的张拉控制力下,RFP-OF复合智能筋的布里渊应变信息能很好地揭示拉索的应力分布状态,测试结果的重复性较好,总平均索力与控制张拉索力的吻合良好,其相对测试误差在5%以内。该智能拉索具有抗电磁干扰、传感距离长、成本低和全尺度测量等优点,可以有效地监测拉索的索力分布情况,符合拉索长期在线健康监测需要。     

FBG传感器在巷道掘进中的应用研究

采用光纤Bragg光栅（FBG）传感器监测了巷道模型的掘进过程。利用FLA^3D软件对巷道模型进行了掘进过程的应力分析,根据应力分布情况在巷道模型中布设了15个三维应变FBG传感器和3个温度FBG传感器,通过四通道SM125解调仪对传感信号进行系统解调以及数据存储。该传感系统测量精度高,检测的应力变化与FLAC^3D软件模拟结果吻合性好,表明FBG传感器在土木工程的监测中有较好的应用前景。     

光纤光栅智能复合筋传感特性及其工程应用

提出一种新型的玻璃纤维光纤光栅(GFRP-OFBG)智能复合筋传感器监测桥梁拉索应力。通过标定试验,得到GFRP-OFBG传感器的应力和温度传感特性。比较了不同直径的GFRP-OFBG传感器极限应变,得出直径为7 mm的GFRP-OFBG传感器适合桥梁拉索应力监测,其极限应变能达到8 000μs。最后,对GFRP-OF-BG传感器在拱桥系杆的布设工艺进行了探索,并在四川峨边大渡河拱桥系杆施工中得到了具体实施和应用,成功地监测了系杆的整个张拉过程。基于1年的监测数据,检验了系杆张拉效果及其判断了目前的运营状况。     

纤维智能复合筋及其智能吊杆传感器特性研究

提出在玻璃纤维智能复合筋(GFRP)中布设光纤光栅(OFBG),研制出了GFRP-OFBG传感器.通过位伸试验发现,GFRP-OFBG传感器极限应变约为裸OFBG的1.6倍,接近钢铰线极限应变的75%;通过标定试验,得到了它的应变灵敏度系数.对GFRP-OFBG传感器在吊杆中的布设工艺进行了探索,形成了自监测智能吊杆,并进行了试验,结果表明,GFRP-OFBG传感器能够很好地表征吊杆受力情况,测试结果与实际值非常吻合.     

静压桩贯入试验增敏型FBG传感器的研制及应用

介绍了光纤光栅的基本原理及优点,设计了基于光纤光栅技术的增敏型应变传感器,并对其工作特性进行了分析。应用增敏型光纤光栅传感器,测试了静压桩贯入过程中模型桩的桩身应力变化。试验结果表明,使用光纤光栅传感器对模型试验中静压桩贯入过程桩身应力监测时需进行增敏。增敏型光纤光栅传感器为模型试验中静压桩贯入过程监测及分析提供了一种新的工具,是监测模型桩静压贯入过程的理想器件。     

光纤应变传感器在芜湖长江大桥长期健康监测中的应用

光纤传感测试技术作为未来最有前途、最适合长期健康监测的一种新型传感测试技术,在国外已经得到了比较广泛的应用,而光纤应变传感器更是受到了世界各国工程界的普遍欢迎。主要阐述了应变监测在桥梁结构健康监测中的重要意义,并选择先进的光纤应变传感器对芜湖长江大桥进行长期应变监测,研究了光纤应变传感器在钢梁上的安装方法,确定了监测系统的触发采集方式,并开发了专门的软件系统,所取得的成果为今后推广应用光纤应变传感器进行应力监测提供有益的经验。     

基于光纤布里渊传感的钢绞线全尺度应力监测

针对钢绞线服役过程中因弯角、摩擦、滑移等原因导致的应力分布式变化及传统传感器不能有效解决分布式测试和工程布设的难题,提出将纤维增强树脂-光纤复合智能筋与钢绞线复合,利用光纤布里渊传感实现钢绞线应力的全尺度监测技术,并通过钢绞线的张拉试验验证了该技术的有效性.试验结果表明,智能筋中的光纤布里渊测试平均应变与引伸计结果吻合较好,反算荷载与控制张拉力吻合亦良好,其误差在5%左右,说明监测信息能很好地揭示钢绞线的应力分布状态.该技术具有抗电磁干扰,耐久性好,长距离全尺度测量,实施方便,成本低等优点,适于钢绞线结构的从施工到服役的全过程长期监测.     

拱桥吊杆的光纤光栅监测与健康诊断

对拱桥吊杆内力监测光纤光栅(FBG)传感器的波长与应变和温度的关系进行了理论分析,通过标定试验,得到了FBG应变与温度灵敏系数.在四川峨边大渡河拱桥关键性吊杆中成功布设了FBG应变和温度传感器,提出并实施了现役拱桥吊杆FBG传感器的布设工艺以及布设后吊杆的修复方法.利用布设好的FBG传感器成功监测了车辆荷载下吊杆应变历程和温度变化过程、同一车辆荷载对不同长度吊杆的影响.监测结果表明:FBG传感器能够准确地监测车辆荷载大小和温度变化以其可能存在的损伤.     

基于红外光反射的雪深检测传感器研究与应用

冬季河流湖泊冰盖表面的积雪深度监测是水文信息化领域的一项切实需求,基于空气、积雪和冰盖三种介质对红外光的传输特性差异,设计了一种可以连续实时对积雪深度进行定点检测的传感器。传感器及检测系统于2016年12月初在我国黑龙江上游漠河县江段进行了现场安装与实验测试,通过与传统对射式雪深检测传感器以及当地水文站人工测试结果对比,基于红外光反射特性的雪深检测传感器灵敏度更高,能更准确反映出积雪深度的变化过程,且具有体积小,布设安装方便等特点,为高寒地区野外恶劣环境下积雪深度的定点高精度检测提供了一种新的解决方法和技术装备。     

基于虚拟仪器的压力传感器仿真系统

以传感器特性的测试为背景,分析目前传感器课程教学实验环节中存在着设备缺乏、资金投入太多等问题,进行了虚拟压力传感器标定实验的研究。讲述了虚拟仪器的软件开发平台Labwindows/CVI和传感器的静态特性等基础知识,介绍了基于Labwindows/CVI虚拟压力传感器静态标定仪的设计与开发。通过测量和绘制线性度、迟滞、重复性曲线,来实现压力传感器静态参数的标定.接着详细地描述了用Labwindows/CVI语言实现激波管虚拟测试平台的过程,最后给出激波管虚拟实验平台对压力传感器动态特性的测试结果,实现传感器的动态标定。     

基于移动信标节点的无线传感器网络定位算法研究

对移动信标节点的无线传感器定位路径进行研究分析,分析规律性折线路径,随机路径和虚拟力方法路径的缺陷,结合两者优点,提出改进的自适应的动态路径。采用matlab仿真工具,结合RSSI测距方法以及无线传输模型,对改进算法进行仿真验证,得到更高的覆盖率和更小的误差率,从而减小了网络硬件成本,更能满足无线传感器网络定位的实际应用。     

Towards prognostics and health monitoring: The potential of fault detection by piezoresistive silicon stress sensor

A piezoresistive silicon based stress sensor has been demonstrated successfully as an effective tool to monitor the stresses inside electronic packages during various production processes. More recently, the sensor has been evaluated as a sensor for Prognostics and Health Monitoring (PHM) systems. This paper presents a systematic approach that evaluates its performance from the perspective of failure mode detection. A detailed Finite Element method (FEM) model of existing test vehicles is created. The test vehicle consists of six DPAK (Discrete Package) power packages and three stress sensors. The results of simulation are verified by the signals obtained from the stress sensor as well as the supplementary warpage measurements. After inserting various failure modes into the model, statistical pattern recognition algorithms are implemented for fault detection and classification. The proposed technique can identify detectable failures during reliability testing by utilizing the database of stress sensor responses for healthy and unhealthy state. Thus, the results establish a baseline for the applicability of the piezoresistive stress sensor for an on-line monitoring PHM methodology.     

基于聚类的无线传感网络的合作MIMO传输方案

Wireless sensor network is becoming more and more popular in recent years, but energy-constrained characteristic of sensor nodes is one of the critical issues that we must consider in system design. In this paper, a cluster-based virtual V-BLAST transmission scheme is proposed to achieve energy savings for energy-constrained wireless sensor networks. In the proposed scheme, instead of using cluster member as cooperative nodes, multiple cluster heads cooperate to form virtual antenna array so that V-BLAST based virtual MIMO transmission can be implemented. Based on the communication energy consumption model, a way to optimize the parameters for the scheme is given. In addition, detailed simulation is performed to evaluate the performance of the proposed scheme for both densely and sparsely deployed sensor networks. Theoretical analysis and simulation results verify the energy efficiency of the proposed scheme.     

The electronic head: a virtual quality instrument

This paper describes a new approach to virtual instrumentation, qualitative estimation, and decision making of a dynamically changing quality assessment. The authors illustrate this approach in an electronic head concept, in which they combine the amount of information received, and apply feature extraction analysis and a fuzzy clustering technique to assess the quality as acquired from a human expert. By combining data from different artificial sensor systems into a single set of meaningful features, they obtain information that is of greater human benefit than the aggregate of its contributing sensors. The combination of sensor data by fuzzy rules has the aim of performing human-like inferences that may be impossible by the single artificial sensors. The entire sensor system acts as a virtual instrument for dynamic industrial process monitoring. This virtual instrument allows easy sensor observation and learning interaction with a human operator     

阵元失效条件下的高精度DOA估计方法

为解决波达方向（Direction Of Arrival,DOA）估计方法在阵元失效条件下性能下降甚至失效的问题,本文提出一种基于Toeplitz协方差矩阵重构的DOA估计方法.首先,提出了一种失效阵元检测方法,并根据阵列的鲁棒性将失效阵元分为冗余阵元失效和非冗余阵元失效两种情况.然后,分别针对两种失效场景提出相应DOA估计方法：一是冗余阵元失效,利用阵列冗余度,结合差联合阵列对失效阵元进行填充;二是非冗余阵元失效,利用阵列冗余度进行填充后仍存在空洞,结合矩阵填充理论,用迹范数代替秩范数进行凸松弛以恢复协方差矩阵,进而实现对虚拟阵元空洞的填充,恢复阵列自由度.相对于稀疏类算法,有效消除了模型失配的影响.最后,基于子空间方法进行DOA估计.理论和仿真结果表明,相对于现有方法,本文方法有效避免了阵元失效的影响,提高了估计精度.     

FBG应变传感器应用于起重机械的实验模拟

为了测量大型起重机械关键部位的应变,本文设计了一套门式起重机的实验模拟系统,通过实验测得其关键部位的应变,获得反射波长与应变的相关系数,并将所测应变与高精度应变计的测量结果相比较。实验证明,这种FBG应变传感器测得的应变与门式起重机实际的应变很接近,其反射波长和应变具有很好的相关性。可应用于现实工程中起重机械的应变测量。     

基于压电传感器的木材轴压损伤监测

木结构在受压荷载作用下,会造成木材承载力不足及内部损伤,但对木结构进行无损监测的方法较少。该文基于压电传感器对木材在轴压和局压作用下进行了损伤监测可行性研究,在木材表面贴装压电传感器,利用应力波的主动传感方法,以一个压电传感器作为信号发射器,另一个压电传感器作为信号接收器,在木材结构产生损伤时,监测到的应力波相应减小。基于应力波的衰减,可以采用小波包能量法将其转换为损伤指标,以此来监测结构损伤。结果表明,压电信号幅值与木材的损伤程度相关性较强,该木材无损监测方法具有良好可行性。     

Research and Implementation of Distributed Virtual Simulation Platform Based on Components

This paper proposes a combination of system's theoretic simulation methodology with the virtual reality technology as a basis for a component-based virtual simulation framework. The created universal framework can be used in different fields, such as drive training, airplane fighting training, and so on. The result of the synergism is a powerful component-based virtual simulation framework. After having briefly introduced the concepts and principles of the distributed component object, the paper describes a software development method based on components. Then a method of virtual simulation system modeling based on components is proposed, and the integrated framework supporting distributed virtual simulation and its key technologies are discussed at length. Our experiments indicate that the framework can be widely used in simulation fields such as arms antagonism, driving simulation and so on.     

基于移动Agent和WSN的突发事件场景数据收集算法研究

该文针对无线传感器网络应用于突发事件监测场景的能量消耗和网络延迟问题,提出了基于移动Agent的无线传感器网络簇式数据收集算法.动态成簇过程基于事件严重程度,并由其决定簇的生命周期和覆盖范围.Sink和簇头之间形成以Sink节点为簇头的虚拟簇.移动Agent迁移路径规划过程中下一跳节点的选取基于节点剩余能量、路径损耗及受刺激强度.移动Agent通过节点遍历的方式完成对所有簇内成员节点信息的收集.仿真结果表明,相对于C/S数据收集模型,基于移动Agent的模型具有更好的节能效果,并能一定程度地减少网络延迟,尤其适用于大规模无线传感器网络应用.     

基于MATLAB的变频调速起升机构动载的仿真

为了对采用变频调速系统后的起升机构进行分析研究,建立了电机模型和三质量二自由度的等效扭振系统及对应的动力学方程,在建立数学模型的基础上,应用SIMULINK仿真工具箱对四种工况进行了计算机仿真,验证了模型的正确性。具有一定的工程实用价值。