1 太原理工大学土木工程学院, 太原 030024
2 中铁三局集团投资有限公司, 太原 030001
为监测在役混凝土结构在使用过程中的内部缺陷程度变化并定位缺陷位置, 本文探索一种基于应力波的探测方法并进行试验研究, 将压电传感器(PZT)以阵列形式安装在混凝土表面, 将混凝土划分为不同区域, 阵列中的一个传感器发射波, 另一个传感器接收波, 采用扫频模式和五峰值脉冲模式对混凝土不同区域进行监测。试验结果表明, 当应力波通过待监测区域时, 由于混凝土内部存在缺陷, 应力波幅值衰减, 波能降低。为了量化混凝土结构内部缺陷程度, 构造基于接收信号的能量指数和损伤指数, 并分别建立其与缺陷程度的函数关系, 依据不同区域能量指数和损伤指数差异, 确定混凝土内部缺陷存在的区域。试验结果与试件实际情况相吻合, 验证了本文采用压电传感器监测混凝土内部缺陷的可行性。
压电传感器 应力波 混凝土结构监测 内部缺陷 信号能量分析 时域分析 piezoceramics transducer stress wave concrete structure monitoring internal defect signal energy analysis time domain analysis
大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁 大连 116024
销轴连接作为工程中一种常用的连接构件，实时监测其在荷载下的健康状态，对结构的整体稳定性至关重要。该文研究了一种基于压电理论的销轴连接受力状态的实时监测方法，并对其展开了理论和实验研究。同时基于小波包理论分析接收信号的能量，从而识别销轴连接的受力状态。研究结果表明，接收信号的能量与销轴连接的受力状态相关，随着接触面的法向压力增大，接收信号的能量增大，但当法向压力增大到一定值后，接收信号能量达到饱和。因此，该文提出的基于压电理论的销轴连接受力状态监测方法在一定的荷载范围内具有良好的可行性和应用意义。
销轴 结构健康监测 压电陶瓷 受力状态 小波包能量分析 pin shaft structural health monitoring piezoelectric ceramics force state wavelet packet energy analysis
1 中北大学电气与控制工程学院, 山西 太原 030051
2 中北大学电子测试技术重点实验室, 山西 太原 030051
为了实现对金属构件表面微小裂纹的定量检测, 本文采用仿真和实验相结合的方法, 对经过不同深度表面裂纹的激光超声透射Rayleigh(瑞利)波的波形进行对比分析, 提取畸变区域内的波形, 计算其波包能量, 研究波包能量与表面裂纹深度的依赖关系, 并通过拟合表达式对裂纹深度进行反演。研究结果表明: 当表面裂纹的深度以0.1 mm的步长从0.1 mm增加到0.5 mm时, 透射Rayleigh波的波包能量呈线性减少, 且仿真与实验分析结果相一致。反演所得裂纹深度与理论裂纹深度的最大误差为0.022 4 mm, 总体平均误差为0.011 5 mm。因此, 该研究结果可以有效的对表面裂纹深度进行定量表征。
激光超声 缺陷定量检测 波包能量分析 透射波 数值模拟 laser ultrasound quantitative defect detection wave packet energy analysis transmission wave numerical simulation
Author Affiliations
Abstract
1 School of Precision Instrument and Opto-electronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 Laser Institute, Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences), Jinan 250014, China
3 School of Electrical Engineering & Telecommunications, University of New South Wales, NSW 2052, Australia
We propose a new non-intrusive flow measurement method using the distributed feedback fiber laser (DFB-FL) as a sensor to monitor flow in the pipe. The relationship between the wavelength of the DFB-FL and the liquid flow rate in the pipeline is derived. Under the guidance of this theory, the design and test of the flow sensor is completed. The response curve is relatively flat in the frequency range of 10 Hz to 500 Hz, and the response of the flow sensor has high linearity. The flow from 0.6 m3/h to 25.5 m3/h is accurately measured under the energy analysis method in different frequency intervals. A minimum flow rate of 0.046 m/s is achieved. The experimental results demonstrate the feasibility of the new non-intrusive flow measurement method based on the DFB-FL and accurate measurement of small flow rates.
DFB-FL flow non-intrusive measurement energy analysis frequency interval Chinese Optics Letters
2020, 18(2): 021204
北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心, 北京 100124
提出了一种基于双波长法补偿空气折射率的激光追踪测量系统的ZEMAX仿真分析方法。利用光学器件对偏振光的变换特性来建立系统的能量模型, 建立了基于ZEMAX软件的光学系统模型, 分析了光学系统中非理想的光学元件性能对干涉条纹对比度的影响。仿真分析结果表明, 当光学系统分光部分、追踪部分和接收部分的分光镜的分光比分别为2∶8、6∶4和5∶5时, 条纹对比度达到0.99, 光学系统的干涉效果最好。光学系统中的偏振分光镜在非理想条件下, 对干涉信号的条纹对比度的影响较小。
测量 空气折射率补偿 激光追踪仪 ZEMAX仿真 能量分析 高精度测量
1 北京工业大学,北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心, 北京 100124
2 工业和信息化部计算机与微电子发展研究中心(中国软件评测中心), 北京 100048
为满足精密测量领域精度高、可靠性强、实时性好的测量要求,提出一种基于Zemax仿真的激光追踪测量光学系统能量分析方法。根据激光追踪测量光学系统原理,建立激光追踪测量光学系统能量模型,利用Zemax仿真分析非理想光学元件对光学系统能量的影响。仿真结果表明,干涉分光镜的分光比为5∶5且追踪分光镜的分光比为7∶3时,四路干涉信号能量接近,条纹对比度达到0.89,干涉效果最好。偏振分光镜反射率在非理想条件下,四路干涉信号的条纹对比度会下降。偏振分光镜透射率在非理想条件下不影响四路干涉信号的条纹对比度。该研究对激光追踪测量系统的精度提升、可靠性评估、光学系统设计和光学元件选择具有指导意义。
测量 激光追踪测量 Zemax仿真 能量分析 高精度测量
1 天津工业大学电子与信息工程学院, 天津 300387
2 天津工业大学天津市光电检测技术与系统重点实验室, 天津 300387
双能X射线光栅相衬成像系统具有成像效率高、辐射小、无须步进装置、成像平台简单等优点。研究了不同X射线能量下,CsI厚度与荧光透射率、金属铋的厚度与光强透射率的关系。基于以上研究,设计了一种双能分析光栅,阐述了光栅结构及栅条的制作材料,分析了栅条厚度的计算方法。对双能分析光栅成像进行了仿真,结果表明,设计的双能分析光栅可以获得清晰的条纹图像,并具有良好的条纹对比度。将设计的双能分析光栅应用于双能X射线光栅相衬成像系统,对成像系统进行了仿真,成像系统可以获得被测物体的相位一阶导数图像,表明设计的双能分析光栅是有效的。
光栅 双能分析光栅 条纹对比度 X射线相衬成像 闪烁体 光学学报
2017, 37(11): 1105001
1 上海应用技术学院, 上海 201418
2 浙江亿米光电科技有限公司, 杭州 314100
针对LED高光效、低功耗的要求, 在分析LED光学性能的基础上, 采用了COB(chip on board)即板上芯片封装技术。研究了不同电流下和点亮不同时间后, 分析其LED光通量、光效和色温。研究分析影响LED光学性能的因素并进行测试。结果表明, 用两种色温接近3 000 K的样品, 电流由500 mA增大到900 mA, 色温升高了1.685%、2.626%, 光通量也随着电流的变大而升高68.532%、84.625%, 但相反光效却降低了13.535%、9.971%; 而在电流保持不变的情况下, 点亮的时间由0~1 min、0~5 min、0~10 min, 其色温分别上升了0.537%、1.209%、2.384%; 0.369%、1.104%、2.943%, 同时, 光通量分别降低1.474%、4.855%、7.493%; 2.073%、3.859%、7.793%, 光效也分别降低2.527%、4.617%、6.671%; 2.171%、4.903%、7.579%。实验发现, 电流与点亮时间直接影响LED光学性能。
光学性能 电流 时间 光谱能量分析 chip on board (COB) COB optical performance LED light-emitting diode (LED) electric current time spectral energy analysis
随机耦合模型既继承了传统确定性电磁预测方法的优点，又能克服确定性预测方法对电大混沌腔体中电磁场量预测性能较差的问题。针对统计电磁学的研究运用现状，围绕混沌腔体的统计电磁预测技术，分析了随机耦合模型在理论研究及其测试应用中需要解决的非遍历性短周期耦合、任意孔缝辐射耦合及多腔体级联能量统计分析等关键技术及其研究思路，为随机耦合模型统计电磁预测技术的研究提供了一定的参考。
混沌腔体 电磁预测 统计模型 阻抗矩阵 随机耦合模型 统计能量分析 chaotic cavity electromagnetic prediction statistical model impedance matrix random coupling model statistical energy analysis 强激光与粒子束
2014, 26(3): 033203
