基于智能材料驱动的高速开关阀具有比电磁高速开关阀更好的动静态特性。针对传统悬臂梁结构压电双晶片输出力较小的缺点，该文研究了一种基于压电双晶片的气动高速开关阀，提出了一种简支梁结构固定方式。借助COMSOL对压电元件流固耦合问题进行分析，优化了阀的关键结构参数，并对样机进行了实验研究。实验结果表明，阀的工作频宽达到280 Hz，在压差0.3 MPa的条件下，最大流量为30.7 L/min。

为了对变压器绕组、翼面和桥梁等设备或工程结构的变形进行监测, 利用基于光频域反射(OFDR)的分布式光纤传感系统研究变形重构问题。首先介绍了应变与曲率之间的转换关系, 然后推导基于切角递推算法的曲线变形重构公式, 并在切角递推法的基础上提出了改进重构算法。实验时OFDR应变测量系统空间分辨率设置为2 cm, 集中力加载在简支梁中间, 当集中载荷为11.76 N时, 最大变形达到40 mm; 消除系统误差后, 切角递推法最大误差为0.667 mm, 改进重构算法最大误差为0.59 mm。

设计一种融入3D打印技术, 实现在高电压、强电磁场环境下检测振动信号的全绝缘多简支梁光纤Bragg光栅振动传感器。通过3D打印机制作而成, 由粘贴于简支梁的光纤Bragg光栅受质量块驱动而产生应变, 通过解调光栅波长变化量实现对振动信号的检测; 有限元分析振动传感器谐振频率为232.47Hz, 应变灵敏度为5.826με·g-1时, 加速度灵敏度为6.991pm·g-1, 表明了传感器理论上的测量带宽及传感器对检测信号的反应程度良好。实验结果表明: 传感器谐振频率为240Hz, 加速度灵敏度为6.270pm·g-1, 线性度为3.3%, 表明了传感器实际的测量带宽及传感器对检测信号的反应程度; 材料选用全绝缘的尼龙材料, 具有良好的绝缘性。

简易桥式起重机的力学结构是一种简支梁, 研制了一种行车模型, 主要包括工字梁及一个可吊挂重物的滑块。光纤Bragg光栅沿工字梁的轴向均匀粘贴于行车主梁的下表面, 测点分别位于离主梁的1/4、1/2和3/4等三个位置。在测量中, 通过吊挂重物对主梁产生挠度, 从而导致粘贴其下表面的光纤Bragg光栅产生波长移位。载荷试验表明, 在主梁中心进行加载和卸载时, 位于3个测点的光纤Bragg光栅的波长移位-挠度灵敏度分别为259 pm/mm, 440.5 pm/mm, 270.5 pm/mm。该方法可实现对行车的实时测量, 还能避免人为误差。

报道了一种线性度极佳的光纤光栅波长调谐技术,调谐范围近10nm,线性拟合度达到0.9998,并首次利用材料力学原理推导了这种线性调谐的理论关系式,此种技术可望在光纤传感、光纤通信及激光技术等方面有重要应用前景。