1 中节能(常州)环保科技园发展有限公司, 常州 213100
2 常州大学城市建设学院, 常州 213164
为研究直通孔孔径、积水深度和水平径流速度对新型自密实透水混凝土(NSPC)抗堵塞性能的影响规律, 测试了堵塞和高压水枪冲洗后NSPC的透水系数, 并基于堵塞物被直通孔道捕获的概率建立了NSPC堵塞模型。结果表明, NSPC堵塞循环后的透水系数随直通孔孔径增加而增大, 当直通孔孔径与堵塞物粒径之比大于5时, 堵塞物形成的颗粒流仍会造成NSPC堵塞。积水深度的升高会降低NSPC堵塞后的透水系数, 水平径流速度对NSPC的透水系数影响较小, 但会延迟透水系数降低的时间。高压水枪清洗后NSPC的透水系数恢复率最高可达到85%。建立的NSPC堵塞模型能够预测直通孔道内堵塞物质量和透水系数衰减率的变化规律。
透水混凝土 抗堵塞性能 透水系数 直通孔道 堵塞模型 pervious concrete anti-clogging performance permeability coefficient straight through pore channel clogging model
为了研究V型电热驱动器的位移响应特性,考虑到材料参数的温度非线性及数学模型中存在的非连续性边界问题,从理论、仿真和实验三个方面对V型电热驱动器进行研究。通过引入与温度相关的材料参数更新函数,建立V型电热驱动器的电-热-力耦合模型;利用改进型切比雪夫谱方法求解所构建的耦合模型,得到V型电热驱动器温度和瞬态位移表达式。然后,对V型电热驱动器温度和位移进行有限元仿真和理论分析。最后,搭建电热驱动器瞬态位移响应实验平台,将恒定电压激励下的V型电热驱动器位移响应实验结果与理论和仿真结果进行对比,并对周期性方波电压下V型电热驱动器的位移响应进行了测试。实验结果表明:在一段时间后,V型电热驱动器的位移响应呈现周期性变化,且周期与方波电压周期相等;在其他参数相同的条件下,峰峰值为14 V的周期方波电压作用下,电热驱动器位移均值为20 µm,峰峰值为7 V的周期方波电压作用下,位移均值为28 µm;频率为50 Hz的周期方波电压作用下,电热驱动器位移变化幅度比频率100 Hz下多7 µm。V型电热驱动器的位移均值基本不变,但位移变化幅度与频率负相关。
V型电热驱动器 切比雪夫 温度 瞬态位移 位移响应 V-shaped electrothermal actuator chebyshev temperature transient displacement displacement response 光学 精密工程
2022, 30(13): 1572
1 郑州轻工业大学物理与电子工程学院, 河南 郑州 450002
2 郑州轻工业学院机电工程学院, 河南 郑州 450002
以二维位移测量为应用实例,在对光漂的产生机制及特性进行分析的基础上,提出了一种差分补偿和共路补偿相结合的光漂补偿方案,并对所采用的两种补偿方法进行了详细分析及实验验证。实验结果表明,对于光线角度漂移和总漂移,差分补偿法分别可以实现35.2%和54.4%的补偿效果,共路补偿法对光线总漂移可以实现42.2%的补偿效果。研究结果可为解决激光准直测量中光漂补偿这一共性问题提供技术支持。
测量 激光准直技术 光线漂移 补偿 激光与光电子学进展
2019, 56(7): 071203
1 郑州轻工业学院 物理与电子工程学院, 河南 郑州 450002
2 郑州轻工业学院 机电工程学院, 河南 郑州 450002
激光准直技术在位移测量及相关应用中具有重要作用, 其核心器件是位置敏感探测器, 环境杂散光、电源波动、光电信号处理电路噪声等是影响测量精度的主要因素。针对以上问题, 提出一种基于激光调制的高精度位移测量方法。将激光器由直流驱动的连续输出模式改为交流驱动的调制模式输出, 优化设计光电探测器微弱光电信号的调理与采集系统, 通过编写Labview软件对信号进行频谱分析、带通滤波、均值处理等, 对激光连续输出和激光调制输出2种情况分别进行了实验测试与分析, 并对比了位移测量的稳定性。实验结果表明: 其测量值波动范围从7 μm减少到了2.6 μm, 验证了基于激光调制方法的有效性, 可以通过滤波更加有效地消除噪声, 测量精度提高至3 μm以内。
位移测量 激光准直技术 激光调制 滤波 displacement measurement laser collimation technology laser modulation filtering
利用锆钛酸铅镧(PLZT)陶瓷的光致形变效应,提出了一种光控微位移伺服系统,并通过实验对其闭环伺服控制特性进行研究。建立PLZT陶瓷光致微位移闭环伺服系统的多物理场耦合数学模型,通过静态实验对光照与光停阶段PLZT陶瓷光致形变表达式进行了参数识别。搭建了PLZT陶瓷光致微位移闭环伺服控制实验平台,基于ON-OFF控制策略,在不同光照强度下对PLZT陶瓷的光致微位移进行了闭环伺服控制实验。结果表明,通过对紫外光源施加ON-OFF控制,能够实现PLZT陶瓷输出位移的闭环伺服控制。PLZT陶瓷输出位移曲线在伺服控制阶段出现超调量之后,围绕目标值上下波动。光致微位移伺服系统的响应速度、超调量与波高随着光照强度的增强而增加; 在400 mW/cm2光照强度下,PLZT陶瓷输出位移到达目标值的时间仅为100 mW/cm2光照强度下的20%。实验结果为PLZT陶瓷在微驱动方面的工程应用奠定了基础。
锆钛酸铅镧(PLZT)陶瓷 闭环伺服控制 光致形变 光驱动 微位移 PLZT ceramic closed-loop servo control photodeformation optical driving micro displacement 光学 精密工程
2016, 24(10): 2505
南京理工大学 机械工程学院, 江苏 南京 210094
为了消除高能光束照射下镧改性锆钛酸铅(PLZT)陶瓷的光致形变与光生电压之间的迟滞现象,建立了一种多能场耦合下的新型光致伸缩本构方程,实验研究了影响该迟滞现象的各种因素.首先,对光照作用下光-电-热-力多能场耦合作用进行理论分析,建立了光致伸缩效应的本构关系;然后,对反常光生伏特效应、光焦热效应、热释电效应、热膨胀效应以及压电效应进行理论推导,得到了新型的光致伸缩本构方程;最后,通过温度屏蔽实验和光致伸缩静态实验验证了提出的本构方程.实验表明:PLZT陶瓷表面的温升是造成迟滞现象的主要原因;实验曲线变化趋势与理论结果一致,显示理论模型合理;消除温度影响后,实验所用PLZT样品的光致形变达到饱和所用的时间约为10 s.结果表明,降低PLZT陶瓷表面的温升能有效消除迟滞现象,提高光致形变响应速度;建立的光致伸缩本构方程为PLZT陶瓷驱动控制研究提供了理论基础.
PLZT陶瓷 多能场耦合 光致伸缩效应 本构方程 PLZT ceramic multiple energy field coupling photostrictive effect constitutive equation
1 郑州轻工业学院物理与电子工程学院, 河南 郑州 450002
2 郑州轻工业学院机电工程学院, 河南 郑州 450002
3 郑州航空工业管理学院数理系, 河南 郑州 450015
轧工质量是棉花重要的质量指标。皮棉疵点的存在会影响到棉花加工的质量以及纺织品的品质,因此皮棉疵点含量的快速检测具有重要的意义。针对皮棉疵点中破籽、带纤维籽屑和僵棉,利用皮棉疵点不同的光响应特性,提出了一种基于改进的自适应迭代阈值法皮棉疵点快速检测方法。该方法基于光电探测技术,利用改进后的形态学边缘检测算子对多疵点图像进行边缘检测,得到了具有明显特征的疵点图像,再用迭代阈值法求取阈值进行图像分割,当权重系数n=0.6 时破籽和带纤维籽屑有最佳分割阈值,对于僵棉权重系数n=0.5 时有最佳分割阈值。同技术人员的比对实验结果表明原棉疵点检测正确率达到85%以上,检测时间在3 s 以内,基本能够满足快速检测的需求。
棉花疵点 光电技术 自适应阈值 图像处理 激光与光电子学进展
2015, 52(3): 031202
1 郑州轻工业学院物理与电子工程学院, 河南 郑州 450002
2 郑州轻工业学院机电工程学院, 河南 郑州 450002
3 北京交通大学理学院, 北京 100044
提出一种基于激光准直技术的多自由度误差同时测量方法。采用半导体激光单模光纤组件为光源,分别以角锥棱镜和分光直角棱镜作为二维直线度误差和三维角度误差的敏感器件,实现了直线导轨五自由度误差的同时测量,且测量移动部分无电缆连接。通过理论分析及实验,验证了方法的可行性和可靠性。在设定参数下,直线度、俯仰偏摆角和滚转角误差的测量分辨率可分别达到0.1 μm ,0.1″和0.3″。
测量 多自由度 误差 激光准直 激光与光电子学进展
2014, 51(8): 081203