基于光纤传感技术的三维地应力传感器

为了实现对地下岩层空间应力状态及其变化规律的有效监测,基于光纤光栅传感技术与平面应力状态测量原理,提出了一种平面应变花与光纤光栅传感技术相结合的监测方法。通过利用碳纤维层积复合材料对光纤光栅封装做成应变传感单元,九个应变传感单元分别组成两组直角应变花与一组等角应变花,三组应变花分别放置于三个圆柱形探头S1,S2,S3上,三个探头以一定的机械结构连接构成地层空间应力的监测的三维地应力传感装置。对光纤应变传感单元进行温度与应力的标定实验,在室内对整体传感装置进行了应力加载模拟实验。实验结果表明:光纤应变传感单元的应力分辨率为0.017 2 MPa;应力监测为0~60 MPa;探头S1最大主应力的监测平均误差为16.31%,探头S2最大主应力的监测平均误差为24.36%,S3探头的绝对误差为0.006 8 MPa;实际加载应力与传感器测量的应力空间角度误差平均值为1.24°。传感器的监测结果与实际加载应力的变化规律相一致,可满足对地下岩层空间应力状态连续监测的要求。

基于PDLC的可变光衰减器的研制

介绍了一种新型的低成本、小体积的的液晶可变光衰减器的设计与制作.该衰减器采用聚合物分散液晶材料,使其填充在经过耦合的带透明导电电极的两根单模光纤的间隙里,利用聚合物分散液晶在不同电场强度下引起的光的散射效应的变化,来实现对光路能量的可控连续衰减.采用体硅微细加工技术术成功地制作出了这种衰减器,并对器件进行了测试,结果表明:当传输的光波长为1550nm时,该衰减器的插入损耗为0.85dB;衰减的最大范围为0.85dB-14.21dB;驱动电压范围9V^57V.

基于实例的本体映射方法研究

本体是一种能在语义和知识层上描述信息系统的概念模型建模工具,现已被越来越广泛的应用于信息系统的构建当中。随着使用本体构建的信息系统的增多,为了在不同的信息系统间交换信息,实现本体之间的概念和语义上的映射,尤其是实现映射的自动化已经是当前研究的热门课题。首先从理论上描述了如何使用实例数据来完成本体之间的映射,然后通过一个具体的例子说明了本方法的映射过程,最后,从实现和应用的角度给出了对基于实例的本体映射方法的优化。

智能新风系统的设计

该系统的设计基于STM32F103单片机并结合了传感器技术和无线通信技术,通过PM2.5激光粉尘传感器和CO2红外传感器来测量监测室内空气质量并在显示屏显示,同时通过wifi传输模块将数据传输到手机app上,本设计对于空气质量的检测和提高人们的生活质量具有重要的意义,应用市场广泛。

智能家居系统的发展方向研究

随着高科技和信息技术的广泛应用，智能家居系统已能够为人们提供更加轻松、有序、高效的现代生活环境因此研究现阶段智能家居系统的发展现状及其发展方向研究有着很重要的实际意义。针对当前智能家居系统存在的问题，对智能家居技术进行全面分析，并重点探讨了智能家居系统常用的技术实现途径，最后对智能家居系统未来的研究方向进行了展望。

基于人工神经网络的三峡水库库岸稳定性分级

为避免库岸稳定性评价法的随意性和不确定性,尝试采用具有处理非线性关系功能的人工神经网络方法进行库岸稳定性分级,为此构建了15-31-4结构的三层BP网络。该网络采用BP弹性算法,同时对初始权值和阀值进行了优化,实现了网络的非线性映射,并有着极快的收敛速度。用该BP网络对三峡水库的上游段库岸进行了稳定性等级判断,其结果与常规计算方法所得的结果基本相似。

人工边坡潜在滑动面研究--以广州科学城某人工高边坡为例

运用强度参数的改变对边坡破坏面形迹影响不明显这一特点,在数值模拟过程中通过改变岩体强度参数,有效地获取潜在滑动面的位置和形态,较好地解决了滑动面搜索的难题。将该法应用于广州科学城某人工高边坡稳定性的研究,在三维数值模拟过程中,将强度参数大幅度折减,计算后获得各剖面的剪应变增量图,从这些图中可获得潜在滑动面。这与人们通常将此类边坡的中风化面作为滑动面存在较大差别。将该滑动面运用极限平衡法进行计算,计算结果显示各剖面的安全系数基本都大于1.2,边坡稳定但仍需要加固处理,与三维数值模拟结果相一致。由此认为用这种分析法确定出的潜在滑动面合理、计算结果可靠,可作为搜索边坡潜在滑动面并计算安全系数的方法之一。

结合小波变换和经验模态分解的拉曼信号去噪研究

在分布式光纤温度传感器(DTS)的系统分析中,所探测到的含有温度信息的后向拉曼散射信号的强度十分微弱,并且所携带的噪声很大,严重影响了测温精度。针对该系统存在的噪声,提出了将小波变换和经验模态分解(EMD)相结合的方法对拉曼信号进行信号处理。实验结果表明:该方法能够有效地去除系统中的噪声,很好地保留了信号的有用部分,系统的信噪比由原来的5.7dB提高到15dB,系统的平均测温误差也由原来的2.8℃降到0.5℃,从而得到更加精确的温度值。

研究生培养的多导师制探讨——美国密西西比大学研究生培养模式启示

培养具有独立思考、创新精神的研究生是国内研究生教育的目标。通过吉林大学建设工程学院研究生培养情况与美国密西西比大学研究生培养方法的比较,分析研究生教学方式、导师制这二方面的异同,指出国内研究生培养过程中存在的问题,最后提出多导师制的研究生培养模式,强调论文阅读在研究生培养过程中的重要性。

基于Dyson同心系统的光线折叠式成像光谱仪优化设计

基于Dyson同心光学系统的凹面光栅成像光谱仪具有像差小、孔径高、结构简单紧凑的优点,同心结构要求光谱仪子系统的物面和像面必须重合为一个平面,且物点和像点之间距离非常小。现有的焦平面探测技术和装配技术难以满足理论设计要求。为了解决实际中物点和探测器的安置问题,对传统Dyson同心光谱仪光学系统进行了改进设计,通过在成像光束中引入离轴反射镜实现像面位置的转移。结果表明:改进后的光学系统由于成像光束发生折叠,物面和像面成功分离,且改进后系统的全波段像差得到更合理的分配。

阵列光开关驱动结构制作工艺的研究

采用KOH溶液湿法腐蚀制作阵列光开关的微反射镜上电极。腐蚀表面的不平整影响了光开关的驱动扭臂结构的制作。采用合理配比的HF,HNO3和CH3COOH腐蚀剂对制作的微反射镜阵列硅片进行抛光处理,抛光后微反射镜表面和腐蚀的(110)面均有较大的改善,并且抛光不影响器件的结构,最后制作出了均匀一致的光开关阵列扭臂驱动结构。

面向对象技术中的对象映射

在软件工程中,客观对象被直接映射成软件对象和数据库中的对象,并且客观对象和它们在软件和数据库中的对象之间存在着一种映射关系,这种映射关系提供了高级的、抽象的客观对象到低级的软件和数据库对象之间的逻辑连续性。本文应用面向对象技术,用一个实例叙述了这种对象映射的过程,实践证明,该方法可行有效,并且可以为其它类似的软件开发提供了可行的建设方案。

基于MATLAB GUI的物理光学综合仿真软件设计

利用MATLAB GUI软件设计物理光学仿真实验平台,建立两种孔径的杨氏干涉现象、五种孔径的夫琅禾费衍射现象以及菲涅尔衍射现象的模拟算法,通过设置各个实验现象的参数模拟相应的图样及光强分布图,具有模拟结果可保存、图形缩放和数据游标等功能。利用该实验平台的物理光学实验现象模拟,可以灵活设计实验参数和结构,加深学生对物理光学实际系统的认识和实际实验环节的理解,提升学生的工程实践能力。

基于φ-OTDR的地震震动测量光学系统设计

高精度、高分辨率、强空间适应性是地震勘探测量领域发展的重要趋势,在对光纤传感技术深入研究的基础上,设计了一种基于φ-OTDR原理的外差探测式分布式光纤地震震动测量光学系统,并自主搭建了一套地震震动测量光路。利用压电陶瓷系统(PZT)模拟产生一定频率范围内的地震信号,通过应用功率为10 mW的1550 nm激光器、80 MHz光纤耦合调制器等元器件对光路进行测试,测试结果表明:本系统可以对500 m测试光纤的10~1000 Hz震动信号进行实时检测,检测的空间分辨率可达50 m。同时,系统具有结构简单、成本低、对震动信号敏感、精度高等特点。

BIM技术在建筑工程施工组织与管理中的应用

施工企业利用BIM技术可以优化施工过程控制与管理,保证施工过程顺利进行。本文就BIM技术在施工准备阶段、施工模拟、进度管理、成本控制几个方面浅析BIM技术在施工组织与管理阶段的应用及其带来的效果。

一种油田原油含水率的近红外光谱检测与分析方法

石油作为重要战略资源,对其组分进行实时分析检测在石油化工领域有着重要意义。随着石油资源的不断开发,在已长时间开采油井的生产过程中以及新油井开采前,需要对井下原油组分进行分析检测,以判定开采的必要性。原油组分实时检测,在原油开采、生产、储运以及销售过程中都起着关键的作用,针对传统检测方法存在精度低、效率低等问题,近年来在原油组分检测技术的研究方法上引入了在测量领域得到广泛、有效应用的近红外光谱测量技术。以井下原油作为研究对象,利用从大庆油田获得的提纯原油与水按体积比配制了原油占比分别为1%~20%共39个组分的实验样品来模拟井下原油。研究了近红外光谱透射法测量原油组分的基本原理,并利用SW2520型近红外光谱仪与卤素光源以及配套组件集成了原油样品近红外光谱数据测量系统,完成了系统的标准化实验并利用此标准化后的系统采集了39个组分原油样品的近红外吸收光谱数据。利用移动窗口平滑法、Savitzky-Golay卷积平滑法以及Savitzky-Golay卷积求导法对原油近红外光谱数据进行预处理以消除噪声,利用偏最小二乘法和支持向量机回归方法SVR两种分析方法对预处理后的原油样品近红外光谱进行建模,分别建立了原油组分分析预测模型。研究结果表明,利用偏最小二乘法模型预测均方根误差为0.00375514,决定系数R 2为0.999999,预测精度优于0.1%,预测效果十分理想。利用近红外光谱技术对配制的不同比例的井下原油模拟测试样品进行测试建模和分析,为井下原油组份检测提供了一种新的思路,该方法可以有效的解决原油含水率的检测问题,为开发油田现场实时原油检测分析装备提供技术支撑。

基于覆膜积温补偿效应的AquaCrop模型优化模拟

基于2013—2018年冬小麦-夏玉米轮作田间试验数据,分析冬小麦和夏玉米覆膜积温补偿效应的特征,估算黄土高原南部覆膜积温补偿效应系数的值域范围,分析利用模型自带参数(方法一)和覆膜积温补偿系数(方法二)两种方法在AquaCrop模型中引入覆膜积温补偿效应的优劣性。结果表明:冬小麦在播种至越冬期,覆膜处理主要表现出增加土壤温度的作用;在返青期至成熟期,覆膜处理增加土壤温度的作用逐步消失,随之出现降低土壤温度的作用;夏玉米整个生育期内,覆膜处理均表现出较好的增加土壤温度的作用;冬小麦生育期内覆膜积温补偿效应在越冬后期出现一定的作用时间阈值。冬小麦播种~出苗阶段覆膜积温补偿系数平均值为1.08,出苗~越冬期阶段平均值为0.54;夏玉米播种~出苗阶段覆膜积温补偿系数平均值为0.81,出苗~抽雄期阶段平均值为0.63;在作物生长前期,覆膜增加地温加速作物生长的效果较好,覆膜积温补偿效应更明显。在AquaCrop模型中,相比方法一,方法二在冠层覆盖度、地上部生物量、作物产量和土壤贮水量模拟方面均表现出了一定的优势,且其能更好地解释覆膜措施对冬小麦-夏玉米轮作系统作物发育进程的影响。

基于可变相位延迟的激光干涉式亚纳米级微位移测量系统

激光光源具有单色性好、亮度高、方向性强和相干性强等优势,所以基于干涉原理对激光光谱进行积分可以应用于微位移测量领域。在重力方法探测过程中,因地质结构不同引起万有引力差异而造成的探测质量块位移十分微小,通常为纳米级,所以研制高精度纳米级微位移测量系统尤为重要。然而传统电容位移测量法在防止电磁干扰等方面存在不足。相比较而言,光学干涉法具备抗电磁干扰、环境适应性强等优点,且精度不亚于电容法。传统干涉系统光路复杂、难于集成,对重力仪的小型化与集成化不利。所以研制一种结构紧凑的光学干涉系统用于实现纳米级微位移测量成为亟需。基于可变相位延迟的激光干涉式方法,能够实现亚纳米级微位移测量,较传统干涉系统具备结构紧凑、易于集成的优势。本微位移测量系统由半导体激光器、起偏器、检偏器、楔形双折射晶体组和光谱仪组成。研究从以下方面展开:首先是确定测量系统方案,提出了偏振光干涉双路结构,以楔形双折射晶体组作为核心器件,将晶体间相对位移转化为o光和e光的差别化相位延迟,并对激光光谱进行积分,进而将位移变化转变为合成光强的变化;其次是建立测量位移物理模型,根据设计的双折射晶体组几何结构、位移过程与光路,确定光强变化与待测位移量之间的关系;第三是系统参数优化,为了使系统的测量误差和量程满足实际需求,利用已建立的物理模型,将测量误差和量程分别与晶体切割角度α、激光器激射波长λ建立函数关系。根据应用需求,确定适当的误差和量程取值范围,进而得到角度α和波长λ取值范围;最后加工晶体、搭建系统并进行测试。具体即以α和λ为调控参量,联合考虑"近似线性化"和"激光器光强波动误差"对系统量程进行优化仿真。同样,联合考虑"激光器光强波动误差"和"激光器波长波动误差",并利用"系统最大位移量"(与量程有关)对系统测量误差进行优化仿真。最终确定钒酸钇晶体切割角度α为20°,激光器激射波长λ为635nm。实验中,以10nm为间隔利用压电陶瓷设置位移量进行位移测试,包括:系统的线性标定、系统量程和测量误差测试。另外,在保持待测位置不变的条件下,利用本位移测量系统进行了2h不间断测量,并通过阿伦方差确定了系统的位移探测下限。实验结果表明,位移量程范围大于150nm,位移测量误差约0.5nm,位移探测下限为0.32nm@23s,探测线性度判定系数(R2)为0.999 85。综上所述,以自制楔形双折射晶体组作为核心器件的可变相位延迟激光干涉式微位移测量系统,可作为重力探测中的质量块位移测量单元。与电容法相比具有更强的环境适应性;与传统干涉系统相比具有结构简易、光路紧凑等优点,便于重力仪的小型化与集成化。

基于DMD的小型近红外光谱仪原理及优化分析

数字微镜器件小型近红外光谱仪器具有检测速度快、灵敏度高、无损伤检测、仪器小型化等优点,广泛应用于化学成分分析和质量检测。然而,作为仪器设计的前提,整个光谱范围的光学优化设计是系统的难点。文中研究了基于数字微镜器件小型近红外光谱仪的光谱成像系统的理论设计方法。该方法采用双配消像差透镜,结合几何像差理论,对小型数字微镜器件近红外光谱仪的设计进行了优化,以降低整个系统的像差。然后,利用光学仿真软件对准直接成像系统进行光学仿真。最终达到设计仿真要求。仿真结果表明,该分光计的整体尺寸小于150 mm×150 mm×150 mm,在工作波段1000~1700 nm范围内,其分辨率优于15 nm。因此,该方法能满足设计要求,在实际应用中具有广阔的应用前景。

风沙土不同滴灌水量对玉米根系水分和硝态氮分布的影响

为了探究风沙土内水分和养分分布,合理的利用风沙土资源。采用田间试验,以不同灌溉水量为试验因素,其中灌溉水量设置需水系数0.4(IR1)、0.6(IR2)、0.8(IR3)、1.0(IR4)、1.2(IR5)5个水平,施肥量采用推荐施肥量(纯氮)225 kg/hm^2,通过测定不同灌溉条件下土壤水分和土壤硝态氮含量,研究风沙土玉米膜下滴灌不同灌溉条件对土壤水分和养分分布的影响。在风沙土上增大灌水量不能增加土壤的蓄水量,反可能增加土壤水分分布的不均匀性。水平方向上,0~20 cm范围内灌水量越大,水分运动距离越远;在垂直方向上0~30 cm土层是土壤水分主要分布层。风沙土中硝态氮含量分布不均匀,有明显的集聚。水平方向上,灌水量越大,硝态氮含量峰值距离滴头位置越远;垂直方向上,硝态氮有明显的表聚现象,灌水量增加有利于提高各层硝态氮含量。土壤含水率与土壤硝态氮除表现为以正相关为主,在垂向分布上相关性较高外,空间分布的相关性并不大,且改变灌水量并不能提高两者相关性。在风沙土地区利用滴灌灌溉玉米时,为了更好地将土壤水分和养分控制在根系分布层内,推荐灌溉制度计算公式中的需水系数取0.8。