面向人体运动检测的水凝胶基柔性应变传感器设计

在可穿戴电子设备迅猛发展的背景下,构建面向人体运动检测的可穿戴柔性应变传感器成为目前传感器研究的重点之一。基于聚丙烯酰胺(PAM)、纤维素纳米晶(CNCs)、单宁酸(TA)构建了一种导电水凝胶基柔性应变传感器。机械性能与电学性能测试结果表明,相较于其他柔性应变传感器,聚丙烯酰胺-纤维素纳米晶-单宁酸导电水凝胶基柔性应变传感器具有超长的拉伸范围(0%~2 900%)、较好的黏附性、快速的响应时间(280 ms)和良好的稳定性(超320次加载-卸载循环)。该传感器对人体关节弯曲的大应变与喉部活动的小应变等运动信号具备良好的检测功能,可用作人体运动检测的柔性可穿戴传感器。

柔性可穿戴湿敏传感器制备及呼吸检测实验

该文以壳聚糖/导电炭黑复合薄膜作为敏感层,构建了高性能湿度传感器,并研究了传感器件微结构薄膜对呼吸检测敏感的机理。该文展开实验测试了传感器的湿度及呼吸响应特性,使用灵敏度、响应恢复特性、重复性等参数评价传感器性能,同时基于LabVIEW技术实现了湿敏/呼吸信号的实时读取与处理、单片机与电脑终端通信、呼吸波形显示等功能。该检测平台成本低、易操作,为传感器检测技术的实际应用提供了借鉴,同时可促进学生对柔性可穿戴传感器检测实验与应用的深度理解,有效提升课堂教学效果和学生的学习积极性。

可穿戴柔性电子应变传感器进展及其应用研究

柔性应变传感器作为智能传感技术的核心,具有高柔韧性、高灵敏度、高稳定性等优势。柔性应变传感器与人工智能技术融合,可对人体生命活动所产生的信号进行全方位、多角度、多层次的数据采集,实现在医疗监护、人机交互和电子皮肤等领域的应用。综述了柔性应变传感器的类型,阐述了柔性应变传感器的传感机制以及不同微结构的传感器在检测范围、灵敏度和稳定性方面的优势,梳理了近十年来可穿戴柔性应变传感器的发展趋势和研究进展,就柔性应变传感器在人体运动检测、医疗监护、虚拟现实和电子皮肤领域的应用进行综述,总结了柔性应变传感器亟需解决的关键性问题以及未来发展的动向。

基于NB-IoT的变电站电气设备实时负载监测技术

变电站内多种电气设备同时运行时,实时负载状态监测难度大,若电气设备负载状态异常会影响变电站运行的安全性与稳定性,为此提出基于NB-IoT的变电站电气设备实时负载监测技术研究。设计与调试NB-IoT通信技术,采集电气设备实时负载数据,应用布莱克曼自卷积窗频谱校正算法处理负载数据,基于最大流方法计算电气设备负载的安全裕度,制定电气设备实时负载监测规则,判定电气设备实时负载状态,实现了对电气设备实时负载的精准监测。实验结果表明,应用所提方法获得的电气设备实时负载数据校正误差系数最小值为0.1,电气设备实时负载监测结果与实际负载状态保持一致,充分证实了所提方法的应用性能更佳。

不同气候特征下空气源热泵高效应用策略探讨

针对不同气候区的气候特点,分别提出了数种可行的空气源热泵应用方式,并以燃气锅炉+冷水机组作为基准方案,从初投资、运行能耗、运行费用和碳排放4个维度进行了对比分析。结果表明:空气源热泵在各气候区应用都具备一定的节能潜力,热泵效率越高,节能、降碳及节费的效益越好;夏热冬冷地区和寒冷地区制冷是主要矛盾,热泵应用时应重点关注供冷工况的能效;随着电力结构的变革,热泵应用的减排性能将逐步提高。

公共建筑碳排放与经济发展质量的关联研究

研究地区经济发展质量对公共建筑碳排放强度的影响。基于文献调研,建立由经济效益、人民生活水平、经济创新能力3个维度构成的经济发展质量评价模型,并选取国内生产总值(GDP)、一般公共预算收入、全社会固定资产投资额、外商投资总额,居民人均可支配收入、城镇化率,研发经费、研发人员全时总量等指标形成评价体系。利用主成分分析,从上述指标中提取主要反映既有经济规模的成分1(Z_(1))和主要反映城镇化及科研创新驱动力的成分2(Z_(2));根据总方差解释百分比,将Z_(1)和Z_(2)整合为综合评价指标(Z)。采用宏观建筑能耗模型,计算各省/直辖市公共建筑运行碳排放总量,分别以地区第三产业产值和人口总数为分母计算公共建筑碳排放强度。通过线性回归分析,研究经济发展质量对两类公共建筑碳排放强度的影响。结果表明,提高地区经济发展质量有助于提升第三产业能源效率,优化其能耗结构,从而降低单位第三产业产值公共建筑碳排放;与之相反,地区经济发展质量越高,居民的消费能力和生活水平随之提升,人均公共建筑碳排放越高。研究方法避免了以单一指标表征经济水平的片面性,为科学评价建筑碳排放与经济发展的脱钩现状提供方法借鉴;研究结论给出了经济发展质量对公共建筑碳排放强度的影响规律,为科学推进公共建筑节能减排提供参考。

地源热泵桩基螺旋埋管换热性能实验研究

实验研究了不同螺旋形式和流速对桩基螺旋埋管换热性能的影响。结果显示,不同埋管方式导致埋管的换热热阻不同,螺距越小,热阻越大,单螺旋埋管的热阻比三螺旋小34.58%,双螺旋的比三螺旋小25.71%;管内流速越大,热阻越小,单螺旋埋管0.8m/s工况时的热阻比0.6,0.4m/s工况分别小3%和9%;当管内为湍流时,流速对单位管长换热量的影响较小。

高原建筑组合式太阳能被动供暖技术应用分析

针对传统太阳能被动供暖技术普遍存在的得热量少或房间温度波动大的问题,提出了阶跃传热南向外窗与太阳能热风蓄热系统组合的被动式供暖技术,以充分利用建筑南立面获得更多的太阳辐射得热,同时提高围护结构的蓄热量,减少房间温度的昼夜波动。对太阳能热风蓄热系统提出了与光伏发电系统耦合的自力式控制方式,实现了热风蓄热系统的全被动运行。通过对某项目的数值模拟分析,研究了应用该组合技术的围护结构蓄放热特性及室内热环境状况。

地下风道空气析湿量数值计算方法

针对现有地下风道空气析湿量计算模型及方法的不足,提出以数值计算为基础的空气析湿量计算方法。分析了空气在风道内的析湿过程,建立了热湿交换数学模型,将空气状态方程与热湿交换方程进行联立形成控制方程组,采用单元分割法对控制方程组进行离散求解,对不同风道深度、不同时刻的空气析湿量进行动态计算。经实测验证,数值计算结果与实测结果吻合较好,数值计算结果的平均相对误差为1.66%。计算和实测表明,风道前端,气流等湿冷却,无水分析出;风道后端,气流减湿冷却,析湿量沿程减小。

海外项目暖通空调设计关键参数差异性介绍

对海外暖通设计相关的标准体系进行了基本介绍,并基于美国ASHRAE标准体系,对国标与美标在暖通设计中的差异性进行了探讨,对美标中关键暖通设计参数的确定及计算方法进行了介绍,包括室外设计参数、室内设计参数、新风量及负荷计算,为更加准确、科学、合理的开展海外项目暖通设计提供参考。

基于波形发生器两相对称调制的PWM控制方法

通过分析研究87C196MC单片机波形发生器(Waveform Generator,简称WFG)产生PWM脉冲的工作原理,提出了一种基于WFG两相占空比对称调制生成半桥DC/DC变换器PWM控制脉冲的新方法,给出其编程设计思路。该控制方法充分利用WFG的控制功能,具有输出稳定,占空比调整范围宽,分辨率高,程序设计简便,节省运行时间等特点。最后通过脉冲电源样机实验证明了该控制方案的正确性与可行性。

不同气候区新风地道预处理节能潜力分析

针对现有地道风计算模型的不足,提出了适合工程应用的地道风动态热湿变化计算模型。分析了气流与地道的热湿传递特性,以此为基础建立了相应的数学模型,通过引入轴向单元分割思路,提出了准二维的模型离散方法。以某别墅为研究对象,对不同气候区的地道风节能潜力进行了计算及分析,结果表明,对于不同气候区,地道风技术具有较好的节能效果,新风负荷的平均节能率达到了30%。

调压式EDM脉冲电源DC/DC变换器控制方法研究

通过分析80C196MC单片机波形发生器产生PWM脉冲及死区延时的工作机理,提出一种适用于调压式EDM脉冲电源的,基于单片机死区时间调制实现DC/DC变换器PWM控制的新方法。该方法具有占空比调整范围宽,分辨率高,程序设计简便,节省运行时间等特点,完全满足电火花加工的要求。脉冲电源样机的实验结果证明了该方法的正确性和可行性。

加强责任意识 解决实验教学中的细微问题

实验教学是高等教育教学的两大主要传授知识的形式之一,责任意识对实验教学效果有决定性的影响,现以对单片机数字I/O实验中出现的软、硬件问题的分析解决过程为例说明这一问题。

竖直地埋管换热器的结构改进与性能试验

为了改进竖直埋管岩土换热器型式的换热性能,提出减小换热器热阻的结构改进设计方案,由三根进水管和一根较大管径的保温出水管构成.推导了结构改进后的换热器热阻理论计算式,计算结果表明,改进后换热器的热阻值比单U和双U型明显减小.在深度约96 m的钻孔内对改进型换热器和单U型、双U型换热器进行了多组加载热负荷试验,结果显示：改进后换热器的热阻比单U型减小29%-34%,比双U型减小10%-15%;系统循环水温升比双U型平均小1.5℃,换热性能有较明显提高.

太阳能富集地区建筑的等效体形系数

分析了体形系数用于只需供暖的太阳能富集地区建筑围护结构热工设计时存在的问题,提出了等效体形系数的概念,并给出了其物理意义与计算方法。研究结果表明:透明围护结构在一定朝向范围内,太阳辐射得热大于热损失,并非失热构件;等效体形系数应表述为建筑物与室外空气直接接触的外表面积扣除有效得热面对应的等效面积后与其所包围的体积的比值;与体形系数相比,等效体形系数与外围护结构单位体积耗热量指标的相关性较高,相关系数大于0.90;采用等效体形系数代替传统体形系数指导建筑围护结构热工设计,可起到引导设计师优化建筑朝向、增加得热面窗墙面积比的作用。

古建筑性能化防火设计中火灾场景的设置

针对中国目前尚无古建筑的防火规范,提出了古建筑火灾场景设置中应注意的问题,特别是火灾蔓延问题。结合某古建筑的性能化设计,探讨了场景设置的原则和步骤,提出了火灾场景设计的完整步骤应包括:起火点位置的设定、热释放速率的确定和火灾蔓延特性分析。并着重分析了火灾的蔓延性,提出了古建筑火灾蔓延的2种途径。

大型供冷/热管网优化设计方法研究

提出了一种大型供冷/热管网的优化设计方法,该方法以管网年折算费用最小为目标,建立了年折算费用与管径的单变量非线性函数关系,采用微分法分段求出各管段的优化管径。结合案例,分别采用假定流速法和优化设计方法进行水力计算,结果表明:采用优化设计方法比传统设计方法管径有所放大,但水泵运行能耗降低39.5%,冷/热量损失减少11.2%,管网的年折算费用节省10.1%,具有显著的经济效益。

建筑物火灾烟流特性预测系统的研究进展(下)

陈述了建筑物火灾烟流特性预测系统应用软件的开发、使用功能和具体实施方式。详细地介绍了日本同类软件的算例验证及其相关的实验研究,从而证实了本预测系统数学模型的正确性和预测计算结果的可靠性。从工程实例出发,说明了本预测系统在建筑消防性能化设计中的应用,指出了预测系统存在的不足及其需要进一步深入研究的内容。

交通建筑中新型冠状病毒的空气传播风险与室内环境控制策略

对交通建筑中新型冠状病毒传播风险及防控思路进行了梳理,分析了不同类型交通建筑中人员密度变化规律、感染者比例及通风稀释倍数。基于感染概率评价模型及安全稀释倍数指标,对不同类型交通建筑在不同运营模式下的室内感染风险进行了评估。结果表明,在环境控制手段良好的前提下,航站楼及火车站的主要旅客停留区域总体安全,新型冠状病毒感染的概率较低。提出了基于CO_2浓度的室内环境控制策略,建议根据室内CO_2浓度适时调整通风量,以保证室内达到安全水平,为当下全国有序复工复产背景下的交通建筑疫情防控提供运行指导。