双探针型海底热流计数据解算模型选取

选取适合于双探针型海底热流计数据解算的简化模型,是双探针型海底热流计结构优化的理论基础,对提高海底热流数据解算精度具有重要意义。本文基于脉冲式双探针海底工作的有限元数值模型,对双探针的脉冲加热时间、体生热率、热物性、长度及半径等因素在双探针脉冲法的3个线热源简化模型中所引起的模型误差作了详细的分析和讨论,并以模型误差最小为原则选取简化模型。结果表明:1)脉冲加热有限长线热源(PFLS:pulsed finite line source)模型是双探针脉冲法中较为实用的简化模型,它可消除加热时间和探针长度对介质热物性参数求解的影响;2)在PFLS模型下,探针热导率对待测介质热物性测量的影响可以忽略;而探针间距越大、半径越小及其体积比热容与待测介质越接近,则所求介质热物性的模型误差就越小;在保证温度传感器能有效记录到温度变化的前提下,探针脉冲功率的大小基本不影响介质热物性求解的模型误差。

基于DPHP技术测量沉积物热导率的数据处理

双针热脉冲(DPHP)技术被用于原位测定海洋沉积物的热导率。数据处理过程直接决定从实测数据中提取热导率的精度与效率。根据实测数据,结合海上测量可能出现的问题,探讨了DPHP技术实测数据的处理方法,提出了一套数据预处理流程,并对2种热导率计算模型和计算方法进行了对比分析。研究表明,原始数据经过数据滤波、数据截取和背景场拟合剔除等预处理过程,得到的热脉冲温度响应曲线可用于热导率计算。计算热导率可采用K-B模型或者简化模型,后者具有降低运算量,减小误差积累的优点。热导率计算方法有极值法和拟合法,如果采样率足够高,极值法是首选方法。

双探针法测量月壤热物性参数的影响因素分析

针对双探针法测量月壤热物性过程,建立了探针与月壤组成的多层介质在太阳辐照加热与月表辐射散热作用下的二维非稳态传热模型。通过数值模拟,分析了探针长度、直径、中心间距和加热功率等因素对测量结果的影响。结果表明,若月壤导热系数在0.01W/(m.K)左右,则月壤的弱导热性是双探针探测设计中需考虑的主要因素。在上述分析的基础上,设计了双探针结构,对一导热性能较差的松散介质进行了地面测量实验,通过试错法反演测量数据得到该介质的热扩散率与导热系数,为进一步应用研究提供了参考。

双探针型海底热流计的结构优化

本文在现有海底热流探针制作技术条件下,首先建立了脉冲式双探针海底测量单元的有限元数值模型,模拟获得多组参数F的温度-时间数据,作为"实测"数据,再用脉冲加热有限长线热源(PFLS)模型求解待测介质热导率及其相对误差上限(RE_(λ-UL)),并以RE_(λ-UL)最小为原则,对双探针热流计的结构进行优化.结果表明:(1)在不同探针脉冲强度(q)、温度测量误差(ΔT_m)和探针长度(L)组合下,都存在最佳探针间距(Best_r),使得RE_(λ-UL)降到最低;(2)随着q增大或ΔT_m减小,Best_r逐渐增大;(3)当q、ΔT_m及探针半径(a)都给定时,Best_r与探针长度(L)呈线性正相关;(4)当a=1.0 mm,且q、ΔT_m分别取为628.0～1100.0 J·m^(-1)、0.5～1.0 mK,若L在20.0～42.0 mm之间时,则Best_r在18.0～30.0 mm之间,此时介质热导率相对误差上限可控制在5.5%以内,同时测量温度可在6 min内达到最大值,即脉冲加热开始后,温度测量只需约7 min,便可满足介质热导率的求解,这比目前常用的Lister型热流计所需海底测量时间缩短8 min左右.

食源性动物组织中CSFV和PRRSV双重双色荧光定量RT-PCR检测方法的建立及应用

为建立同时检检测食源性动物组织中猪瘟病毒(CSFV)和猪蓝耳病病毒(PRRSV)的双色荧光定量RT-PCR方法。本研究根据SCFV和PRRSV基因序列设计特异性的引物和不同荧光标记的TaqMan荧光探针,通过优化反应的体系和扩增条件,建立了能够检测食源性动物组织中SCFV和PRRSV的双重双色荧光定量PCR的方法。其检测下限为1×102拷贝/μL,而且与其他一些猪病病毒无交叉反应,具有良好的特异性。该方法重复性和稳定性试验表明其组内和组间的变异系数最高分别为4.2和4.5。对比试验表明,该方法对CSFV和PRRSV检验的敏感性为常规RT-PCR方法的200倍;该方法的建立为食源性动物组织中CSFV和PRRSV提供了有效手段,该方法特异性和敏感性较好,能够应用于临床检测。

双探针原子力显微镜针尖对准方法研究

双探针对顶测量可以有效地消除传统原子力显微镜（AFM）的探针形状对关键尺寸（CD）测量的影响。测量前需要将两个探针针尖（A和B）接触到一起作为测量零点，为实现双探针纳米级对准，提出一种渐进式平面扫描方法。首先，通过视觉图像引导两个探针对准到1μm以内。然后，两个探针继续接近，同时探针A在YOZ平面内对探针B扫描成像，并逐步缩小扫描范围和扫描步进，得到其针尖的纳米级坐标（YB，ZB）。最后，将探针A在Y和Z方向分别移动至YB和ZB，在X方向继续接近探针B直至两探针接触。实验证明，该方法可有效地实现双探针对准，且对准精度为10nm。

非饱和土水分迁移感测的主动加热光纤光栅法试验研究

非饱和土水分迁移是诱发多种地质灾害和环境岩土问题的重要因素,对其机理的认识因测试技术的不足尚不明确。为探究主动加热光纤光栅(AH-FBG)法监测非饱和土水分迁移的效果,分析单探针和双探针AH-FBG法的误差来源及分布特征,开展了一组室内土柱试验。在试验中同时采用AH-FBG法和传统的频域反射(FDR)法监测毛细水上升和水分蒸发的全过程,对比单探针法和双探针法的监测精度,分析不同方法的适用工况。结果表明:基于单探针AH-FBG的3种数据分析方法中,热导率法的监测精度最高,但是单探针法在监测毛细水上升过程中,当湿润锋刚没过探针感测位置时,受纵向传热的影响会使得测量的含水率值偏低;相比于单探针法,双探针法受纵向传热的影响更大,监测土体水分迁移有较大误差,误差大小与测点位置处的土体含水率值及土柱纵剖面的含水率分布情况有关;为减小纵向传热影响,从传感器结构和数据处理两方面提出了AH-FBG法的改进措施。

野外试验中热脉冲探针间距校正方法的应用

土壤热特性是土壤的重要参数之一,热脉冲探针是目前土壤热特性最为常用的测量方法。在用热脉冲探针测量土壤热特性时,探针间距对测量结果的准确性影响非常大。而在野外试验中,由于土壤受到植物根系、土壤冻融、土壤动物活动等的影响,会造成探针间距的变化。因此,探针间距的校正在野外实地测量时十分重要。本研究团队在2013年提出热脉冲探针间距的校正方法,即在温度探针中使用两个热敏电阻,并通过理论公式校正探针初始间距后,得到间距变化后的探针真实间距。将此校正方法应用于野外试验中,分别于夏季和冬季监测土壤中三个深度处(3 cm、8 cm和13 cm)探针间距的变化。结果显示探针间距校正后得到的土壤热特性参数与未校正探针间距时的土壤热特性相比,探针间距校正后得到的土壤热特性参数更加准确可靠;但由于冬季表层土壤存在结冰现象,造成热脉冲探针无法准确测量热特性参数。

有限元模拟土壤孔隙对双针热脉冲法测量比热的影响

双针热脉冲(DPHP)方法是目前用来测量土壤比热(c)、热导率(λ)和温度(T)的重要方法。然而,很多因素均会导致双针热脉冲法测得的λ和c存在误差,如土壤孔隙。基于三种不同粒径的石英砂,通过有限元法(FEM)模拟DPHP实验,分析土壤孔隙对DPHP法测量比热的影响,结果表明:(1)土壤孔隙导致测得的温度空间分布存在显著的各向异性,加热针周围6 mm处不同方向的比热(c)之间相对误差达到了23%;(2)DPHP方法测得的土壤热特性标准差随粒径增大而增大,这与实际实验观察的结果一致;(3)土壤孔隙的存在使得DPHP法测得的土壤比热被高估,本模拟中加热针周围6 mm处c值被高估了约6%。

硅片方块电阻计量标准装置研制

对测量方块电阻的双配置四探针法进行了研究,从理论上分析了该方法的优点:测量结果与探针间距无关,可使用不等间距探针头,具有自动修正边界影响的功能,不必寻找修正因子,论述了RS大小样片及边界附近的测试原理,给出了RS的计算公式。研制了基于双配置四探针法的硅片方块电阻计量标准装置,论述了该装置的软硬件设计,为校准硅片方块电阻标准样片提供了技术手段。解决了硅片方块电阻参数的量值传递问题。

ITO薄膜方块电阻测试方法的探讨

针对ITO薄膜方块电阻测试方法,文章探讨了常规的四探针法与双电测四探针法在实际生产中的适应性、准确性。根据玻璃基板上的ITO薄膜和聚脂薄膜上的ITO薄膜的结构、物理特性不同特点,测试方块电阻时应注意的细节作出了必要的阐述。并对生产中有关方块电阻测试的注意事项作出详细说明。

基于双探头的新型液晶显示器响应时间测量方法的研究

为了消除背光源亮度波动对液晶显示器(LCD)响应时间测量准确性的影响,并抑制测量电路的噪声,提出了一种新的响应时间测量方法。采用双探头对LCD屏幕进行同步接触式亮度测量,其中一个探头用于监测背光源亮度的波动,通过2个探头测量结果的对比,消除背光源亮度波动对测量结果的影响。利用5点三次平滑和分段多项式拟合去除电路噪声。结果表明,使用此测量方法能够明显消除液晶背光源亮度波动对测量精度的影响,同时可以有效抑制测量中的噪声,响应时间测量误差小于±0.02ms。