SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料高温环境损伤原位监测研究进展

连续SiC纤维增强SiC(SiC_(f)/SiC)复合材料具有高比强度、高比模量、耐高温、耐辐照等优点,在先进航空发动机热端部件和核反应堆包壳等领域具有广阔的应用前景。SiC_(f)/SiC复合材料具有纤维、界面、基体等复杂的多尺度结构,其服役环境苛刻、损伤失效过程复杂,深刻理解与准确分析其在近服役环境下损伤失效模式对于材料和构件的可靠服役具有重要意义。传统的“事后分析”方法无法获取材料在复杂服役环境下的损伤失效过程数据,因此迫切需要发展面向高温服役环境的复合材料原位表征测试技术。本文介绍了基于扫描电子显微镜、数字图像相关、显微计算机断层扫描、声发射、电阻等原位监测方法的基本原理、优势与局限性,重点讨论了以上各种原位监测方法及多种原位监测方法联用在SiC_(f)/SiC复合材料高温环境力学表征中的最新研究进展。最后,总结了SiC_(f)/SiC复合材料高温环境原位监测技术存在的挑战,并对多种原位技术联用、太赫兹辐射等新型检测技术、复杂构件的损伤原位监测方法等未来发展方向进行了初步展望。

瓯江某钢板桩围堰结构稳定性原位监测分析

为掌握钢板桩围堰结构在施工使用中的受力变化过程及特征,根据围堰平面长度,在重点关注区域共布设10个拉杆轴力监测点进行整体受力情况观测。研究表明:通过在围堰工程多点布设测力计可有效观测不同区域结构受力过程及差异特征;监测初期,各监测点钢拉杆轴力数据变化较为明显,而在4~6个月后数据变化逐渐趋缓;瓯江侧和水闸右岸等区域拉杆轴力相对较大,且拉杆下部承受的拉力普遍要大于上部的压力。采用原位应力监测技术可准确发现异常位置并及时采取措施确保围堰安全。

农田氮磷流失量原位监测与治理建议

农田面源污染逐渐成为我国农业生态环境良性发展的限制因素之一。为了探究农田面源污染的防治措施与方法,针对沈阳市农田面源污染的主要种类及污染现状,进行了农田氮磷流失量原位监测。监测结果表明,农田总氮、总磷径流流失量值极低,平均分别为0.038 kg/(亩·年)和0.003 kg/(亩·年);全年农田氮磷流失量监测点中总磷流失量值较低,总氮流失量值在淋溶监测点中较高,最高值为8.74 kg/(亩·年),平均值为3.34 kg/(亩·年)。

一种倒装芯片二维封装过程焊点缺陷原位监测方法

芯片质量检测作为芯片生产线中的关键环节,可以积极地反馈产品质量信息,以便及时掌控各生产环节的状况,质量检测技术在生产线中的作用愈发凸显。传统倒装芯片二维封装的缺陷检测均是在倒装芯片二维封装键合完成后进行,检测过程和键合过程完全分离,效率较低,未能阐明焊点在键合过程中的状态变化,属于盲键合。并且通常采用激光照射对待检测芯片进行加热,也可能会对芯片造成损伤。因此,亟需发展一种能够对键合过程中的焊点缺陷进行实时监测的缺陷原位监测方法。

光纤耦合微通道反应系统原位监测海水氨氮和亚硝酸盐的研究

原位监测海水中氨氮(NH_(3)-N)和亚硝酸盐(NO_(2)^(-))对于水体富营养化评价十分重要。针对现有的氨氮、亚硝酸盐原位监测仪器难以在同一检测模块中分别实现荧光和分光光度分析,仪器高效集成及利用受到限制等问题,本文基于光纤耦合微通道反应系统,通过光波长切割、光纤波导和微通道反应Z型检测池等技术集成和条件优化,提出了在同一光纤偶联微反应系统中实现氨氮荧光分析和亚硝酸盐分光光度分析的原位测定技术。结果表明,该技术实现了荧光和可见光光度法的模式切换并可分别测定NH_(3)-N和定;不同的盐度对氨氮和亚硝酸盐测定影响较小;不同浊度下氨氮测定误差为-6.6%~2.5%,浊度补偿校正后NO_(2)^(-)测定误差小于0.1%。将该仪器应用于养殖海水中开展氨氮和亚硝酸盐的原位分析,仪器原位监测值与实验室方法测定值相符合。本文所提出的技术在同一模块中分别实现了氨氮和亚硝酸盐的荧光和分光光度两种模式的原位监测,为海水营养盐原位监测仪器的集成化设计提供了新的思路。

基于光纤布拉格光栅传感的锂电池内部状态原位监测

锂电池内部的应力和温度变化难以监测是影响电池安全运行的最大隐患,提出采用光纤布拉格光栅传感技术,在锂电池内部植入光栅对电池阳极的温度和应力变化信息进行实时采集,实现了对锂离子电池阳极的原位监测,建立了电信号与光学传感信号之间的联系。实验结果表明,锂电池工作循环中,锂离子的脱嵌和嵌入会引起温度变化,对应传感器波长偏移达100 pm,温度上升11.1℃;在排除温度因素的影响后,循环电流的跳变会引起阳极收缩,产生的应力使波长漂移达21.96 pm,约为18.3με。此外,研究了不同充放电速率对电池的影响,10 mA电流比2.5 mA电流时温度提高了2.8倍,应力提高了4.4倍。所植入光栅监测系统既可以高精度地测量电化学反应引起的温度、应力变化,同时解调速度快,有利于实时、准确监测锂电池的热失控及形变鼓包故障,研究结果有望为锂电池的安全使用提供有效的实验依据。

高填方路堤沉降原位监测分析

为检验黄土高填方路堤工后沉降,在施工现场选取监测断面开展原位监测,分析路堤的稳定性。在施工现场布置沉降监测孔和监测点,对路面沉降、填方体沉降、分层沉降进行监测,得出监测前期沉降变形较大,随监测时间增加不断趋缓并最终达到稳定状态,且总体沉降量不大,说明路堤结构稳定。

地下水原位监测浊度传感器设计

针对传统浊度传感器应用于地下水原位监测时存在尺寸大、预热时间长等问题,设计了一种适用于地下水原位监测的新型浊度传感器。传感器基于90°散射光测量原理,采用柔性玻璃光纤束作为导光材料,显著减小了传感器的尺寸。此外,传感器对光源发光强度进行了动态监测补偿,从而有效缩短了传感器预热时间,同时进一步提高了传感器的测量精度。介绍了传感器的测量原理和设计方法,并结合地下水原位监测使用需求及相关规范要求对传感器性能进行了验证。传感器测量重复性为0.41%、漂移为0.46%、线性误差为0.47%,可较好地耐受0.5 MPa水压环境。试验结果表明:传感器测量精度高、稳定性好、耐水压能力强,适用于地下水原位浊度监测。

一种地下水原位监测多参数水质传感器设计

针对地下水水质原位监测需求,设计了一种可实现水温、pH值、氧化还原电位、溶解氧、电导率和浊度原位测量的一体式多参数水质传感器。结合传感器测量原理和应用需求,通过集约化和小型化设计方法,实现了传感器直径不大于50 mm、且具备良好可维护性的设计目标,确保传感器可较好的适应各类地下水原位监测场合使用需求。介绍了传感器的测量原理和设计方法,并结合相关标准和应用需求,委托第三方机构对传感器性能进行了测试,测试结果表明:传感器具有测量准确度高,响应速度快,测量稳定性好等优点,具有较高的推广应用价值。

海洋地质灾害原位监测技术研究进展

海洋地质灾害对于人类社会和海洋生态环境都带来了严重的威胁,因此对其进行原位监测具有重要意义。本文概述了海洋地质灾害的类型及其特征,探讨了海洋地质灾害原位监测的主要要素,介绍了海洋地质灾害的监测技术装备和监测预警网络,旨在为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。

金属构件腐蚀原位监测电化学传感器研究综述

从金属构件腐蚀原位检测的必要性出发,综述不同服役环境下的金属构件腐蚀原位监测传感器研究现状,对不同种类的传感器特点进行讨论,分析现有传感器在实际应用中存在的问题,对未来金属构件腐蚀监测传感器的发展方向进行预测。分析结果表明,大气腐蚀原位监测传感器存在电池体系难以形成的问题,可通过减少电极间距或在电极间增加亲水介质构建稳定、持续的电池体系;土壤和水环境腐蚀原位监测传感器存在工作电极面积难以确定的问题,可通过构建限流式传感器结构进行改善。但在实际应用中,现有电化学原位监测传感器在使用寿命和环境适应力方面仍面临挑战。近年来,随着在线监测技术的快速发展,融合型传感器有望成为金属构件腐蚀原位监测传感器新的突破口。

接地镀锌圆钢土壤腐蚀原位监测方法的对比

分别采用失重法、护环电极法和电化学阻抗法研究了埋设在武汉土壤环境中接地镀锌圆钢的腐蚀行为,对比了各监测技术的相关性。结果表明:埋设1~2月时,试样的腐蚀速率较大,随后逐渐减小;试样表面镀锌层溶解不均匀,埋设3月后残留的镀锌层已很少;电化学阻抗法测量的极化电阻与腐蚀速率之间的相关性较好,但由于镀锌层与Q235钢基体所形成电偶的影响,不能按传统方法直接计算得到腐蚀速率;在合适条件下,现场采用护环电极法得到的极化电阻与电化学阻抗谱法得到的极化电阻具有可比性。

堆积层边坡人工降雨致滑的原位监测试验研究

降雨可引起堆积层边坡失稳。为了研究降雨入渗诱发堆积层滑坡的失稳机理以及边坡性状随时间变化的特性，选取贵州晴隆一个典型堆积层边坡进行人工降雨模拟试验和原位综合监测。结果表明：堆积层边坡在降雨入渗影响下多发浅层松弛型破坏，滑动变形区为坡面以下0～4m之内，变形量以坡面最大，从坡面到坡体深部逐渐减小；在实施人工降雨2h，平均入渗率为86%之后，入渗率由于地表径流的增加而随时间逐渐减少，一段时间（6h）之后，入渗率降到一个相对稳定值（50%）；降雨入渗造成土体中孔隙水压力增加，致使边坡土体的抗剪强度由于有效应力的减少及土体吸水软化而降低，降雨入渗的这一双重效应是降雨诱发堆积层边坡失稳的主要原因之一。

新疆灰漠土区不同肥料配比土壤氨挥发原位监测

在17a的新疆国家灰漠土土壤肥力与肥料效益长期定位试验区,采用通气法对春小麦种植体系8种处理,即（1）对照（种植、不施肥,CK）、（2）施氮肥（N）、（3）施氮磷肥（NP）、（4）施氮钾肥（NK）、（5）施氮磷钾肥（NPK）、（6）施氮磷钾肥＋有机肥增量（NPKM1）、（7）施氮磷钾化肥＋有机肥常量（NPKM2）、（8）施氮磷钾化肥＋秸秆还田（NPKS）的氨挥发损失与不同肥料配比、长期不同施肥土壤特性变化之间关系进行研究。结果表明：（1）在当地春小麦种植典型施肥模式,即＂基肥撒施后机械翻耕,追肥撒施后灌水＂下,在施氮量为84.97~241.5 kg.hm-2的条件下,不同处理基肥氨挥发累积量为0.194~2.236 kg N.hm-2之间;追肥氨挥发累积量在0.078~0.210 kg N.hm-2之间,远低于基肥氨挥发量;基肥和追肥氨挥发损失氮素之和占总施氮量的0.39%~1.23%。（2）相同施氮量241.5 kg.hm-2的N、NP、NK、NPK4个处理,氨挥发累积量分别为1.017、0.944、1.988、2.437kg N.hm-2,氨挥发量与不同处理土壤速效钾含量相关性达显著水平（r=0.951,P〈0.05,n=4）。（3）施氮量分别为151.8、84.9、216.7 kg.hm-2有机肥处理NPKM1、NPKM2、NPKS的氨挥发累积量分别为1.404、1.041、1.583 kg N.hm-2,氨挥发量与氮肥使用量呈显著正相关（r=0.581,P〈0.05,n=18）。以上结果表明,氨挥发不是新疆灰漠土长期定位试验春小麦体系氮肥损失的主要途径;不同肥料配比和长期不同肥料配比造成土壤特性的变化是7种施氮肥处理氨挥发差异的主要原因。

基于原位监测的边坡滑动原因初步分析

目前,人们常常借助实验室对边坡滑动的机理进行模拟分析,从而得出各种各样的滑坡模型,这些模型各有千秋、难分伯仲,在适用性方面也各有所长,实践发现,用实验室模型研究成果来代表实际滑坡的代表性误差有时会相当大,甚至有时会出现很大的谬误。从根本上弄清滑坡的实际机理是一个非常重要的问题,以原形监测分析法十余年的原位监测数据为依据,初步分析了边坡滑动的外因与内因,利用数学模拟原理初步总结出了边坡滑动与诸滑坡因素间的关联关系。同时叙述了边坡原位监测的一些行之有效的方法与技术手段(包括GPS、测量机器人等)。

高温氨逃逸激光原位监测的浓度反演算法

对烟气脱硝后的氨逃逸进行准确、灵敏、快速监测,避免氨气对环境的二次污染是工业和环保领域的工作重点之一。选择氨气1.53μm的单根吸收谱线为目标谱线,结合可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)和波长快速扫描技术研究了高温烟气氨逃逸原位监测方法,并设计了相应的开放光路测量系统。分析了高温环境下温度对测量的影响,研究了温度修正方法,并设计了烟道现场氨浓度免定标精确反演算法,由实验得出最大相对检测误差为1.5%。通过工业现场的安装运行验证了文中系统的工程实用性和算法的可靠性,对于我国工业脱硝过程的监控和烟气安全排放起有效的技术支持。

基坑开挖坑壁土压力原位监测与分析

土压力准确计算是基坑工程设计的关键。为切实提高土压力计算的准确性,进行了大量的基坑周边土压力现场监测,以现场监测数据为依据,总结出了华北平原地下不同深度土压力(水平主应力)计算的统计型经验公式和基坑开挖导致的坑壁土体水平主应力损失的统计型经验公式,介绍了土压力现场监测方法与过程,给出了监测实例。

利用环境扫描电子显微镜原位监测木材的断裂过程

在环境扫描电子显微镜样品舱内低真空模式下,对鱼鳞云杉微切片试样进行原位纵向拉伸试验。并对原位监测裂纹的产生、开裂及扩展的全过程进行研究,拍摄了整个过程的录像并存储了相应的图片,同时记录了载荷——时间曲线。分析了径向面(LR面)裂纹扩展系统的断裂路径和机理。

高密度电阻率探针原位监测海水入侵过程试验研究

为研究砂质含水层中海水入侵问题,确定海水入侵过程中含水介质内海水入侵楔形体的发展演化过程,本文采用砂槽实验模拟海水入侵,利用高密度电阻率探针观测系统远程实时监测海水入侵过程中土体的垂向电阻率变化,据电阻率变化曲线分析海水入侵发生发展过程。研究结果表明:高密度电阻率探针对海水入侵界面变化反应灵敏,能够监测到咸淡水突变界面形成、过渡带演化及咸淡水界面变迁等一系列现象,较好地实时监测海水入侵发生发展过程及海水入侵状态并进行预警。

湖泊沉积物孔隙水磷酸盐含量原位监测技术研究进展

传统的沉积物孔隙水磷酸盐含量测定方法通常是采用离心法获取沉积物柱芯孔隙水,然后再进行磷酸盐含量测定。这种常规测定方法不仅破坏了沉积物的原本物理化学结构,而且分样间距多为厘米级,无法满足沉积物-水界面磷酸盐的高分辨率分布特征研究和释放通量的高精度估算要求。为克服传统监测技术破坏系统原始状态和分辨率低的弊端,近年来沉积物孔隙水磷酸盐原位监测技术迅猛发展,较为成熟的有透析装置技术(Dialysis peepers)、薄膜扩散平衡技术(Diffusive equilibrium in thin-films technique,DET)和薄膜扩散梯度技术(Diffusive gradients in thin-films technique,DGT)等。本文综述了透析装置技术、薄膜扩散平衡技术和薄膜扩散梯度技术的基本原理和应用实例,对比分析了他们各自的优缺点和发展应用前景。DGT作为一种新型、廉价的原位被动采样技术,具有原位和高分辨率监测的优点,被广泛应用于水体、沉积物和土壤等研究,在获取沉积物孔隙水磷酸盐含量及时空分布特征等方面优势突出。如何延长DGT胶体的使用寿命、提高监测的空间分辨率和实现多元素同步监测是其主要发展方向。大量研究表明,沉积物内源磷释放与沉积物中Fe-S的耦合循环存在密切联系,深入了解湖泊沉积物P-Fe-S的耦合生物地球化学循环过程是揭示湖泊内源磷释放机制的一把钥匙。快速发展的薄膜扩散梯度(DGT)技术及其与DET技术联用无疑为P-Fe-S耦合循环研究提供了有效手段,亟待在不同类型湖泊中应用和完善,为深刻揭示P-Fe-S耦合循环过程与机制提供独特信息。