分布式光纤传感技术在水力压裂中的研究进展

分布式光纤传感技术作为最新的水力压裂监测技术,应用于各大油田的水力压裂过程中,并且能够实现实时监测,已取得了显著的应用效果。为使业界进一步了解不同类型传感技术的基本原理、理论模型研究进展、现场应用情况,从分布式光纤温度传感技术和声波传感技术在水力压裂过程中的监测基本原理出发,系统总结了各类传感技术的理论模型研究进展和在产液剖面、裂缝扩展形态监测等方面的应用现状,最后提出了未来分布式光纤传感技术的发展方向。研究结果表明:①分布式光纤传感技术可以利用温度或者声波信号转换得到周围环境温度或应变的变化情况,从而实现水力压裂过程中的实时监测;②与分布式光纤声波传感技术相比,温度传感技术的相关理论模型相对较为成熟,能够实现产液剖面及裂缝形态的相关计算;③分布式光纤传感技术主要用于水力压裂过程中压裂液的注入、裂缝扩展等方面的监测。结论认为:分布式光纤传感技术可以有效地推动中国非常规储层的勘探和开发,同时提高水力压裂效果评价技术水平,这对中国油气行业的可持续发展具有重要推动作用。

虚拟具身与身体为媒:体感技术介入后的健身实践

由健身房转向家庭空间是近年来健身方式的变化趋势,其表现之一是以《健身环大冒险》为代表的体感健身游戏成为健身新风尚。基于具身这一理论视角,从游戏感知、沉浸与身体幻觉、身体之上的童年回忆以及日常性的健康管理四个维度分析,体感游戏从虚拟具身的健身形式与身体为媒的定位两个方面改造了健身实践:身体在可见的健身游戏中操练自身,被技术所投射的游戏人物的化身赋予了玩家实际的具身体验;健身游戏的进程以玩家的身体作为健身行动的界面,身体既是健身的对象,也是健身的媒介。

基于光纤传感技术的工程监测应用研究

光纤传感技术作为当前热门技术之一,在工程监测领域有着许多重要应用。通过探讨光纤传感技术在工程形变监测中的应用案例,展示了其在工程监测领域的重要性。光纤传感技术利用光纤作为传感元件,可以实现对形变的连续、实时监测,并提供高精度的监测数据。通过布设应变光缆和温度补偿光缆,在合璧津高速公路K134段高架桥上进行了监测实验。结果表明,光纤传感技术能够准确评估结构的变形情况,并通过温度补偿算法消除了温度变化对数据的影响。通过几何方法计算沉降位移,可以实现对沉降位移的估算。

基于多交叉置换扩增和纳米生物传感技术快速检测肺炎支原体方法的建立

目的建立一种简单、灵敏、快速的肺炎支原体(MP)检测方法,并对其应用性进行验证和评价。方法利用多交叉置换扩增(MCDA)技术对肺炎支原体特异基因CARDS毒素基因进行扩增,利用侧流免疫层析生物传感(LFB)技术读取扩增结果,命名该方法为MP-MCDA-LFB。分析扩增反应在60~67℃(间隔1℃)的扩增效率,筛选最适反应温度;分析分别扩增10、20、30、40 min时能够检测到的最低核酸浓度,筛选最佳反应时间。利用10倍系列稀释的肺炎支原体核酸分析MP-MCDA-LFB方法的灵敏度和检测限,利用35株非肺炎支原体菌株分析MP-MCDA-LFB方法的特异性。利用MP-MCDA-LFB方法检测80份疑似MP感染的临床样本,并与RT-PCR法检测结果进行比较,分析MP-MCDA-LFB方法的临床应用性。结果MP-MCDA-LFB能够实现对肺炎支原体CARDS毒素基因的快速检测。其最佳反应温度为63℃,最短反应时间为40 min,整个检测过程可在1 h内。MP-MCDA-LFB方法具有较高的灵敏度和特异性,其检测限低至45 ng/L,与其他临床表现相似的病原体无交叉反应,特异性为100%。MP-MCDA-LFB方法从80份临床样本中检出45份阳性样本(56.3%),检出率与RT-PCR方法一致。结论本研究建立的以CARDS毒素基因为靶标的MP-MCDA-LFB检测方法具有简单、快速、灵敏度高、特异性强的优点,在基层医疗机构和现场检测具有较好的应用潜力。

基于多源传感技术的铁路货运智慧监控模拟实验系统设计

在“新工科”教育背景下,为进一步丰富和优化铁路货运实验教学内容,设计了基于多源传感技术的铁路货物运输智慧监控模拟实验系统,即使用多源传感信息技术对货物运输环境和货物运输状态进行监测以及预警。结合OBE教育理念开展教学改革实践,提出提高学生综合能力的教学和评价方法。学生能对铁路货物运输的全过程有更为深刻的认识,提升对货物运输系统的操作能力,为今后从事铁路货运工作打下坚实的基础。

疾病力诊断学中的生物分子热-光-电传感理论和技术方法

目的近年来,生物分子传感理论和技术方法在即时检测和个体医疗中发挥着越来越重要的作用,揭示生物分子在各种反应基质中的传热传质理论和反应动力学规律,探索并优化新型光电生物传感技术与平台至关重要。方法针对全集成产品中整机与各个功能部件之间协调困难,交叉污染与提取速度及灵敏度相互制约等技术挑战,围绕生物分子传输及扩散的影响规律不清的科学问题,通过建立生物分子体外诊断的热力操控理论和研究纸基多孔结构流动传质机理,开发了纸基光电检测平台开发、便携式光电化学检测平台、超快数字PCR检测平台。结果和结论突破了重大疾病相关分子动态信息难以高通量、高灵敏度识别等限制,实现分子动态信息精准、快速检测目标。

基于实训平台“应用引领、兴趣并行”的专业课教学改革研究——以城轨机电专业传感检测技术课程为例

高等职业教育以培养高素质高技能型人才为目标,以“应用”为主旨构建课程体系,传感检测技术为城轨机电专业课程之一,课程设置贴近岗位核心能力,突出“贴近行业、应用引领、兴趣并行”的特点。以郑州铁路职业技术学院传感检测实训室为平台、传感检测技术课程为依据,教学内容改革引入市场上主流、有趣的新型传感器产品,重构应用型任务体系及教学实施方案,提高学生学习兴趣、激发学生创新能力,探索“应用引领、兴趣并行”的专业课程教学改革路径。城轨机电专业传感检测技术课程教学改革体现了专业课教学知识“新颖”、实训室应用“灵活”、教学效果“有趣”的特点,可为科技发展中的专业课教学改革探索提供一定的思路。

传感检测技术在电梯产品中的应用前景探讨

传感检测技术在电梯产品中的应用不仅能提高了电梯的舒适度,还能优化了电梯的运行效率,对推进产品的智能化,提高产品的技术含量,从而提高产品性能。

初探视觉传感技术在机器人智能化焊接中的应用

随着科技的不断进步,机器人在工业生产中的应用越来越广泛。焊接作为一项重要的工艺,在制造业中具有重要地位。然而,传统的焊接过程依赖人工操作,效率低下且存在一定的安全风险。为了提高焊接质量和效率,本文将以“初探视觉传感技术在机器人智能化焊接中的应用”为主题,从视觉传感技术的原理、应用场景以及其在机器人智能化焊接中的具体应用等方面进行探讨。

基于无线传感技术的实训室系统设计研究

无线传感技术可以显著提升实训室系统可靠性,并满足多样化功能需求,本文旨在全面概述无线传感网络目前的应用现状,并对无线传感网络应用技术进行分析。在详细论述实训室系统的基础上,进一步探讨了无线传感技术在实训室系统中的应用管理模式,不仅提高了实训室系统的运行效率,还增强了系统的稳定性。通过无线传感网络,实训室系统能够实现更加灵活和高效的资源调配,提升实训室系统智能化水平,为相关研究提供参考。

基于物联网传感技术的重点电气设备间环境动态监控

常规的重点电气设备间环境动态监控方法主要使用LoRa模块生成多点监控自组网,易受中继单元数据信息应答作用影响,导致监控异常,因此,设计了一种基于物联网传感技术的重点电气设备间环境动态监控方法,即利用物联网传感技术采集电气设备间的环境动态监控信息,生成重点设备间环境动态监控告警事件处置流程,还设计了电气设备间环境动态监控算法,以实现重点电气设备间环境的动态监控。结果表明,设计的基于物联网传感技术的重点电气设备间环境动态监控方法的监控效果较好,温度、湿度等监测指标与实际一致,具有可靠性及一定的应用价值,为提高电气设备间安全性,降低电气设备的运行风险作出了一定贡献。

农业机械中传感技术的运用研究

本研究是为了通过系统分析传感技术如何提升农业机械的性能、效率和智能化水平,进而推动农业生产的现代化进程。研究内容主要围绕传感技术,结合压力传感技术、数字传感技术、自动化传感技术以及底盘控制传感技术等,在农业机械应用场景中进行具体应用与深入分析。研究结果表明,通过合理应用传感技术,可以显著提高农业机械的作业效率和精准度,降低作业成本,为农业生产的可持续发展提供了有效的技术支持。在农业机械应用中,这些特征使传感器能够准确监测土壤湿度、温度、作物生长状况等关键参数,为精准施肥、灌溉以及病虫害防治等提供科学依据,从而提高农业生产效率和资源利用效率,推动农业生产向智能化、精细化方向发展,为实现农业生产的可持续发展奠定良好基础。

智能可穿戴柔性数据手套传感技术研究进展

智能可穿戴领域是一个集多学科多门类的交叉研究领域,智能可穿戴数据手套在监测人体健康、信息传递、通信、虚拟交互等领域具有广阔的应用前景。运用Citespace软件以Wed of Science核心数据库为数据来源,对近5年的相关研究文献进行检索,最终纳入126篇文献进行全文系统分析,从应用于数据手套基于不同工作原理的传感器类型、用于可穿戴传感显示转化的数据处理方法、多功能可穿戴传感手套集成的方法3个方面,对最新研究进行全面梳理总结。讨论了方法和技术的局限性,指出了存在的挑战和机遇。

基于可穿戴柔性RFID传感技术的呼吸监测研究进展

射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)传感技术可实现多个用户的同时低功耗无线呼吸监测,在可穿戴智慧医疗健康领域倍受关注。在概述各种呼吸监测技术基础上,重点回顾了采用柔性RFID传感技术,特别是纺织基柔性传感器监测呼吸的基本原理和相关研究现状,比较分析了不同RFID传感方法用于呼吸监测的优缺点,最后提出了在呼吸监测领域应用纺织基RFID传感技术时面临的主要挑战和研究方向。

基于贵金属纳米酶的比色传感技术在食品安全检测中的应用

纳米酶是一类具有生物催化功能的纳米材料,其中贵金属纳米酶具有独特高表面积、电子磁性和光学性质的优势,还具有与蛋白质和寡核苷酸结合的能力,广泛应用于食品安全检测;比色传感技术具有简单、低成本和可视化等优势。基于贵金属纳米酶结合比色传感技术,已经成为研究热点。本文综述了国内外基于贵金属纳米酶的比色传感技术在食品安全检测中的应用,重点阐述了贵金属纳米粒子传感器、贵金属结合非贵金属粒子传感器、贵金属结合有机材料传感器以及特殊贵金属材料传感器的特点及应用,并对未来发展前景提出展望和建议,以期为开发简单、高效、低成本的食品安全比色传感快速检测方法提供参考。

基于混沌激光脉冲簇的拉曼分布式光纤传感技术 (特邀)

提出一种基于混沌激光脉冲簇的拉曼分布式光纤传感方案理论模型。该模型利用混沌脉冲簇激光代替传统脉冲激光作为拉曼分布式光纤传感系统的探测信号,采用延时自差分联合时域相关峰判别技术,剥离出传感光纤温度突变区域内混沌拉曼散射信号的光强信息,实现对温度突变区域的精准定位和识别。该方案通过利用混沌脉冲簇探测信号增强混沌参考信号与混沌拉曼散射信号的相关性,可有效抑制系统噪声。此外,该方法也可通过提高耦合光通量来提升系统信噪比,从而解决混沌单脉冲激光拉曼分布式光纤传感系统信噪比较低、传感距离较短的技术瓶颈。利用数值模拟仿真探究了混沌激光脉冲簇中的脉冲个数对系统传感性能(动态范围、信噪比、传感空间分辨率及温度敏感性)的影响,并分析了在混沌激光脉冲簇拉曼分布式光纤传感系统中性能最优值的脉冲个数,可实现15 km传感距离和10 cm空间分辨率的分布式温度传感。

触觉传感技术在锂离子电池热失控预警中的应用

针对应用触觉传感技术进行储能用锂离子电池的热失控安全监控开展了研究,选取52 Ah方壳磷酸铁锂电池作为研究对象,采用加热板触发单体及模组电池热失控,并结合力、电、热等多种实时监测手段,详细剖析了单体和模组层级的热失控过程。在单体级热失控试验中,电池温度因加热板作用而逐渐升高,112 s后内部短路导致膨胀力急剧增强,比电压和温度的响应能力提前8.9 min。进一步扩展到模组级热失控试验,在触发端部电池热失控后,尤其在热蔓延导致相邻电芯热失控阶段,膨胀力在电池温度和电压尚无明显变化时出现快速增长,可较电压和温度提前约6.0 min响应热失控。试验证明,相对电池温度、电压等特征,电池膨胀力能提前预警电池热失控,引入力维度数据监控能有效提高储能用锂离子电池热失控的预警能力。

基于可穿戴惯性传感技术的人体步态阶段识别

为了实现基于可穿戴惯性传感技术的人体步态阶段识别,开发了基于特征选择的人体步态阶段识别模型、基于时间比例优化的人体步态阶段识别模型和基于机器学习多数据类型、多特征、多分类器的人体步态阶段识别模型,并对比了3种模型的步态阶段识别效果。结果表明:基于特征选择的人体步态阶段识别模型的平均识别准确率为73.66%;基于时间比例优化的人体步态阶段识别模型的平均识别准确率为90.96%;利用脚背处俯仰角数据和加速度数据训练得到的基于机器学习的人体步态阶段识别模型的平均识别准确率分别为97.04%、86.80%;针对不同的步态阶段和使用场景,可差异化选择不同的识别方法以获得理想的识别效果;综合采用时间比例优化算法和机器学习方法可以获得较高的综合识别准确率。该研究可为进一步开展基于可穿戴式传感器的人体行为相关研究提供参考。

基于分布式光纤传感技术的超长桩承载特性分析

为探究不同地质条件下超长桩承载变形特性及数值模拟中摩擦系数对桩-土相互作用的影响,以深圳湾超级总部某项目系列试桩为背景,采用FBG密集分布式光纤传感技术进行基桩内力测试,并采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,对比分析桩、土界面采用不同摩擦系数取值方式时土层平均侧阻力模拟结果。结果表明:(1)灌注桩承载变形特性与桩长和持力层性质密切相关,超长桩轴力沿深度方向基本呈线性递减,端阻比明显减小;持力层为强风化花岗岩层时,试桩轴力沿深度方向呈“大肚形”递减,端阻比低于17.1%。(2)数值模拟中摩擦系数取值方式会对土体侧阻力模拟结果产生较大影响,根据土层性质差异,对桩土界面采用多个摩擦系数能够提高模拟结果准确性。

基于光纤传感技术的井下机电设备参数监控技术

矿井机电设备零部件损坏、工作发热通常会导致安全事故的发生。基于光纤传感技术,设计了一种井下机电设备参数监控系统,主要包含ASE光源、光纤传感器、光纤解调仪、报警监控系统等部件。通过现场对3种常见机电设备参数的现场试验,测试了24 h范围内的温度和振动频率变化情况,实验结果显示:机电设备参数在工作一段时长之后均呈现较好的规律性且数值趋于稳定,现场测试结果均低于一级报警阈值,现场无报警发生,该设备能够较准确地实现机电设备参数测定及现场监控预警。