MEMS微电容式传感器的传感特性研究

针对传统的传感器无法进行长期健康监测的不足,研发出一套新型的基于MEMS的硅微电容式传感器。对所研制的MEMS传感器的静态传感特性和动态特性进行了理论分析和对比实验研究。结果表明:MEMS硅微电容式传感器在反复加卸载实验中,线性拟和度均在0.999%F.S以上,灵敏度系数为6.9840με/kN,其重复性误差为1.43%F.S;其动态传感特性与传统的加速度计吻合的很好。

载氢与光纤布喇格光栅

系统地研究了载氢条件对掺锗石英光纤的紫外光敏特性以及光纤光栅的影响．结果表明:光纤中氢气含量的大小决定了光纤光栅的折射率调制(即光纤光敏性的大小),也决定了光纤光栅的反射率;随着载氢压力的增大,光纤的光致折射率改变(即紫外光敏性)呈正比例增大,两者之间的关系为△n=1．34×10-5+4．66×10-5P;退火后的光纤光栅的反射率与载氢压力的关系为R3=2．76881+0．83537 P．这一结果有助于控制载氢压力获得发射率可调的光纤光栅,解决光纤光栅写入随机性大的问题;掺锗石英光纤的紫外光敏性的大小随着载氢时间的延长,呈指数增长,最后达到饱和;光纤光栅的反射率与载氢时间也呈现同样的规律,制作光纤光栅的最佳载氢时间为14 d(常温)．

采用在线成型工艺的光纤光栅传感器

为了实现对布拉格光纤光栅的温度补偿，提出了一种新的热应力温度补偿机制。设计并制造了一种新型的、采用在线成型工艺的光纤光栅温度自补偿应变传感器，该传感器不仅具有温度补偿功能，而且可以实现应变增敏，解决了管式封装胶粘不牢、胶层老化、以及温度补偿的传感器不能测量应变的问题。实验结果表明，在-20～40℃，该传感器实现了良好的温度补偿和应变增敏效果。在实验温度范围内，光栅传感器的波长基本保持不变；应变敏感性为1．69pm／με，是原来的1．4倍，与理论计算值吻合得很好。该传感器通过单光栅来实现温度补偿功能，并且能够测量应变，解决了光栅传感器现存的一些关键问题。

高速铁路路基施工期沉降量的灰色预测模型及应用

为正确估算高速铁路无碴轨道路基施工期的沉降量,以京津客运专线工程为例,分别采用传统灰色预测模型和修正灰色预测模型对路基的沉降变形进行预测。研究结果表明:一方面,因为修正灰色预测模型对原始资料中已有信息的利用更加充分,所以,模型的精度更高;另一方面,修正灰色预测模型突破了传统灰色预测模型等间隔时序系统的限制,拓宽了模型在实际预测中的适用范围。因此,在实际应用中,推荐采用修正的非等时距灰色预测模型。

适用于斜拉索的智能混杂纤维复合材料的研究

基于纤维混杂的复合规律,阐述了适合斜拉索的智能混杂纤维复合材料的设计过程。在拉挤工艺过程中将光纤光栅同混杂纤维一起固化成型,形成具有自监测功能到智能复合材料。制作了3根智能杆,埋入4个光栅,通过用SEM观察以及光纤光栅能谱仪分析,光纤光栅同基体界面结合情况良好,成活率为100%,光纤布拉格光栅的中心波长与应变的相关系数均达0.999以上,没有迟滞现象,存在很好的线性关系,其中一根光纤光栅的应变灵敏系数为1.1pm/με,另外3根光纤光栅的应变灵敏系数均为1.2pm/με,与理论值1.22pm/με相吻合。说明该成型工艺适合制备适合斜拉索的智能混杂纤维复合材料。