光纤FBG传感器实施大应变标定方法的探讨

针对钢管封装的大应变光纤光栅布拉格传感器的标定问题,设计了大应变试验加载平台,通过光纤光栅布拉格传感器对试验平台标定,确定了平台载荷与应变的比例系数K,按照等比加载实现了对光纤光栅布拉格传感器大于5000με的大应变标定。     

沿海设施环境适应性试验和评价方法研究进展

概述了沿海设施所服役的腐蚀环境分类，主要分为海洋大气、浪花飞溅区及海水浸泡区，并对其暴露于大气和不同海洋环境位置的环境适应性试验评估方法进行了系统的总结分析。海洋大气环境模拟采用干湿交替加速腐蚀法，或建立户外大气暴露试验台开展试验；海水飞溅区试验通过实验室建海水冲刷试验装置进行模拟试验，或在实际环境中建立腐蚀试验中心开展试验；海水浸泡环境模拟通过海洋工程深水试验池开展试验。本研究对于开展海洋环境钢结构设施的防护性能考核评估具有重要意义，对沿海设施的环境适应评估方法发展具有指导意义。     

分布式光纤应变系数标定方法与试验

采用定点拉伸法标定分布式光纤应变系数的过程中,一般以滑台的位移作为计算光纤应变的参数,但由于拉伸荷载是通过界面剪切的方式传递,因此会导致光纤受拉固定端黏结材料或护套变形,进而导致光纤应变系数的标定结果偏离真实值。通过改进光纤应变测算区间,避开了光纤受拉固定端黏结材料及护套变形所产生的误差,同时采用数字图像相关方法(DIC)测量标定段光纤的应变,避免了应变测量设备与光纤接触产生的干扰信息。试验结果表明:提出的标定方法相较传统方法在光纤应变系数的拟合上表现更优,说明该方法具有可行性和有效性,对于分布式光纤应变系数的标定及其应用具有一定的借鉴意义。     

装备研制（改造）中加强环境试验与可靠性试验

由于我国兵器研制（改造）项目要求系统整体水平提升度高、装备适用范围广、寿命周期长,故应加倍重视环境试验与可靠性试验,结合试验数据进行可靠性设计改进,从而切实提高装备质量。武器系统改造项目从样机阶段开始应紧密结合环境试验,在研制过程中采取各种试验,较好地完成“短平快”的装备研制改造任务。设计初期开展环境试验与可靠性试验是装备研制提高可靠性的一个重要趋势。     

海工装备系泊缆索拉力监测技术与装置研究

目的 研究缆索拉力的实时监测技术和装置,以保障海工装备的系泊安全。方法 以导向滑轮的主承力构件滑轮轴为研究对象,在保证结构强度的前提下,对滑轮轴结构进行改造,研制缆索拉力监测新结构新装置,将求解大径长比滑轮轴剪力问题转化为测量局部特征点的单向变形,并通过实尺度试验得到标定系数,间接推算缆索拉力,将试验数据与有限元计算结果进行对比,验证监测方法的可行性和精确度。结果 经过仿真分析与试验标定表明,滑轮轴特征点的变形与缆索拉力之间存在线性关系,以缆索拉力280 kN为界,可分段线性拟合缆索拉力标定系数,测点1系数为0.312 4和0.137 6,测点2系数为0.2699和0.098 2。结论 本文研究的监测技术和装置能够较为准确地监测海工装备系泊缆索的实时拉力,兼具高可靠性、低成本、易实施的特点。     

侵彻引信用磁电传感器的输出特性仿真分析

目的 解决侵彻引信用磁电传感器在不同侵彻环境下输出特性难以预知的问题,掌握不同结构参数对传感器输出的影响。方法 基于一种新型磁电传感器的结构原理,提出一种联合仿真研究方法,研究过程分为2部分,一部分是利用ADAMS软件进行磁电传感器惯性系统的力学特性仿真,另一部分是利用COMSOL软件进行传感器机电转换元件的磁电特性仿真,仿真模型的输入是战斗部在穿靶过程中的过载信息。通过磁电传感器在多次冲击加载试验中获取的实测数据,对仿真模型的仿真结果进行验证。改变仿真模型的相关参数,模拟并分析传感器结构对仿真输出特性的影响。结果 仿真穿靶时间的平均绝对误差约为138 μs,穿靶时刻仿真电压值的平均相对误差约为5.9%。在给定力学环境的前提下,侵彻引信用磁电传感器中的线圈与磁铁的相对高度会影响输出信号的正负、幅值以及波峰出现的时间,线圈匝数、线圈与磁铁之间的间隔仅对信号的幅值产生影响。结论 仿真误差在可控范围内,验证了联合仿真模型的正确性与该研究方法的可行性。该仿真模型可以为侵彻引信用磁电传感器的设计提供指导,并为后续进一步验证侵彻引信起爆控制系统的性能工作提供了新的思路。     

典型仪器支架动力学管控方法研究

航天工程中普遍采用支架进行设备的安装,但是支架对振动环境的严重放大会影响设备的工作可靠性,给飞行器飞行带来极大隐患,需要开展典型支架的动力学管控方法研究。提出面向支架动特性管控的动力学特性指标,可以全面表征仪器支架在随机振动激励下的动力学特性,并可据此构造优化目标,以对支架动力学特性进行有效管控。提出典型仪器支架的动力学管控方法,实现了将支架动特性设计融入支架结构设计流程中。针对一种典型的仪器支架开展了随机振动试验与有限元仿真分析,验证了随机振动响应预示方法的准确性,并以此为基础,对其进行了动力学管控。以某型支架为对象开展的动力学管控,将支架上相对安装基础的振动量级放大倍数从4.2降低到1.67。结果表明,提出的典型仪器支架动力学管控方法可在研制初期改善仪器支架的动力学特性,对提高飞行器可靠性和环境适应性具有重要意义。     

基于互相关时差法的核电安全壳泄漏定位方法研究

目的 基于声发射检测原理,探究一种适用于核电安全壳的泄漏定位方法。方法 首先,开展安全壳结构的声波传播特性研究;其次,基于时频分析,对安全壳泄漏产生的声信号进行滤波预处理,基于分布式传感网络,利用互相关系数曲线,估计不同传感器信号时延;最后,采用双曲线法,对泄漏源进行定位,得到定位观测点,对观测点进行离散系数加权,得到预测泄漏源位置。结果 安全壳上波速平均值为3 026.2 m/s,泄漏声信号的频带主要集中在15~80 kHz,没有明显的时域特征。采用该方法对模拟安全壳上的泄漏源进行定位,平均定位误差为4.31 cm。结论 安全壳上周向和轴向的波速差异不大,可近似认为是各项同性的。基于离散系数加权的互相关时差法定位效果良好,满足安全壳结构泄漏定位需求。     

一种海洋气候环境-摩擦载荷耦合试验设备的研制

目的研制一台海洋气候环境-摩擦载荷耦合试验设备。方法针对相对运动部件在海洋环境下的服役条件,为评价其材料腐蚀磨损性能,分析摩擦载荷与气候环境可能对运动部件造成的交互作用,从机械结构上进行创新,研制一台海洋气候环境-摩擦载荷耦合试验设备。结果该设备可在一定范围内实行载荷、速度控制,利用传感器和数据采集系统完成对摩擦力、摩擦系数、温湿度的采集。设备包含6套下试样夹具,可实现6个样品轮转试验。结论该设备适用于研究服役于海洋气候环境下的材料的腐蚀磨损性能。     

零秒脱落连接器可靠性设计及指标验证

目的 实现零秒脱落连接器高可靠的要求。方法 在产品设计中系统地开展可靠性设计与分析工作,进行设计方案优选以及设计方案优化,提高连接器的固有可靠性水平。通过分析确定连接器的薄弱环节及其可靠性特征量,并据此制定可靠性试验方案,验证连接器可靠性水平。结果 通过对可靠性试验数据进行评估,在规定的试验条件下,零秒脱落连接器发射任务可靠度的单侧置信下限值满足规定的可靠性指标要求。结论 通过将可靠性设计与分析工作融入产品工程设计过程中,在设计阶段有效地确保了连接器固有可靠性的实现。可靠性试验方案合理、可行,有效地降低了样本数量及试验成本。为相似产品的可靠性设计验证工作积累了工程经验。     

光散射原理的大气PM2.5小型传感器监测性能评估研究

随着大气污染治理的不断深入,精细化、精准化和智能化的环境管理需求不断增加,迫切需要在特定区域开展高密度的监测,以弥补现有传统监测的不足.在此背景下,PM_2.5传感器监测方法在国内迅速发展,为研究光散射原理的大气PM_2.5小型传感器监测性能,于2018年7月—2019年7月在北京市建立了比对测试平台,对不同原理、不同品牌的PM_2.5传感器设备进行为期1年的测试与分析.结果表明：(1)激光粒子计数法PM_2.5传感器性能优于红外法PM_2.5传感器,激光粒子计数法PM_2.5传感器设备与自动标准设备比对的相关系数(R²)均大于0.45,红外法PM_2.5传感器设备与自动标准设备比对的R²均小于0.40.采用激光粒子计数法的工业级PM_2.5传感器数据有效率均在95%以上,更适用于业务化PM_2.5监测.(2)多数激光粒子计数法的工业级传感器设备与标准设备有较好的一...     

移动式空气质量传感器的研究与应用进展

移动式空气质量传感器作为一种成本低、机动性和灵活性高、使用场景丰富的测量工具,近年来在大气环境监测和污染溯源领域得到广泛应用. 本研究通过文献调研方式对国内外移动式空气质量传感器的研究和应用进行综述. 移动式空气质量传感器的研究主要有数据质量评估及数据校准,本研究总结了移动式空气质量传感器数据质量的评价指标和校准方法. 根据移动式空气质量传感器搭载平台的移动路径可将其应用分为固定路线移动监测、随机路线移动监测以及可操控移动监测三大类,总结其在环境空气质量监测、污染源监控、个人健康暴露研究、排放源清单动态识别等领域的优势和不足,并展望其发展方向和应用前景. 移动式空气质量传感器的应用主要存在以下几方面问题:①与固定式传感器相比,移动式空气质量传感器除受环境影响较大外,还受搭载平台的运行速度及振荡幅度影响,且校准困难;②移动式空气质量传感器的不足限制了其监测能力,因此应用场景有一定局限性;③移动式空气质量传感器能产生大量高时空分辨率的数据,但目前利用率较低且与其他数据的融合度较差. 因此,应通过硬件或算法升级,以提高移动式空气质量传感器的稳定性及可靠性,适应更复杂的走航环境,保证数据质量,并与多种数据进行融合,丰富应用场景.      

成组法疲劳试件个数选取方法研究

目的 在成组法疲劳试验过程中,确定最少疲劳试件个数判据,获取有效可靠的疲劳试验结果。方法基于疲劳可靠性的基本原理,在疲劳寿命对数正态分布的假设下,根据t分布理论,结合船舶及海洋工程一般构件具有95%置信度和可靠度p=97.72%下的P-S-N曲线的基本要求,推算出相应置信度和可靠度下5%误差限度内的疲劳试件个数与允许的最大变异系数数值的对应关系,以此作为成组法疲劳试验最少试件个数的判据,开展典型节点的疲劳试验。结果 得到了具有95%置信度的百位估计值Np,并通过线性相关系数r,判断对数疲劳应力Y=lg S与X=lg Np之间线性相关的程度,采用最小二乘法对对数疲劳寿命lg Np和对数疲劳应力lg S进行线性拟合,得到了具有95%置信度的P-S-N曲线,与IIW规范中相应的曲线一致。结论 文中给出的成组法疲劳试验个数确定方法是合理、可靠的,为船舶与海洋工程结构物典型焊接接头成组法疲劳试验个数的确定提供了依据。     

基于决策树支持向量机算法的船用设备故障诊断

目的 提高船用设备的智能化水平,增强船舶的安全性、可靠性,对船上设备进行状态监测,并基于监测数据对设备健康状况进行评估,对可能存在的故障工况进行识别.方法 通过采集机舱内的振动数据,对数据进行预处理、快速傅里叶变换,提取1/3倍频带特征,将倍频带谱信号作为特征向量,利用支持向量机算法进行模型训练及分类.对于船上多种工况及可能存在的多种故障类别,采用决策二叉树方法,提出一种快速、准确的状态监测及故障诊断策略.结果 在实验室工况下识别准确率接近100％.结论 该方法能够对船用设备进行状态监控、故障诊断、健康评估等提供支持,为设备检修、传感器布置等决策提供依据.     

考虑延缓纠正的双应力加速可靠性增长试验方法

目的 缩短传统加速可靠性增长试验时间,以及考虑延缓纠正方式对产品可靠性的影响。方法 提出考虑延缓纠正的双应力加速可靠性增长试验方法,首先,采用基于延缓纠正AMSAA模型跟踪可靠性增长过程,并采用极大似然估计方法估计模型参数;其次,以温度和振动作为加速应力为例,开展加速寿命试验,获得试验数据,基于广义艾琳模型,通过最小二乘估计方法得到加速系数;然后,将产品可靠性外推到正常应力水平。结果 航空蓄电池应用案例分析表明,与基于单应力加载的高应力加速可靠性增长试验相比,所提方法能够缩短29.4%的试验时间,并且采用延缓纠正方式对产品的可靠性有影响。结论 为产品在双应力加载方式和采用延缓纠正方式下开展高应力加速可靠性增长试验的可靠性评估提供了技术手段。     

低成本大气颗粒物传感器的室外环境性能评测研究

对目前大气环境颗粒物监测中采用的基于光散射法的3种型号传感器进行了评测研究,其中A和B是用于室内环境监测,C用于室外环境监测.对3种型号颗粒物传感器与基于β射线方法的标准仪器MATONE BAM-1020对比,对传感器的变异性、时间序列、传感器与标准仪器的线性相关性、其他因素影响、数据质量五个方面开展了分析.结果表明：各型号颗粒物传感器之间有较强相关性（R²达到了0.95以上）;3种颗粒物传感器与标准仪器测量结果吻合度较高,R²分别为0.58,0.80,0.61,且在整个测试时间段内,传感器相对于标准仪器来说高估了PM_2.5;高的相对湿度（RH>50%）和PM_2.5/PM₁₀（ratio）会对传感器产生影响.A、B、C三种型号传感器PM_2.5数据平均绝对误差（MAE）分别为23.31,10.14,28.17μg/m³;归一化均方根误差（RMSE）分别为25.80,14.01,32.98μg/m³,准确性（A%）分别为51.39%,72.97%,46.51%.     

低成本大气颗粒物传感器的室外环境性能评测研究

对目前大气环境颗粒物监测中采用的基于光散射法的3种型号传感器进行了评测研究,其中A和B是用于室内环境监测,C用于室外环境监测.对3种型号颗粒物传感器与基于β射线方法的标准仪器MATONE BAM-1020对比,对传感器的变异性、时间序列、传感器与标准仪器的线性相关性、其他因素影响、数据质量五个方面开展了分析.结果表明：各型号颗粒物传感器之间有较强相关性（R²达到了0.95以上）;3种颗粒物传感器与标准仪器测量结果吻合度较高,R²分别为0.58,0.80,0.61,且在整个测试时间段内,传感器相对于标准仪器来说高估了PM_2.5;高的相对湿度（RH>50%）和PM_2.5/PM₁₀（ratio）会对传感器产生影响.A、B、C三种型号传感器PM_2.5数据平均绝对误差（MAE）分别为23.31,10.14,28.17μg/m³;归一化均方根误差（RMSE）分别为25.80,14.01,32.98μg/m³,准确性（A%）分别为51.39%,72.97%,46.51%.     

基于结构应变监测的风帆推力测量方法研究

目的 提出一种用于实船测量的风帆推力测量方法.方法 针对VLCC风帆推力实船测量的需求,首先对风帆推力计算公式和风帆桅杆推力状态进行分析,进一步根据梁结构应变测试方法提出基于应变监测的风帆推力测量方法和传感测点布置方案.通过陆基模拟试验对风帆推力测量方法进行试验验证.结果 传感测点间结构应变差值随风帆推力增加而增大,具有显著线性关系,线性相关系数为0.9965,测试风帆推力与实际推力之间的平均误差为5％.结论 提出的风帆推力测量方法用于实船测量是切实可行的.