新管幕法下穿铁路既有线施工地表沉降监测

为避免新管幕法下穿铁路既有线施工所导致的轨面不平、列车晃车等铁路运营事故,以太原市迎泽大街下穿火车站通道工程为施工背景,考虑火车站内强电磁干扰环境对传统电磁、电容式传感器的影响,选用合适的光纤光栅传感器对地表沉降进行监测,设计了监测方案并搭建了监测系统,获得了施工引起的地表沉降数据,并用数值模拟方法研究了土体沉降,获得了地表横向距离沉降规律,对比论证了该监测技术的正确性和有效性。监测和计算结果表明,新管幕法施工引起的地表沉降呈漏斗状,中间大两头小,监测断面的最大沉降值为21.2 mm,在施工安全范围内。     

光催化与生物膜直接耦合降解4-氟苯酚废水

为了实现4-氟苯酚（4-FP）废水的快速持续降解,本文构建了光催化与生物膜直接耦合系统.该耦合系统由N掺杂TiO₂涂覆光催化光纤束、生物膜、核孔膜和紫外-可见LED光源构成.实验研究了单独光催化、单独微藻生物膜及光催化-生物膜耦合3种体系对4-FP的降解性能.研究发现：光催化系统降解4-FP速率慢、脱氟效率低,12h内降解率为94.3%,脱氟率仅为24.7%.微藻生物膜在第一个周期内对4-FP的降解性能高于单独光催化,10h内降解率达到98.9%,脱氟率达到90.9%,但3个周期后4-FP降解率降低至75.5%,脱氟率降低至69.5%.在耦合系统中,生物膜中微生物种群发生了自适应调整,富集了大量的红球菌、假单胞菌和无色杆菌,导致了光催化、生物降解及光合作用三者亲密协作,实现了4-FP快速持续地降解,运行12个周期后,5h即可将4-FP完全降解,同时溶解有机碳及脱氟率分别达到89.4%和78.3%.     

水质监测中的快速传感技术

传感器的发展是水质监测中的关键技术之一。以水质调查对监测技术的需求和相应传感器的发展趋势的分析为出发点,重点介绍了光纤传感器和生物传感器的原理和在水质监测中的应用,指出了快速传感技术应用的重要意义和发展前景。     

基于光纤免疫传感器的壬基酚快速检测方法

壬基酚（NP）作为一种内分泌干扰物,越来越受到人们的关注。基于倏逝波光纤免疫传感器,利用间接竞争免疫反应原理,建立了一种NP的快速检测方法。通过对预反应时间、进样时间及抗体质量浓度等反应条件进行优化,提高了检测方法的灵敏度。结果表明,检测标准曲线符合Logistic模型,NP的定量检测区间为41.7~487μg/L,检出限为20μg/L,检测方法的半抑制质量浓度（IC₅₀值）为143 μg/L。利用建立的检测方法对实际水样进行加标回收实验,回收率为86%~114%,表明该方法可用于较清洁水样中NP的快速检测。     

光纤ZnO薄膜的制备及光催化性能研究

实验利用射频磁控溅射镀膜工艺,分别在光纤和石英玻璃上成功制备了ZnO薄膜。采用X射线衍射仪、原子力显微镜和荧光分光光度计对薄膜进行了测试分析,并对其光催化降解苯酚的性能进行了对比测试。结果表明,该薄膜具有良好的C轴取向性,光致发光峰分别位于362nm、421nm和486nm附近,且随着薄膜样品晶粒的减小而出现蓝移,光纤上ZnO薄膜的光催化能力是以石英玻璃为基底的ZnO薄膜的193倍,光催化效果显著。     

极近距离煤层综放开采工作面覆岩“两带”发育规律研究

为深入研究极近距离煤层综放开采工作面覆岩“两带”的动态发育规律,采用理论推导、数值模拟和现场实测相结合的方法,分析袁店一矿824工作面覆岩“两带”的裂隙演化特征。结果表明：从岩层层向拉伸率角度,研究上覆岩层垮落带和导水裂隙带的垮落程度,考虑角度影响推导出岩层弯曲下沉边缘段变形前后的长度计算公式,根据覆岩的碎胀特征计算各岩层的最大下沉量,预测垮落带和裂隙带的范围分别为30.2～41.2 m和70.7～78.2 m;采用3DEC数值模拟分析该矿824工作面开挖后上覆岩层垮落的基本形态和裂隙分布规律,结合其应力、位移云图和监测线位移曲线的分布特征,得出垮落带和裂隙带的高度分别为32.50 m和77.25 m;采用分布式光纤应变监测系统,监测工作面前方80 m处上部顶板的受力情况,得出受采动影响的光纤应变呈起伏变化,且应变分布与地层岩性存在对应关系,得出垮落带高度约30.4 m,裂隙带高度约74.8 m,验证采用层向拉伸率和覆岩碎胀性2个方面来预测工作面覆岩“两带”高度的合理性,可为类似方面的研究与施工提供相应的技术依据。     

乙腈和正己烷对环境特征污染物免疫传感分析的影响

利用前期研发的倏逝波全光纤免疫传感系统,使用间接竞争免疫模式对双酚A(bisphenol A,BPA)进行了定量分析,其检测灵敏度可达0.2μg·L~(-1),线性检测区间为0.3~33.4μg·L~(-1).重点考察了乙腈和正己烷两种常用有机溶剂对双酚A免疫传感分析的影响,初步探讨了有机溶剂对免疫传感分析的影响机制.结果表明,正己烷含量高达10%都不会对双酚A免疫传感分析产生明显影响,而乙腈的影响比较大.当乙腈含量较低时,可用于双酚A的定量检测;而当乙腈含量较高时,可完全抑制均相溶液中抗体抗原之间的亲和反应,不能用于双酚A的定量分析.其原因可能是乙腈取代了一部分结合在抗体表面的水分子,导致抗体构象改变或者抗体与抗原的亲和力变化而造成的.     

新型生物膜光纤传感器测定溴化物的研究

用新型生物膜作载体制成的光纤传感器对工业废水中的溴化物进行了测定,溴化物的线性范围为８×１０－７ｍｏｌ／Ｌ～２×１０－５ｍｏｌ／Ｌ;相对标准偏差为０８％;响应时间为２～３ｍｉｎ。     

基于光纤传感的长输管道破坏预警技术研究

针对油气管道第三方破坏的威胁,提出了一种基于相位敏感光时域反射仪的分布式光纤振动预警系统,分析了其用于油气管道安全预警的关键技术,并在某原油输送管道现场进行了测试应用。应用结果表明,系统可以准确监测管道附近的人为挖掘,通过多参量模式识别算法可使系统有效区分人为挖掘和干扰信号。     

谈谈外界环境因素对光缆的影响

外界环境因素(温度、潮气、核辐射以及各种电磁环境)会对光缆产生影响。不仅含有金属构件的光缆会受到外界电磁场的感应影响,而且在强电磁脉冲作用下,一些无金属构件的光缆也会改变光纤的传输衰耗特性及模式结构。在危险工业环境下,光纤的安全性同样受到威胁。本文在分析这些影响的基础上介绍若干防护措施。