摘要：为了监测核工业冷却管道中冷却剂的浓度,针对目前测量仪器易受环境干扰、介质沉积、难以分布式多点监测等问题,设计了一种基于层状聚酰亚胺(Polyimide,PI)的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)浓度传感器。结合PI薄膜的吸水特性、水分子扩散原理和FBG传感理论,研究基于层状PI薄膜的FBG浓度传感机理,设计制作了层状PI薄膜FBG浓度传感器。最后,搭建浓度测量实验平台,进行浓度传感实验,得到镀层状PI薄膜的FBG浓度传感器对氯化钾(KCl)溶液的浓度特性曲线,并分析了其灵敏度与滞回特性。实验结果表明:浓度与波长漂移量呈线性变化关系,浓度特性曲线拟合度为0.9942,正、反行程输出的最大差值为35 pm,传感器的平均灵敏度为157.6 pm/(mol·L^(-1)),是同条件下镀一层环状PI薄膜FBG浓度传感器和腐蚀型FBG浓度传感器灵敏度的7.4倍和49.1倍。该传感器为核工业管道中冷却剂浓度测量提供了新方法,具有高灵敏度、安全、抗电磁干扰等优点。

摘要：针对光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)流量温度复合传感耦合干扰严重的问题,以小型探针式FBG流量温度复合传感器为研究对象,提出了基于哈里斯鹰算法优化核极限学习机(Harris Hawks Optimizer algorithm Optimized Kernel Extreme Learning Machine,HHO-KELM)的解耦算法。首先,设计了以空心圆柱悬臂梁为受力载体的小型探针式FBG流量温度复合传感器,揭示了该传感器波长漂移量与流量温度的映射关系;然后,构建实验系统进行了流量温度复合传感实验,分析了流量温度耦合特征;最后,利用哈里斯鹰算法优化核极限学习机,获取核极限学习机的最优正则化系数和核函数参数组合,建立了HHO-KELM算法流量温度解耦模型,解耦后流量在2~30 m^(3)/h内,流量平均误差为0.038 m^(3)/h,均方误差为1.91×10^(-3)m^(3)/h,温度平均误差为0.027℃,均方误差为1.03×10^(-3)℃。为验证解耦效果,将HHO-KELM算法与BP算法、ELM算法的解耦结果进行对比。实验结果表明:HHO-KELM算法具有较好的解耦精度和解耦效率,能够有效降低流量温度耦合干扰,提高了传感器的测量精度和稳定性,可实现流量温度的实时动态解耦。

摘要：盾构管片接缝在高水压下的防水是保障隧道正常使用的关键。为了研究盾构隧道管片双道密封垫防水机理及最大设防压力,自行研制双道密封垫水密性试验装置。对比分析不同张开量及错台量情况下,单道及双道密封垫的最大设防压力,并探讨单道密封垫与双道密封垫的失效模式。研究结果表明:盾构接头张开量影响接缝防水能力,随着张开量的增加,最大防水能力降低。双道密封垫失效模式与单道密封垫不同,张角情况存在手孔渗漏、蹿水等失效模式。研究成果可为类似水下盾构隧道双道密封垫设计施工提供借鉴。