摘要：为了更真实地揭示应力–渗流条件下岩石节理的(长期)力学、渗流特性规律及其破坏机制,自主研制一套岩石节理全剪切–渗流耦合试验系统。试验系统主要由主机及伺服加载系统、渗流剪切盒及其密封系统、渗流伺服控制系统、数据测量和采集系统组成。该试验系统的主要创新性如下:(1)自行设计并研制了独特的渗流剪切盒,解决了在3 MPa渗透压力下的节理剪切试验过程中,节理剪切位移达到节理试件长度的10%(20 mm)时节理上下剪切盒在运动过程中密封的关键技术难题;(2)解决了用位移信号反馈控制荷载的伺服控制中交叉控制的技术难题,实现了岩石节理剪切试验的常法向刚度控制方式,使得研制的岩石节理全剪切–渗流耦合试验系统能进行常法向荷载、常法向位移、常法向刚度3种法向边界控制方式的剪切试验;(3)设计并研制了可以测量大流量和微小流量的岩石节理渗流的流量测试系统,有效地解决了岩石节理渗流试验仪器大范围流量的测量难题;(4)开发了岩石节理全剪切–渗流耦合试验稳压及压差控制系统,解决了在节理试样的进水端和出水端渗透压力差的稳定和可控性问题;(5)设计并研制了可以进行准静态下试验的液压伺服加载系统和蠕变状态下试验的电机伺服加载系统,使得研制的岩石节理全剪切–渗流耦合试验系统既能进行准静态下也能进行蠕变状态下的相应试验。通过开展不同应力边界条件下的剪切–渗流耦合试验,验证了该系统的准确性和可靠性。试验系统为高渗透水压下的节理剪切–渗流耦合性质的基础研究提供了设备支撑,对促进我国节理力学和水力学特性基础前沿研究起到积极推动作用。

摘要：超声波在流体中传播时对流场不产生扰动和压力损失,是两相流过程参数检测的一种重要手段。采用编码信号的超声技术,可在相同发射功率条件下获得比传统单脉冲信号更高的信噪比和分辨率。为了准确测试气液两相流含气率,采用超声衰减法,利用FPGA技术设计并实现了一种基于线性调频编码激励和脉冲压缩信号技术的超声检测系统;研究气液两相流中气泡的结构尺寸与气相含率的测试方法。实验测试结果表明,编码激励信号对气液两相流气泡结构尺寸敏感,通过适当的修正方法可实现两相流含气率的准确检测,在一定气泡尺寸范围内,检测精度可达±5%。研究工作为采用基于编码激励信号的脉冲压缩超声测试技术应用于两相流参数的检测提供了方法基础。

摘要：为了避免太阳敏感器(DSS)指向故障导致星载太阳辐射监测仪(SIM)功能失效,为风云三号(FY-3(03))卫星的太阳辐射监测仪(SIM)设计了备份跟踪方式程控太阳跟踪并分析了其跟踪精度。利用星上儒略日时间和卫星轨道瞬根,基于类基准地表辐射网(BSRN)算法推导了轨道坐标系太阳矢量、俯仰角和偏航角。将计算结果与卫星给定指向数据进行了比较。结果表明:太阳矢量三轴偏差均小于0.1°,俯仰角平均偏差为0.024 6°,偏航角平均偏差为-0.080 4°。对利用程序计算的多轨道指向数据进行了太阳模拟跟踪控制实验,结果表明:SIM俯仰跟踪控制精度优于0.1°,偏航跟踪控制精度优于0.05°。为保证在轨跟踪精度,试验了俯仰零点角和偏航零点角,其分别为80.46°和-36.96°。最终分析结果表明,俯仰程控跟踪不确定度为±0.318°,偏航程控跟踪不确定度为±0.316°,满足SIM太阳跟踪精度±0.5°的要求。设计的太阳程控跟踪降低了SIM对光学指向器件的依赖,提高了在轨太阳跟踪的可靠性。

摘要：为了基于测温电阻实现空间低温辐射计的腔温测量,研究了系统的电子学测量精度和测量稳定度。结合实际电子学需求,进行方案设计和器件选型,提出了一种新型的基于超低噪基准源LTZ1000ACH,四线制柱状锗电阻GR1400-AA和24位模数转换器LTC2400的对偶相消式精密电压测量系统。对于整个链路信噪比进行了逐级理论计算和分析,并通过电路仿真软件TINA-TI对系统幅频特性和温度响应特性进行了仿真分析,最后在77K液氮环境下对该系统进行了测温精度和长期稳定性测试。实验结果表明:锗电阻实际采样电压值在100μV内波动,长期测量稳定度达到1×10-5;在77K液氮环境下,系统测温精度达到4mK,长期稳定性达到1×10-5。得到的结果基本满足空间低温辐射计电子学部分的设计指标要求。

摘要：针对地下浅层分布式震源定位过程中,无法有效获取爆破震动矢量信息的问题。按照最优阻抗匹配原则和姿态测试原理,介绍了一种基于MEMS技术和灌封工艺技术的新型地下震动传感器,通过ABAQUS软件对球形结构的高阶模态分析以及对样机幅频特性、线性度、轴间串扰等特性的实验标定,结果表明球形传感器结构合理,传感器样机三轴特性一致、正交性好、轴间抑制比高,能够可靠地接收全向震动信号,在地下空间定位中具有一定的工程应用价值。

摘要：提出一种用于测量空间三维点坐标的单像机视觉传感器模型。在结构设计方面,变传统的双CCD摄像机 结构为单CCD摄像机结构,加装两组对称的光学反射镜,镜像出一对虚拟摄像机,可在同一个CCD像面上采集 到存在视差的两幅图像,从而恢复空间点的三维信息;建立了标定数学模型,阐述了此视觉传感器测量模型的标 定方法。相关试验表明,此测量方案不仅有效,而且经济快速,标定方法简单,对标定环境及靶标的摆放姿态无 严格要求。

摘要：盾构机是地下工程中的典型掘进装备,具有结构复杂、体积庞大、重型巨载等特点。刀盘载荷是装备的核心力学参量,实现刀盘载荷的合理计算是装备正向设计的理论基础,也是不同地质情况隧道施工中载荷控制的重要科学依据。盾构刀盘中心刀结构在掘进过程中承受很大比重的轴向载荷,为了进一步分析中心刀结构的改变对刀盘载荷的影响,采用数值仿真方法与模型试验方法对盾构刀盘与土体的相互作用进行了研究,得到了刀盘法向和切向切削载荷空间分布规律以及掘进过程中刀盘总推力和扭矩随掘进时间的变化规律,重点分析了偏置中心刀结构对刀盘推力和扭矩的影响。对比几种不同的中心刀结构,研究表明,偏置中心刀结构刀盘的总推力与总扭矩小于鱼尾中心刀结构刀盘的总推力与总扭矩。刀盘模型试验结果与数值仿真结果趋势一致。从载荷角度考虑,偏置中心刀刀盘优于鱼尾中心刀刀盘。该研究结果可为新型刀盘结构设计提供参考。

摘要：利用数值模拟软件ANSYS-CFX对带钢连续退火炉不同冷却气体的流速、不同喷嘴的倾角、间距及个数情况下冷却气体的流场和传热特性进行模拟,模型建立和网格的划分采用ICEM-CFD,以常温下空气为工作介质,计算结果表明喷嘴的最佳结构为入射角30°,间距为6mm。同时为使试样宽度方向的冷却均匀,采用间距为130mm的两对喷嘴,由于上喷流的形成,采用两对喷嘴的换热系数分布更均匀。计算结果为喷嘴的设计提供理论指导。

摘要：针对目前应用于混凝土阻抗测量的系统结构复杂、测量精度低的问题,基于比例测量和DFT数字解调阻抗测量原理,提出了一种多模式高精度混凝土阻抗测量系统的设计。系统采用高度集成阻抗测量芯片AD5933,并利用MSP430F169单片机作为主控,结合上位机界面,能实现单频、多频阻抗测量,系统体积小、功耗低、结构简单、扩展性强。测试结果表明:系统稳定性强、测量精度高,阻抗测量范围为100Ω～10 MΩ,幅值相对误差小于0.7%,相位绝对误差小于0.8°。

摘要：通过分析二级6-8型大腔体静高压装置八面体压腔的受力状况,研制了一种使用成本低、尺寸大且易于加工的多晶金刚石-硬质合金复合二级(末级)顶锤(压砧).采用原位电阻测量观测Zr在高压下相变(α-ω,7.96 GPa;ω-β,34.5 GPa)的方法,标定了由多晶金刚石-硬质合金复合末级压砧构建的5.5/1.5(传压介质边长/二级顶锤锤面边长,单位:mm)组装的腔体压力.实验表明,自行研制的多晶金刚石-硬质合金复合末级压砧可使基于国产六面顶压机构架的二级加压系统的压力产生上限从约20 GPa提高到35 GPa以上,拓展了国内大腔体静高压技术的压力产生范围.应用这一技术,我们期望经过末级压砧材料与压腔设计的进一步优化,在基于国产六面顶压机的二级6-8型大腔体静高压装置压腔中产生超过50 GPa的高压.