光纤光栅称重传感器在大型海上浮吊中的应用

为了实现大型海上浮吊臂架结构健康状态监测,开发了大型海上浮吊光纤光栅称重传感器系统,提出了光纤光栅称重传感器设计理论,建立了传感器设计框架。通过悬臂梁理论,借助于有限元分析软件,提出了悬臂梁和受压弹性体复合结构;通过温度补偿理论与对比,提出了滤波温度补偿方案;通过迟滞效应原理,提出了双光栅式迟滞效应消除方案。进行光纤光栅称重传感器性能实验、反复性实验和稳定实验,讨论了系统的性能和可行性。并将大型海上浮吊光纤光栅实时称重系统应用于实际工程项目,成功实现了大型海上浮吊负重状况监测。     

基于端面反射的高频光纤振动传感系统研究

光学测量方法是高频振动检测领域新的研究方向。该论文研发了由光纤振动检测传感器、光纤振动信号检测单元等系统组成的一个振动检测系统,使用端面反射的基本原理。振动信号经过光纤振动传感器转化为光信号,再经过检测单元转化为电信号,最终得到测量频率。实验测得该系统的频率响应范围是2～33 kHz,测量误差小于0.21%。该系统的光纤振动传感器是强度调制型光纤传感器,避免了波长解调,相对于其他光学测量系统具有测量带宽广、测量频率高、振动传感器设计简洁等优点。     

水体光谱测量应用光纤的优选及其影响因素初步分析

比较了两种石英光纤以及不同芯径的光纤对水体光谱测量的影响。通过对水体光谱的实地测量,发现芯径为0.6mm、数值孔径(NA)为0.37的PCS光纤,在波长为350～550nm之间透光量的GER信号损耗较小,与镜头测量值曲线的相似性较好,光纤接入光谱仪的实测值达到原配4度视场角镜头测量值的20%,而0.4mm的PCS光纤以及大芯径光纤,分别只能达到镜头测量值的15%和5%。10m长的芯径为0.6mm的PCS光纤弯折(半径为30cm)后其GER信号仍能达到镜头信号的15%,符合光谱测量的要求。     

大长细比柔性杆件涡激振动实验

涡激振动(vortex-induced vibration,VIV)是导致深海细长柔性立管发生疲劳破坏的重要因素。采用实验观测手段研究了长细比为1 750的柔性立管多模态涡激振动特性。实验中,通过采用拖车拖拉立管模型在水池中匀速行进来模拟均匀流作用下的涡激振动响应。利用光纤光栅传感器测量立管模型在横流向(cross-flow,CF)和顺流向(in-line,IL)的应变,进而通过模态分解的方法,获得立管模型涡激振动的位移。在此基础上,研究了CF以及IL方向的响应频率、位移标准差的平均值和最大值等随流速的变化规律,并分析了立管模型上测点的运动轨迹及其影响因素。     

黑鲪苗种培育关键技术的研究

采用黑鲪[Sebastodes fuscescens(Houttuyn)]野生亲鱼进行了两次工厂化育苗实验。第一次布放仔鱼38.9×104尾,经过56～60 d的培育,共育成全长30.7～32.7 mm的鱼苗2.9×104尾,平均成活率7.5%;第二次布放仔鱼101.7×104尾,经过46～51 d培育,鱼苗全长30.2～35.7mm。项目验收时,鱼苗平均全长45.7mm,平均体质量1.53g,共出苗约32.1×104尾,单位水体出苗量1 529尾/m3,平均成活率31.6%,最高成活率52.1%。实验中研究了黑鲪仔、稚、幼鱼的生长发育与摄食变化,提出了苗种培育阶段的4个"危险期",并探讨了苗种培育的关键技术。     

基于荧光机理的油污探测分光技术研究

石油污染事故危害时间长,影响范围广,及时发现溢油的存在并预警对水资源的保护具有重要的意义,因此有必要研制一种便携式油污探测传感器。基于石油及其炼制物受紫外光源激发产生荧光的机理,利用三棱镜和光栅的色散特性,配以多种光学元件,提出了三种不同的分光系统。利用分光系统实现了对油类及其炼制物荧光的探测,考察了不同系统的探测距离和分光能力。实验结果表明三种实验系统均能达到预期的分光效果,实现了对油类污染物荧光的探测。其中三棱镜和光栅实验系统探测结果受距离影响较大,只适用于近距离探测;改进后的光栅实验系统探测距离有了明显改善,能够适用于远距离探测,系统体积较小,分光效果明显,不易受外界杂散光干扰。     

海洋立管试验支座设计及其对涡激振动影响研究

针对大长细比顶张力立管内外流共同作用时涡激振动的试验研究,考虑端部铰接和固接两种边界条件,设计了可施加张力和内流的铰接支座和固接支座,并对两种支座进行数值模拟及受力分析,最后用于深水立管的涡激振动试验。立管模型材料采用6.2 m长铜管,外径20 mm,壁厚1.5 mm,分别支撑在铰接支座和固接支座上,施加不同的顶部张力、外流流速和内流流速。通过在立管表面粘贴光纤光栅应变计获得动态应变数据,分别从动态响应幅值、频率等方面对不同边界条件立管的试验数据进行对比分析,得出在顶张力、内流速相同的情况下,外流速相等时两端铰接立管的振动幅值大于两端固接立管,随着外流速的增加,两端铰接立管比两端固接立管率先发生锁振现象。     

土壤-地雷共振系统模型解析

在研究土壤-地雷共振系统模型的基础上,提出一种共振与反共振相结合的声波探雷模型.根据地雷顺性大及低频声学的特征,把地雷与其上方的土壤分别等效为弹簧和质量块,构成质量-弹簧共振系统,通过对系统频响函数的解析,讨论模型的共振与反共振现象.通过实验发现有、无地雷的地表振动速度比值存在大于1的极大值频率点和小于1的极小值频率点交替出现的现象,与理论预测符合.表明土壤-地雷共振系统同时存在共振与反共振现象,可用于地雷成像的研究.     

直读拖曳式光纤光栅温度剖面测量系统

针对我国对海水温度剖面的测量需求,在分析已有方法优缺点的基础上提出了一种新的方法——光纤温度剖面连续测量系统.此测量系统以光纤光栅传感器为测量单元,采用波分复用的方式串接在一起组成船载拖曳链,再通过甲板上的解调终端实时显示所测物理参量,从而实现分布式实时测量.这种方法能够以低成本快速高效获得高分辨率的海水温度剖面分布情况,为海洋探测提供丰富有效的数据.课题组设计制作了拖曳链系统的甲板机及60 m长的拖曳链,并在青岛近海进行了拖曳海试,实时获取了试验数据,达到了预期效果.     

三种微纳光纤环形腔海水盐度传感器理论研究

盐度在研究海水水体密度、水质监测、海洋渔业等方面发挥着重要的作用,为发展一种新型的光学传感器来进行海水盐度的测量。从理论上设计3种温度不敏感的微纳光纤环形腔海水盐度传感器并进行了数值计算。利用有限元软件COMSOL计算了微纳光纤中传输的基模有效折射率,结合MATLAB对盐度传感器的特征参量进行数值研究。首先,研究了传感器的温度特性,得到了温度不敏感条件对应下的光纤半径。其次,研究了温度不敏感下传感器的灵敏度和探测极限。结果表明,在选择MgF2为镀膜材料的情况下,通过优化传感器参数,盐度灵敏度可达到0.02nm,盐度探测极限可达到0.18。本文结果可以为微纳光纤环形腔应用于海水盐度测量提供理论依据。     

基于GPS/MIMU组合导航定位系统的研究与应用

研究了利用微型惯性测量单元M IMU和GPS-OEM板,设计了一种低成本、轻小型的GPS/M IMU组合导航定位系统。为了验证该系统的性能,利用M IMU和GPS观测数据对该组合系统进行了实验。实验结果和应用表明,组合导航系统在精度和可靠性方面较单一的导航系统都有明显的改善。     

海洋自动监测系统设备的安装

本文简述了自动监测系统现场安装的重要性，提出了设备安装的检查，现场的准备，及设备的安装方法和注意事项。     

高精度CTD剖面仪研制过程中的专用设备

本文介绍了“油水分离压力罐”的主要理论依据及该设备采用的特殊的机械结构，实践证明，利用该设备实现了在实验室条件下，模拟深海重力场检测CTD剖面仪中的某些关键传感器的目的。     

FZF2—3型海洋资料浮标传感器系统

本文介绍了ＦＺＦ２－３型海洋资源浮标系统中各种传感器的技术性能指标、工作原理、构造特性及在海洋浮标系统中进行海洋监测工作中的应用情况。     

关于定量监测悬浮泥沙浓度方法的回顾和展望

获取近岸水体中悬浮物浓度及相关信息对于理解和管理海洋环境相当重要。历史上对于悬浮物浓度的监测往往通过费时费力的出海观测,而这种观测具有很大的局限性,每次观测只能获取一个站位的信息。为了更快更有效的获得即时悬浮物浓度相关信息,很多新的监测手段及相关科技被开发及应用。各种机载,卫星载遥感设各被用于获得及时,全面的沉积物信息...     

The Concept and Development of Smart Structures Technologies for Long-span Cable-supported Bridges

This article presents an overview of smart structures technologies in connection with long-span cable-supported bridges. Considering the broad scope of the smart structures technologies, two subareas, namely, structural health monitoring and structural control technologies, and their applications in long-span cable supported bridges, are identified as the focus of this review. It is believed that by, adopting the smart structures technologies, reliable operation and hazard management of long-span bridges can be achieved much more efficiently and can be made economically feasible, especially for bridges located at sites with high risks of severe natural hazardous events, such as those facing the bridges of the Taiwan Strait Crossing project. The feasibility of and practical issues in implementing the smart structures technologies in the design and construction of long-span cable-supported bridges are also discussed here. Considering the time span of the construction of the Taiwan Strait Crossing, some of the innovative technologies with a high potential for future long-span bridge applications, while still at the stage of exploratory research at the time of writing, are also examined as it is believed these technologies might have become prevalent by the completion time of the Taiwan Strait Crossing project.     

The Concept and Development of Smart Structures Technologies for Long-span Cable-supported Bridges

This article presents an overview of smart structures technologies in connection with long-span cable-supported bridges. Considering the broad scope of the smart structures technologies, two subareas, namely, structural health monitoring and structural control technologies, and their applications in long-span cable supported bridges, are identified as the focus of this review. It is believed that by, adopting the smart structures technologies, reliable operation and hazard management of long-span bridges can be achieved much more efficiently and can be made economically feasible, especially for bridges located at sites with high risks of severe natural hazardous events, such as those facing the bridges of the Taiwan Strait Crossing project. The feasibility of and practical issues in implementing the smart structures technologies in the design and construction of long-span cable-supported bridges are also discussed here. Considering the time span of the construction of the Taiwan Strait Crossing, some of the innovative technologies with a high potential for future long-span bridge applications, while still at the stage of exploratory research at the time of writing, are also examined as it is believed these technologies might have become prevalent by the completion time of the Taiwan Strait Crossing project.     

海洋环境监测与现代传感器技术

本文论述了海洋环境监测对传感器的需求,分析了现代传感器技术的特点和关键技术,概述了海洋环境监测化学和生物传感器的近期进展,最后对发展海洋环境监测现代传感器技术提出了建议。     

海洋传感观测服务柔性开发技术研究

海洋传感观测服务能够实现多个海洋观测系统间的数据共享与集成,支持大范围、多学科的海洋科学研究。在软件开发过程中,由于不同观测系统的数据库异构互异,导致传感器观测服务软件难以复用,开发效率低。本文针对数据库结构的相似性进行分析,提出海洋传感观测服务的柔性开发模型,设计可适配于异构数据库的服务构件。该构件通过配置观测数据在具体数据库的存储结构,实现了数据库结构向服务模式定义的映射;服务构件根据配置信息生成数据库查询语句,实现观测数据的自动提取,避免了数据库异构导致的重复开发的问题。通过将服务构件应用在实际开发中,验证了该模型的有效性与可行性。     

Application of Tube-Packaged FBG Strain Sensor in Vibration Experiment of Submarine Pipeline Model

1 .IntroductionSubmarine pipelines have been worldwide utilizedinthe field of offshore oil/gas exploitation.Inmany cases ,the pipelinesinitiallyresting onthe seabed may become suspended due toseveral reasonssuch as installation on an uneven seabed or scou…