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本期导读
《中国测试》创刊于1975年,由中国测试技术研究院主管,于国内外公开发行,(国际标准刊号:ISSN1674-5124,国内统一刊号:CN 51-1714/TB),由中国工程院高洁院士担任总编,杨杰斌研究员担任主编,谭久彬等12位院士及全国重点高校、科研机构100+专家担任高级顾问及编委。《中国测试》致力于追踪新成果、交流新技术、传播新方法,旨在推动测试技术创新融合发展,加快构建国家先进测量体系,在全方位展示测试技术学术特色和水平基础上,打造一流专业期刊和知识共享平台,期刊栏目设置主要涵盖:前沿综述、测试方法、仪器设备、技术应用,学科专业覆盖全、学术交流范围广,是测试方法和技术成果展示和传播的桥梁。
光纤传感在金属腐蚀监测领域的研究综述
陈自强;黄海莹;周东;蔡文路;郑星;【意义】光纤传感技术因体积小、灵敏度高、抗电磁干扰、环境适应性强等优势,近年来在航空航天、轨道交通、石油化工等领域受到广泛关注,常用于飞机结构、武器装备、大型基础设施结构健康监测和金属腐蚀监测。然而,国内对该领域光纤腐蚀传感器的系统性梳理及工程应用局限性的深入讨论尚显不足,该综述旨在为后续研究与应用提供参考。【分析】该文首先阐述金属腐蚀的化学与电化学两类基本机理,明确腐蚀状态的特征表征方法。在此基础上,从腐蚀评估依据、技术原理和国内外研究现状等维度,系统梳理了光纤微弯传感器、布拉格光栅(FBG)传感器、SPR传感器、反射光强调制型传感器、分布式光纤应变传感器、金属敏感膜型传感器及荧光型传感器等主流技术路线。通过对比各类传感器的适用条件和优缺点发现:FBG传感器测量精度高但温度-应变交叉敏感显著;分布式传感器适用于长距离监测但精度相对有限;敏感膜型和荧光型传感器灵敏度高,但受制于敏感材料寿命,仅适于早期短期监测;微弯型和反射型传感器结构简单,但安装工艺对测量结果影响较大,且大多仅能提供腐蚀程度强弱的定性判断,缺乏对质量损失、壁厚减薄等定量指标的表征能力。【结论】当前光纤腐蚀传感器以实验室研究为主,工程化应用仍面临多参量交叉耦合干扰、安装工艺稳定可靠性不足、部分传感器无法满足长期监测需求,以及缺乏精准的腐蚀定量分析方法等核心挑战。未来应围绕传感器解耦算法优化、安装工艺规范化、长寿命结构设计及腐蚀定量评估模型构建等方向开展深入研究,以推动光纤腐蚀监测技术走向成熟工程应用。
基于B扫描图像的储氢瓶内胆缺陷三维可视化
李沈群力;滕国阳;唐滨;卓耀彬;杨辰龙;【目的】Ⅳ型储氢瓶作为一种先进的储氢容器,在氢燃料电池汽车等多个领域应用广泛,但缺乏高效可靠的检测手段。【方法】提出一种基于超声B扫描图像序列的Ⅳ型储氢瓶内胆缺陷特征三维可视化方法,包括体积重建、重建结果渲染,渲染结果后处理三个步骤,利用储氢瓶的B扫描图像序列实现缺陷特征的三维可视化与定量测量。【结果】通过对筒形Ⅳ型储氢瓶尼龙内胆进行验证,对于尺度缺陷测量结果相对误差在15%以内,对缺陷中心位置测量的绝对误差在1 mm以内。【结论】结果表明方法能够较好地完成尼龙内胆零件的B扫描图像三维可视化和缺陷定量检测。
伺服电机系统非线性动力学特性研究与电路验证
栗晓娟;赵雯;宋佩颉;【目的】针对伺服电机系统在不同工况下的复杂动力学问题,建立伺服电机转子—负载双质量扭振无量纲动力学模型,并通过系统分解得到适用弱非线性与强非线性两类典型工况的简化方程。【方法】采用分岔分析、相图、Poincaré截面等非线性动力学方法,对系统在驱动力矩与耦合非线性系数变化下的稳定性与响应演化进行系统数值研究。【结果】在弱非线性耦合中,耦合非线性系数αc23在近零区间(-0.003 3~0)会诱发发散或复杂响应,而αc23∈[0.1,0.5]时可显著增强系统稳定性;在保留三次与五次非线性项的强耦合情形下,一维简化模型的频率响应出现多峰与幅值突变,系统在主谐、亚谐及超谐激励下可发生倍周期分岔与混沌演化。为便于工程验证,构建与力学模型对应的等效电路并在Multisim平台实施仿真,在95.46~334.11 Hz激励范围内成功复现周期—倍周期—混沌等动力学过程,数值模型与电路仿真在相轨结构上表现出良好一致性。【结论】上述结论对伺服系统的参数优化和振动抑制具有一定的参考价值,此外,可证明等效电路方法在工程验证与快速原型测试中的实用性。
低压缸零出力机组给水优化与热力性能分析
张长围;范祖荣;冯光灿;韩旭;于宽江;邓平军;王玥;赵宪发;【目的】在推进“双碳”目标的背景下,我国电力系统可再生能源渗透率持续提升,对燃煤火电机组的深度调峰能力提出迫切需求。为此,针对某350 MW热电联产机组在满足供热需求与深度调峰要求时面临的矛盾,实施低压缸零出力改造。【方法】针对改造后出现的3号高压加热器超温问题,进一步提出给水系统优化方案。基于EBSILON平台建立改造优化后机组的仿真模型,系统分析其热力性能。【结果】结果表明:在典型工况下(一级+二级供热流量300 t/h,采暖供热流量323.1 t/h),优化后机组发电功率可达104.95 MW,满足30%额定负荷的深度调峰要求;此时机组汽耗率为7.994 kg/kWh,㶲效率为28.41%。与改造前相比,热耗率显著降低3 515.7 kJ/kWh,能源利用效率提升47.05%。【结论】综合表明,所提出的改造与优化方案可有效提升机组的调峰性能、运行安全性与经济性。
水平冲击下H型钢柱的动力响应研究及计算方法
代春香;夏林海;李三雁;夏芊文;【目的】为研究H型钢柱在水平冲击下的动力响应特性。【方法】自制冲击试验装置并开展考虑轴压比的水平冲击试验,并结合有限元仿真分析,系统探讨轴压比与撞击位置对钢柱位移场演化及动力响应的影响。【结果】试验结果表明,轴压比的增加显著影响钢柱的位移响应,导致最大位移和残余位移的增加。撞击位置为非对称撞击下,钢柱位移场呈现三阶段演化过程:塑性铰移行阶段、混合运动阶段和支座转动阶段。【结论】基于刚塑性理论,该文建立适用于不同撞击位置的钢柱位移场计算模型。研究结果为H型钢柱在水平冲击作用下的抗冲击设计提供理论依据。
不同胶结类型西域砾岩软化崩解特性试验研究
沈静东;刘亮;杨武;宋优建;【目的】西域砾岩因成岩时间短,遇水后易软化并表现出崩解特征,该文以不同胶结类型西域砾岩为研究对象,开展单轴压缩试验及10次干湿循环崩解试验。【方法】比较其软化崩解特性差异,基于XRD矿物成分分析,阐明西域砾岩的软化崩解机制。【结果】结果表明,西域砾岩的软化崩解特性与其胶结类型、矿物成分及含量密切相关,饱和状态下,西域砾岩的力学性质劣化明显,岩石抗压强度显著降低;随着干湿循环次数的增加,不同胶结类型西域砾岩的耐崩解性指数呈下降趋势,并在10次循环后逐渐趋于稳定;其中,泥质胶结西域砾岩崩解性最强,耐崩解性指数降至0.54%,胶结结构完全破坏;泥钙质胶结西域砾岩表现为表面渐进崩解破坏,软化系数为0.36;钙质胶结西域砾岩仅表面颗粒微弱剥离,但未丧失基本结构,软化系数为0.66;随着干湿循环次数的增加,岩样胶结物的溶解和黏土矿物与水反应引起的膨胀作用导致微裂隙不断扩展,干湿循环作用对其造成不可逆的渐进累积损伤。【结论】研究结果可为西域砾岩地区水利工程建设提供参考。
互穿网络结构双歧杆菌微胶囊的构建与性能研究
罗光平;吴丹;熊万平;方小微;赵娟;陈鹏飞;【目的】基于天然多糖构建的微胶囊可有效提高益生菌的稳定性。为此,该研究以新食品原料速乐可β-葡聚糖(Salecan)为骨架材料,利用Salecan以及表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)与Fe3+之间的配位作用,构建具有多酚-金属/多糖-金属双配位作用结构的互穿网络壁材,并通过喷雾干燥技术,成功制备一种新型含有益生元的双歧杆菌微胶囊。【方法】通过对喷雾干燥的进风温度、进料速率和芯壁比进行优化,确定最佳工艺条件;并对所制备微胶囊的产率、水分含量、包埋率进行测定,进而通过不同条件热处理、连续人工模拟胃肠液消化实验、不同温度储存实验以及DPPH·自由基清除实验,系统评价其稳定性和抗氧化性能。【结果】其最佳工艺条件为:进风温度150℃,进料速率15%,芯壁比1∶1。此条件下,双歧杆菌微胶囊的产率为57.06%,水分含量为3.39%,包埋率高达84.09%。该微胶囊分别经63℃/30 min、72℃/15 s、80℃/5 s热处理后,活菌数从初始的7.54 lg CFU/g分别只下降至6.37 lg CFU/g,6.79 lg CFU/g和5.57 lg CFU/g;经连续人工模拟胃肠液消化6 h后,活菌数下降量为2.42 lg CFU/g;在4℃和25℃条件下储存28 d后,双歧杆菌存活率分别达到82.93%和79.87%;结果表明微胶囊具有良好的热加工稳定性、消化稳定性和储存稳定性。此外,由于EGCG的引入,该微胶囊对DPPH·自由基的清除率达到91.12%±2.54%,表现出较高的抗氧化性能。【结论】该研究可为食品级益生菌微胶囊的构建提供参考。