自制电力监控装置

一、自制电源监测装置（论文文献综述）

秦美荣^[1]（2021）在《TPU基电纺纤维的制备及传感特性研究》文中研究表明柔性导电高分子复合材料的外场应激响应行为研究是近些年的研究热点。本文制备了以热塑性聚氨酯（TPU）作为聚合物基体、导电石墨为导电填料,采用溶剂絮凝-熔体电纺法制备了直径可调的柔性导电复合纤维,研究了纺丝工艺参数对纤维直径的影响,以及不同填充量下导电石墨/TPU复合纤维的应激响应能力、电阻率、断裂伸长率及材料的疏水特性。纺丝工艺参数对纤维直径的研究结果表明纺丝电压是成纤直径的主导因素,直径随着电压的增大会单调减小。而纤维的断裂伸长率受直径、填充量的显着影响,断裂伸长率随着直径的增大先增大后减小,直径在0.7mm时,断裂伸长率最大可达435%。疏水特性和线电阻率则主要受填充量的影响,接触角随着填充量的增加而增大,可从77.23°提高至102.4°,线电阻率在3%的石墨填充量下,可低至1.412×1012Ω·cm。应激响应测试结果表明,在0-140%的拉伸形变测试范围内,纤维电阻线性相关度最大值和灵敏系数最大值分别是99.48%和6.36。在30-80℃内,纤维的温敏响应则呈现分阶段线性,在两个线性范围内,温敏的灵敏系数最大值分别是3.3%和0.81%,两种响应时间分别为13s和12s。此外,随着测试循环次数的增加,拉伸及温敏响应的迟滞系数分别下降了 83.5%和90.6%。本文研究表明,石墨/TPU复合纤维对线性拉伸及温度扰动具有较高灵敏度和较快的响应速度,上述传感特性受到纺丝电压、填充比例以及填充石墨尺寸的显着影响。纤维的线性响应特性满足导电网络理论,而非线性响应曲线则符合隧道效应的模型,具有良好的应用前景。

郑毅文^[2]（2021）在《介质阻挡放电协同催化降解邻二氯苯的实验研究》文中研究表明随着我国人民生活水平的提高,人民生产生活中排放的VOCs（Volatile Organic Compounds）量也逐年增加。VOCs极易引起大气污染、水污染以及土壤污染,已经给我国的生态环境带来了极大压力。研究表明,采用低温等离子体与催化剂协同的降解技术可以促进VOCs污染物的分解和深度氧化,具有效率高、操作流程简单、处理量大等优点。因此,本文以邻二氯苯这一种典型的含氯、含苯环的VOCs污染物为目标污染物,研究以介质阻挡放电结合催化剂的技术对其进行去除,通过实验和理论分析等手段对介质阻挡放电催化降解邻二氯苯的过程进行了研究探讨。本文研究了 DBD（Dielectric Barrier Discharge）、DBD 协同催化剂对邻二氯苯的降解过程,为工业应用提供了参考。主要实验结论如下:（1）在DBD降解邻二氯苯实验中,降解率随能量密度增大而增大,随反应器温度升高而降低,且所有实验组的降解率偏低。当能量密度为410 J/L时,邻二氯苯的降解率约为30%。提高电源的峰值电压、输出频率都可以有效地提高能量密度,且在相近的能量密度下,脉冲电源的降解率优于交流电源。同时发现降解后的尾气中存在大量的残留臭氧,残留臭氧的浓度与能量密度成线性关系。（2）相比于单独DBD降解过程,在DBD协同钒钛系催化剂的降解过程中,邻二氯苯的降解率有了显着提高。在常温下,当能量密度为400 J/L时,邻二氯苯降解率可达49%。在25～150℃范围内,提高温度可以有效地提升催化剂的催化活性。在反应器温度为150℃的条件下,当能量密度达到202J/L时,邻二氯苯的降解率可达51%。（3）实验中自制了铈基分子筛催化剂并结合DBD对邻二氯苯进行降解。结果表明,DBD结合铈基分子筛后的降解效果有显着提升,在180℃,SIE=301 J/L的条件下,降解率可以达到74%,对比相关文献的实验结果有了明显提升。（4）通过对气相副产物的 GC-MS（Gas Chromatography-Mass Spectrometry）分析,发现能量密度增大有利于破坏苯环生成小碎片的有机副产物,但是也会产生更多的复杂结构有机副产物。

张颖^[3]（2021）在《便携式海水光学溶解氧检测仪的设计与开发》文中研究说明溶解氧是海洋常规水质监测的重要参数之一,在评估海洋碳循环过程中也发挥着关键的作用。准确、高质量的溶解氧观测有助于加深对不断变化的海洋的了解,这些需求驱动了海水溶解氧检测仪器的发展。本文调研总结了目前国内外海水溶解氧浓度检测方法和检测仪器的研究现状,设计开发了一种适合海水现场测量的便携式光学溶解氧检测仪。本文首先介绍了基于荧光猝灭原理的溶解氧浓度检测方法。基于荧光寿命检测原理和锁相放大的微弱荧光信号检测方法,确定了便携式海水光学溶解氧检测仪的系统设计方案,明确设计指标。然后采用模块化设计方法,进行便携式海水光学溶解氧检测仪的设计开发。检测仪由水下检测单元和手持终端两部分组成。其中,水下检测单元通过检测相位差获取荧光寿命,最终检测得到海水溶解氧浓度。设计开发了独立的光路检测结构和根据荧光检测特性进行光电器件选型。重点针对强背景光干扰下的微弱荧光信号检测,研究了一种适合光学溶解氧检测仪的双通道锁相放大检测方法,设计开发了检测电路。机械设计主要考虑仪器部署环境,选取了耐腐蚀的外壳材料,并在海水现场进行了密封性测试。为实现便携式海水溶解氧浓度现场测量,基于STM32单片机设计和开发了一款手持终端设备,实现了检测仪的数据采集、实时存储和数据自校正功能。重点针对光学溶解氧检测仪器传统实验室标定方法具有操作繁琐、条件严格和过程耗时的缺点,本文研究建立了一种基于智能学习算法的海水光学溶解氧检测仪标定方法,提出了相适应的随机采样的标定实验方法并设计开发了相适应的标定装置。标定实验简易,实现了以较短的标定周期完成溶解氧检测仪的高准确度标定。最后,采用实验室和海水现场实验方法,对设计开发的便携式海水光学溶解氧检测仪进行性能检测。检测结果显示,检测仪达到了设计目标,具备了在海水现场长期、稳定和准确测量溶解氧浓度的功能。

谢云蕊^[4]（2021）在《磁光功能化各向异性导电Janus膜的组装及特性研究》文中研究指明随着纳米技术的不断发展,对纳米材料的要求不断提高,光电磁纳米材料由于其特殊的多功能特性已成为材料科学领域的前沿研究热点之一,这类材料在电磁屏蔽、柔性纳米器件等领域具有重要的应用前景。为了确保光电磁多功能纳米材料中各功能既相互独立又高度集成,在设计材料时需要避免各功能之间的不利相互影响,进行合理的结构设计,从而有效避免不同功能之间的有害相互影响,获得优异的多功能特性。开发结构新颖且性质优异的光电磁多功能材料,对多功能纳米材料、纳米器件等领域的发展具有重要推动作用。本文中首先提出了微观分区与宏观分区相结合的设计策略,设计并采用电纺技术制备了一维纳米带、纳米纤维、Janus纳米带和Janus纳米纤维,并以其作为微观构筑单元组装了然后将其组装为具有特殊宏观结构的新型Janus膜和多种衍生的三维Janus管。利用Janus材料的结构优势,不仅在微观上明显降低了不同功能特性之间的有害相互影响,又在宏观上实现了各向异性导电、荧光和磁性的集成。分别以Janus纳米带和Janus纳米纤维为构筑单元制备了导电-荧光双功能Janus纳米带阵列和碳纳米管（CNTs）掺杂的荧光Janus纳米纤维膜,并进一步制造了两种摩擦纳米发电机（TENG）。对材料的形貌、结构、性质以及TENG的电学输出性能进行了详细地研究。具体内容如下:1.利用微观分区与宏观分区相结合的设计策略,采用并行电纺技术制备的Janus纳米带作为微观构筑单元构筑了导电-荧光层和磁性-荧光层,成功组装了具有上下结构的各向异性导电-磁性-荧光Janus膜（CML Janus膜）。利用特殊的Janus纳米带实现了微观分区,将不同的功能物质限域于在自己的功能区内,降低了不同功能之间的有害影响,确保CML Janus膜具有较高的导电各向异性;Janus膜结构实现了宏观分区,进一步降低了不同功能之间的不利影响,实现了高各向异性导电、可调磁性和红、绿荧光多功能特性的高度集成,这种微观分区与宏观分区相结合的设计理念可以推广组装其它多功能材料。2.受鲁比克方块（魔方）的启发,提出了多功能材料的模块化结构与设计思想。采用电纺技术制备了不同的微观构筑单元并组装为不同的功能模块,成功制造了四模块结构各向异性导电-磁性-荧光Janus膜（4M-EFM Janus膜）和多模式各向异性导电-磁性-荧光Janus膜（MCML Janus膜）。材料的模块化结构和Janus结构实现了不同功能模块的集成与宏观的功能分区,同时通过对不同功能模块进行合理的微观设计,实现了不同功能的微观分区并有效降低了不利的相互影响,获得了较高的导电各向异性、可调的磁性和荧光。模块化设计思想提供了一种柔性设计理念与制造手段,通过调控不同模块的组成、数量、排列方式与方向等参数,可以获得多种性能优异的多功能材料以满足不同的使用要求。3.基于模块化结构和Janus结构的特点与优势,利用电纺技术制备了纳米纤维和Janus纳米带作为微观构筑单元并进一步构筑了不同的功能模块,成功制造了三模块结构各向异性导电-磁性-荧光Janus膜（3B-CML Janus膜）和半双各向异性导电-磁性-荧光Janus膜（SCMF Janus膜）。不同的微观构筑单元、宏观的模块结构和Janus结构实现了材料中不同功能特性之间既高度集成又相互独立。将所制备的柔性二维Janus膜通过不同的卷曲策略成功构筑了三维Janus管状材料,在同一材料中实现了零维的纳米粒子、一维的微观构筑单元、二维的Janus膜和三维的Janus管的高度集成。这类材料在柔性纳米器件、摩擦纳米发电机、电磁屏蔽等领域具有潜在应用前景。4.基于Janus结构材料的结构特点与优势,分别采用并行电纺技术和单轴电纺技术构筑了导电-荧光Janus纳米带阵列（JNA）和PVDF/PVP复合纤维膜,并首次将其制造为荧光摩擦纳米发电机（TENG-JNA）。JNA可以同时作为TENG-JNA的电荷产生层和电荷捕获层,Cu电极作为电荷收集层,电路负载为电荷储存层。JNA的微观构筑单元为[PANI/CNTs/PMMA]//[Tb（BA）3phen/PMMA]Janus纳米带,利用Janus纳米带的结构不对称性,既实现了电荷产生层和电荷捕获层在同一材料中的集成;也实现了导电功能物质和荧光功能物质的微观分离,使TENG-JNA同时具有良好的电学输出性能和绿色荧光。TENG-JNA获得的最大输出电流为6.2μA,最大输出电压为155 V并具有良好的输出稳定性。TENG-JNA的成功构筑不仅推动了导电-荧光Janus纳米材料在TENG领域的应用,也为TENG的新型构筑单元的开发提供了理论、材料和技术支撑。这种设计理念和构造技术可以推广制造其他TENG。5.为了进一步发挥Janus结构材料在构筑TENG方面的优势,采用并行电纺技术和单轴电纺技术分别构筑了[CNTs/PVDF/PVP]//[Eu（TTA）3（TPPO）2/PVDF/PVP]Janus纳米纤维膜（JNM）和PMMA纳米带阵列并组装为TENG（TENG-JNM）。JNM同时作为TENG-JNM的电荷产生层和电荷捕获层,Cu电极为电荷收集层,电路负载为电荷储存层。通过引入适量的碳纳米管（CNTs）,增加了PVDF中β晶相的含量和JNM的柔性,再利用Janus纳米纤维的不对称结构实现了荧光物质与深色的CNTs的微观分离,也实现了电荷产生层和电荷捕获层在JNM中的集成,使TENG-JNM同时具有较强的红色荧光和较高的电学输出性能。TENG-JNM的最大输出电流为22.4μA,最大输出电压为353 V。利用Janus纳米纤维的特殊分区结构,既保证TENG具有明显提高的输出性能,又使TENG同时具有疏水、柔性、轻量等优异性能,TENG-JNM在柔性器件和电子皮肤等领域具有重要的应用前景。

崔小静^[5]（2021）在《单电极摩擦纳米发电机的结构设计及自驱动传感研究》文中研究说明随着信息时代的到来和物联网技术的快速发展,各种功能的传感设备已广泛应用在了我们的生产和生活中,如健康监测、智慧交通、智能家居,环境保护、视频监测、工业安全等都需要大量的传感器来提供各种信号支持。目前,大部分的无线传感器仍然采用传统的电池来供电。但对于物联网这类大型无线传感器网络而言,不仅传感器数量众多,而且位置分布比较广泛,采用传统的电池供电,需要频繁更换电池,维护成本高,而且废旧电池也会对环境造成一定的污染。自驱动传感则是一种无需外部供电、从环境中获取能源进行自供电的一种新型传感方式,这为物联网技术中的传感器供电问题提供了一种新的解决方案。摩擦纳米发电机作为一种机械能收集装置,一方面可以收集各种机械能并将其转化为电能来驱动其他电子器件;另一方面利用其对环境扰动的敏感特性,其本身也可以作为自驱动传感器来使用。本论文针对不同的应用场景设计和构建了不同结构、不同工作模式的新型单电极摩擦纳米发电机,并结合理论分析和实验结果,研究了单电极摩擦纳米发电机的工作机理、输出性能以及自驱动传感应用等。本论文针对五种不同的应用场景,设计了五种单电极摩擦纳米发电机,并研究了其在能量收集和自驱动传感中的应用,朱啊哟的研究工作及内容如下:（1）针对生产生活中的管道堵塞问题,设计了一种单电极管基摩擦纳米发电机,并将其用于自驱动的管道堵塞和气压变化传感研究。管内水的流速与摩擦纳米发电机的输出电压呈线性关系,同时水在管道内的位置与产生的电压峰值数一一对应,因此通过收集和监测管基摩擦纳米发电机产生的电信号,该纳米发电机不仅可以用来监测水的流量,而且可以定位管线的堵塞位置。此外,通过延长管基纳米发电机的电极并与气球结合,实验中进一步实现了在无需外部供电情况下的实时气压变化监测。当气压变化时,管道中水柱会随之上下移动,从而长电极就会产生出不同的电信号,此电信号与气压变化量之间呈线性关系,因此通过输出的电信号便可以得到实时的气压变化量。由于成本低、结构灵活简单,这种自驱动传感器在流体动态监测、管道维护和安全监测等方面都具有潜在的应用价值。（2）对移动目标主动进行轨迹跟踪,是实现万物互联的基本条件之一。为此,本文研究了一种导电海绵单电极摩擦纳米发电机,这是一种可对机械能双模式收集的纳米发电机,同时也可作为一种自驱动轨迹跟踪传感器。这种基于导电海绵的摩擦纳米发电机在垂直接触分离和水平滑动两种模式下工作时,能够感知其上方的压力变化,并输出较高的电压信号,具有响应快、灵敏度高、环境适应性好的优点。此外,将多个导电海绵摩擦纳米发电机单元组成了一个轨迹跟踪传感器矩阵,通过记录每个小单元的电信号输出,就可以对传感器矩阵上方人或物体的运动轨迹进行实时监控和轨迹记录。整个传感过程中不需要任何的外接电源,真正实现了自驱动传感。该研究也表明,基于单电极摩擦纳米发电机在自驱动轨迹跟踪方面具有潜在的应用价值,这也为未来智能技术的发展提供了新的途径。（3）人体是一个巨大的能量来源,但在收集人体能量过程中,电极敷设往往是一个很难绕开的问题。在此,提出了两种基于人体电极的单电极摩擦纳米发电机,并研究了其在人体机械能收集及自驱动传感方面的应用。一方面人体电极摩擦纳米发电机可以有效地收集人体行走和跑步运动过程中产生的生物机械能并转化为电能为其他设备供电,另一方面,根据输出信号与运动状态之间的关系,可以将它作为一种自供电的多功能体征监测器,从而获取人体的步法、跛行、负重（体重）、跳跃高度等信息,并将信号主动传输出去。更重要的是,它不需要使用任何金属电极材料。这种基于人体电极的摩擦纳米发电机在非植入健康监测和疾病诊断等方面展现出了潜在的应用价值。（4）通过多种途径收集人体能量是有效实现应急电子设备持续可靠供电的重要途径。论文中通过将单电极摩擦纳米发电机和电磁发电机进行复合开发了一种复合能源器件,实现了对人体运动能量的有效收集。利用铜线圈既可以作为单电极摩擦纳米发电机的唯一电极,又可以作为电磁发电机的感应线圈的双重作用,基于线圈的摩擦纳米发电机模块和电磁发电机模块可在互不干扰的情况下各自独立工作,都能对人体生物机械能进行有效收集。当把该装置穿戴于人体时,人随意行走时摩擦纳米发电机和电磁发电机工作产生的输出电压分别为4 V和1.5V,产生的电能可直接储存到电容里。此外,通过与锂电池结合,复合纳米发电机还可以在野外直接给坐标仪等小型应急装备供电。该研究工作为基于复合纳米发电机的自驱动可穿戴/便携式应急电子设备的进一步研究铺平了道路。（5）针对呼吸防护和监测对人体健康的重要意义,提出了一种基于单电极织物摩擦纳米发电机结构的新型智能抗菌口罩,在提高口罩综合防护能力的同时,实现了对呼吸指标的动态监测。该口罩应用负载银纳米线（AgNWs）的活性碳纤维布（ACFC）和静电纺丝PVDF纤维作为摩擦电层,在呼吸过程中可以驱使摩擦电层接触状态周期性变化,并建立层间静电场以实现对颗粒物的吸附。在过滤测试中,该结构可对PM 2.5和PM0.5分别实现高达98.3%和96.5%的过滤效率。同时,在实际佩戴下,呼吸的频率、强度、咳嗽等情况均可实现实时的监测。此外,负载的AgNWs对不同菌种展现出了有效的抑制效果。该工作为空气过滤和可穿戴呼吸传感提出了有效的复合解决方案,对现代医疗保健具有重要意义。

赵雪^[6]（2021）在《基于摩擦电效应的自驱动纳米能源传感系统的构建及其性能研究》文中研究说明人类文明的建设离不开化石能源的消耗,传统化石能源的过度消耗导致亟待解决的全球能源危机及环境问题,可持续能源的开发和利用迫在眉睫。世界资源委员会对全球能源消耗的结构进行分析,并做相应能源消耗情况的展望:从2018年到2050年,可再生能源总消费量以3.6%的年增速增长。到2050年底,在电力需求扩大、全球工业化发展和全球化政策的推动下,可持续能源将成为一次能源消费的主要来源,预计到2050年,可再生能源将提供全球49%的电力。风能作为一种体量庞大、分布广泛的绿色可再生能源,被认为是取代化石能源、应对能源危机和环境污染的最有前景的新能源之一。截至2015年底,全球约4.3%的电力需求由风力发电技术实现。传统的风力发电塔存在占地面积大、分布偏远、噪声大、成本造价高等缺点,这会导致广泛存在于城市中的风能无法依靠风力发电塔被收集和利用,因此有必要开发一种新型的收集风能的能源技术,用来高效收集和利用广泛存在我们日常生活中的风能。物联网和人工智能的飞速发展离不开各种类型的传感器,各类传感器的使用离不开外部供电单元,这将限制传感器的使用寿命,同时带来环境污染,构建和发展自驱动传感器将为物联网的快速发展注入新的活力。近年来,基于摩擦电效应的纳米能源器件受到了广泛关注,摩擦纳米发电机具有轻巧便携、制备成本低、可低风速启动、结构灵活多变等特点。本论文构建了基于摩擦电效应的收集风能的自驱动纳米能源传感系统,能够高效收集环境中的风能同时可被作为传感器对应力、应变、角度、距离等做出高效且灵敏的响应。首先,基于摩擦起电和静电感应原理采用高弹性的导电泡沫构建了可收集风能的自驱动压力传感系统。采用两步制备工艺（冷冻干燥和热退火）制备出具有优异导电性、耐久性和可循环压缩性的聚酰亚胺/还原氧化石墨泡沫,将泡沫搭载于收集风能的垂直接触分离式摩擦纳米发电机中。研究发现不同高度的泡沫搭载于垂直接触分离式摩擦纳米发电机中时,具有不同范围的压力传感区间和响应规律。当尺寸为14 mm×14 mm×30 mm的弹性泡沫安置在有效接触面积为100mm×15 mm摩擦纳米发电机中,该摩擦纳米发电机能够输出高达130 V-7.5μA的交流信号,同时在0-30 N的压力范围内该器件的输出电压/电流随外界压力增加而增加,具有良好的传感性能。其次,构建了可拉伸的摩擦纳米发电机用于环境中风能的收集和超灵敏的应变传感。采用真空抽滤的方法制备了聚二甲基硅氧烷-石墨烯和聚二甲基硅氧烷-聚四氟乙烯柔性膜,利用柔性膜构建可拉伸的收集风能的摩擦纳米发电机。研究发现在风力驱动下通过拉伸该柔性发电机可大幅提高其输出电信号。在15 m/s的风能驱动下,当发电机应变从0%增加至70%,摩擦纳米发电机的输出电流/电压从40 V-1.5μA增加至128 V-7.2μA,其输出功率也从0.021 m W增加了680%达到0.164 m W。构建的柔性摩擦纳米发电机不仅可以作为风能收集器件将风能转换为电能给商用电容器充电,同时可以被用作超高灵敏度的应变传感器对不同应变做出良好的响应。最后,基于摩擦起电和静电感应原理构建了基于风能驱动的无线摩擦纳米发电机的管道智能监测系统。在18 m/s的风力驱动下,无线摩擦纳米发电机可以在接收距离为1.5 cm时可以输出121.0 V-4.4μA的交流电信号,当接收距离增加至10 cm时仍然可以获得8.0 V-0.7μA的电信号,说明该无线摩擦纳米发电机具有较好的远距离传输电能的本领,在无线电力传输和距离传感等方面具有巨大潜力。将构建的一系列无线摩擦纳米发电机安装在管道中,可以通过监测不同位置摩擦纳米发电机的输出信号实现对管道中有无障碍物及障碍物位置和放置状态的监测,显示了其在气体管道中作为自驱动无线传感的巨大应用前景。总而言之,通过纳米材料选择和摩擦纳米发电机的结构设计,构建出基于风能的摩擦纳米发电机的自驱动传感系统,可实现将环境中的风能转换为电能输出并同时对物理参量进行传感响应的功能。这将为开发收集可持续清洁能源的自驱动纳米能源系统提供设计思路。

王永良^[7]（2021）在《超导量子干涉仪磁传感器电路关键技术研究》文中研究表明超导量子干涉仪（Superconducting Quantum Interference Device,SQUID）磁传感器是目前工程实用化中最灵敏的磁传感器之一,已广泛应用于生物磁学、地球物理等研究领域的微弱磁信号探测系统中,如心磁仪、脑磁图仪、超导全张量磁梯度测量装置等。SQUID磁传感器系统由SQUID低温电路、室温读出电路、低温恒温器、及外围设备构成,涉及超导电路设计和参数优化、高性能读出电路设计、无屏蔽环境下SQUID传感器系统电磁兼容等电路技术问题。为了提高SQUID磁传感器的工程化应用水平,本文从器件、电路、系统三个层面开展关键技术研究。首先,开展了超导量子干涉混合电路通用分析技术研究。提出了通用的网孔电流分析方法,采用超导宏观波函数描述元件和网孔电流的关系,可直接获得超导量子干涉电路的统一电路方程,并建立通用动力学模型。电路方程和动力学模型揭示了超导量子干涉电路的内部微波干涉机理,用于SQUID静态工作特性的仿真计算,指导器件参数优化。其次,开展了 SQUID线性化读出电路技术研究。提出了基于SQUID磁通反馈运算放大器模型的读出电路设计方法,相比传统基于积分器的磁通锁定环路（Flux-Locked Loop,FLL）模型更具一般性和灵活性。基于SQUID运算放大器模型,成功实现了只需2个运算放大器的高摆率读出电路,摆率达到106Φ0/S;实现了基于比例反馈自动复位的大量程读出电路,误差低于0.1Φ0;实现了实用化的双级SQUID低噪声读出电路,测得电路噪声水平低于1μΦ0/√Hz,解决了以往双级SQUID读出电路中存在的多工作点问题。最后,开展了多通道SQUID磁传感器系统集成技术研究。提出了多通道SQUID磁传感器一体化集成设计方案。一体化集成方案采用小型化、数字化、光电隔离的读出电路设计,将整个基于SQUID的运算放大电路嵌入到低温恒温器中,实现与外部设备的电磁兼容,提高SQUID磁传感器在无屏蔽环境下的抗干扰能力。一体化系统集成技术成功应用于多通道无屏蔽心磁图仪和航空超导全张量磁梯度测量装置中,实现了应用演示。本文通过SQUID磁传感器电路关键技术研究,形成了包括超导器件分析、读出电路设计、及系统集成的通用电路理论和方法,为SQUID磁传感器系统开发提供了完整的技术解决方案,对推动SQUID磁探测系统的工程化应用具有重要的意义。

郭航^[8]（2021）在《超级电容静电容量和等效串联内阻测试方法研究及优化》文中认为超级电容作为一种不发生化学反应的储能元件,具有充放电速率快、功率密度高、循环寿命长等优点,被广泛地应用于汽车、电网、通讯等领域。精确测试超级电容的静电容量和内阻对于超级电容的应用具有重要的工程指导意义。超级电容的测试方法国内外无公认标准,不同标准间的测试结果也大有不同,这对于准确测试超级电容性能带来了问题。本文主要针对三种超级电容测试标准,讨论分析其测试准确性,并提出一种创新的、更准确的测试方法。主要研究内容有:（1）选取了三种国内外常见的超级电容测试标准进行对比,讨论在数据准确性方面的差异。通过理论和实验测试的对比,最终得出结论:在静电容量方面,Maxwell标准因未保持恒定电压,IEC-62391标准和QC/T 741-2014标准在计算取值上不合理,导致结果相对额定值偏小;在内阻方面,Maxwell标准和IEC-62391标准都只测了放电内阻,没有考虑到充电内阻带来的影响,导致内阻相对额定值偏大,QC/T 741-2014标准则因充放电过程直接衔接,内阻相对额定值偏小。（2）提出了一种改良的测试方法,准确性相比原三种标准更高,并通过实验确定了改良方法中测试工步的参数设置。以Maxwell 3000 F单体为例,静电容量测试结果最高可改良10.9%,内阻测试结果最高可改良8.1%。（3）介绍了超级电容测试过程中的电流大小、放电起始电压和温度对测试结果的影响。结果显示随着测试电流的增大,静电容量几乎无影响,但内阻会呈下降趋势;随着放电起始电压的下降,静电容量和内阻都会呈逐渐下降趋势;随温度的下降,静电容量会逐渐下降,内阻会逐渐升高。为保证测试精度,对于测试电流和放电起始电压的设置应尽可能参考原标准规定值。同时本文还讨论了不同静电容量计算方法在结果上的差异,以及评定了测试过程中的各种不确定度,使测试结果更加完整可靠。

薛春^[9]（2021）在《基于振动检测的地下次声检测关键技术研究》文中研究指明地震、火山喷发、泥石流、雪崩等自然现象给人类带来巨大的灾害和损失,当前对自然灾害的预测十分急迫。近年来,检测自然灾害发生前产生的次声波是自然灾害预测的主要方式之一。常规的次声波检测方法是使用高精度高成本的次声传感器对大气中的次声进行检测,当声源位于地下时,如果能直接检测地下的次声信号,将会降低对次声传感器的要求,从而减少大量成本,在更大地理范围布设传感器网络,更好更准确地预测声源位于地下的自然灾害。本文以从太空中检测到地震的文章为启示,提出一种基于振动检测的地下次声检测方法,并针对地下次声波及其产生的振动之间的关系问题,加速度传感器所检测到的加速度值与振动之间的关系问题等关键技术进行研究。鉴于此,本文开展了下述研究:（1）针对加速度传感器所检测到的加速度值与振动之间的关系问题,本文通过分析加速度传感器的工作机理,结合MEMS传感器信号幅值在低于自然频率范围内没有衰减的特性,得出加速度传感器所检测到的加速度值与振动速度之间的关系式,通过该式即可通过加速度传感器检测地下次声波。（2）通过分析声波的折射定律和衰减特性得出,相对于传统次声检测方法,基于振动检测的地下次声检测方法具有检测精度更高,干扰源更少,对检测所需的传感器精度要求更低等优点。（3）本文提出了一种地下次声检测装置的总体设计方案,该装置以各声源位于地下的自然灾害次声波信号的特性为基础并结合嵌入式技术中软硬件系统以及相应的算法来进行设计。本设计选择MMA7260加速度传感器对地下次声波产生振动信号的模拟电压信号的采集,将信号经过低通滤波和放大电路处理,并通过STC15F2K60S2单片机进行软件滤波和模数转换,然后通过FFT（快速傅里叶变换）变换得到所采集的地下次声波产生振动信号的频谱特性,并以此来判断是否存在有自然灾害产生的次声波信号。本设计搭建并使用6～20Hz次声波发生器和0.01～5Hz次声振动台分别对该装置进行检测,来验证基于振动检测的地下次声检测方法的合理性。本文通过对地下次声检测装置的实验验证,得出该装置的测试结果满足所推算出的加速度传感器检测的加速度值和次声所产生的振速值之间的关系,证明了基于振动检测的地下次声检测方法的合理性。在未来,该装置可望对声源位于地下自然灾害产生的地下次声波进行进一步的研究。相较于其它主流次声传感器通过检测空气压强变化的方式检测次声,本文创新性地提出了一种埋于地下检测地下振动的方式检测次声的方法,并为此制作出地下次声检测装置。但是由于条件所限,且当前对地下次声的研究较少,故缺少实验结果与标准传感器测量值的比对。

李哲^[10]（2020）在《基于电磁场场变响应原理的海洋环境混凝土中钢筋锈蚀监测技术研究》文中研究表明钢筋锈蚀是影响海洋环境混凝土耐久性能评估以及服役寿命预测的关键问题,目前世界范围内针对钢筋锈蚀机理以及相关监测手段开展了大量研究。然而,大部分监测设备都是基于均匀锈蚀的基本假定,无法准确描述混凝土内钢筋锈蚀的损伤类型、程度以及位置,进而无法有效评估预测混凝土结构的耐久性能劣化程度。本文揭示了钢筋锈蚀诱导的电磁场场变响应机理,对此进行了理论计算与计算机模拟分析,提出并验证了利用钢筋锈蚀诱导铁磁介质磁导率下降这一物理现象评估其损伤程度的可行性。基于传统的霍尔元件,自主研发了一系列不同类型的监测设备,且对其进行工程应用化升级,并建立了相关的信号修正体系。此外,综合考虑钢筋锈蚀电磁监测装置的特点,分别基于电磁监测设备与声发射技术和数字图像关联技术的结合使用,实现了从钢筋起锈到后期锈胀变形或开裂的全过程监测。本文得到的主要结论如下:（1）钢筋锈蚀会诱导电磁场传播的大小与方向发生变化,非均匀锈蚀引起的相对磁导率损失小于均匀锈蚀,这导致非均匀锈蚀比均匀锈蚀更难监测。钢筋锈蚀会导致横截面两端电磁感应强度急剧下降,且钢筋直径是影响电磁响应敏感程度的重要因素。对于非均匀锈蚀,当外部施加磁场方向与钢筋起锈方向一致时,其电磁响应最敏感;当外部施加磁场方向与钢筋起锈方向垂直时,其电磁响应最不敏感。此外钢筋锈蚀三维模型的模拟结果证实了利用电磁学原理监测钢筋锈蚀的可行性。（2）以霍尔元件为基础,自主研发了钢筋锈蚀监测设备,可用来监测钢筋锈蚀引发的霍尔电压信号变化,研究发现:钢筋质量损失与霍尔信号的变化呈线性关系,线性相关系数高达0.996且分辨率达到0.17 m V。此外,设备可以监测到钢筋表面从光亮到锈斑随机产生直至锈蚀产物覆盖钢筋表面的全过程。除损伤程度外,锈蚀产物的成分及含量是影响监测信号的重要因素。（3）通过扩大了监测探头并采用24个霍尔元件线性排列,升级了监测设备用以监测钢筋/混凝土界面电磁场场变响应,以4 m V为损伤评价指标可以分别监测非均匀锈蚀和均匀锈蚀且分辨率达到0.133 m V,其优势为在监测损伤程度的同时可以判断钢筋锈蚀的位置。水分含量是另一个影响电磁感应的重要因素,除水灰比外混凝土内部湿度、碳化以及毛细吸水均会对监测信号产生影响。混凝土中水分含量越高,则电磁场衰减越明显;其中,混凝土内部湿度对电磁响应影响最大而毛细吸水对其的影响最小,同时以水灰比w/b=0.4为基准点建立了相关的信号修正体系。（4）电磁监测设备与声发射技术的结合使用有效监测了钢筋从起锈到后期锈胀开裂的全过程。与普通碳钢相比,采用耐蚀作为纵向受力钢筋可以有效降低保护层开裂的风险。此外,其与数字图像关联技术的结合使用可以监测从钢筋起锈到锈胀开裂引发混凝土表面变形的全过程,但混凝土表面数字图像信号明显滞后于其内部的电磁信号。与应变片相比,数字图像关联技术可以采集区域内应变情况,但当有锈蚀产物遮挡时可能会对信号采集产生影响。（5）为了满足实际工程需要,在钢筋锈蚀电磁监测设备的基础上进一步研发了与之配套的大体积混凝土氯离子渗透监测评估装置、监测信号无线传输装置以及混凝土耐久性能远程实时监测评估软件（电脑端和手机端）。对现行的服役寿命预测模型进行了试验室加速腐蚀机制下的监测信号修正以及界面区混凝土锈胀开裂的力学模型修正,为海洋环境混凝土耐久性监测与评估提供理论依据。

二、自制电源监测装置（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、自制电源监测装置（论文提纲范文）

（1）TPU基电纺纤维的制备及传感特性研究（论文提纲范文）

（2）介质阻挡放电协同催化降解邻二氯苯的实验研究（论文提纲范文）

（3）便携式海水光学溶解氧检测仪的设计与开发（论文提纲范文）

（4）磁光功能化各向异性导电Janus膜的组装及特性研究（论文提纲范文）

（5）单电极摩擦纳米发电机的结构设计及自驱动传感研究（论文提纲范文）

（6）基于摩擦电效应的自驱动纳米能源传感系统的构建及其性能研究（论文提纲范文）

（7）超导量子干涉仪磁传感器电路关键技术研究（论文提纲范文）

（8）超级电容静电容量和等效串联内阻测试方法研究及优化（论文提纲范文）

（9）基于振动检测的地下次声检测关键技术研究（论文提纲范文）

（10）基于电磁场场变响应原理的海洋环境混凝土中钢筋锈蚀监测技术研究（论文提纲范文）

四、自制电源监测装置（论文参考文献）

• [1]TPU基电纺纤维的制备及传感特性研究[D]. 秦美荣. 西安理工大学, 2021(01)
• [2]介质阻挡放电协同催化降解邻二氯苯的实验研究[D]. 郑毅文. 浙江大学, 2021(01)
• [3]便携式海水光学溶解氧检测仪的设计与开发[D]. 张颖. 齐鲁工业大学, 2021(10)
• [4]磁光功能化各向异性导电Janus膜的组装及特性研究[D]. 谢云蕊. 长春理工大学, 2021(01)
• [5]单电极摩擦纳米发电机的结构设计及自驱动传感研究[D]. 崔小静. 太原理工大学, 2021(01)
• [6]基于摩擦电效应的自驱动纳米能源传感系统的构建及其性能研究[D]. 赵雪. 吉林大学, 2021(01)
• [7]超导量子干涉仪磁传感器电路关键技术研究[D]. 王永良. 中国科学技术大学, 2021(09)
• [8]超级电容静电容量和等效串联内阻测试方法研究及优化[D]. 郭航. 浙江大学, 2021(09)
• [9]基于振动检测的地下次声检测关键技术研究[D]. 薛春. 昆明理工大学, 2021(01)
• [10]基于电磁场场变响应原理的海洋环境混凝土中钢筋锈蚀监测技术研究[D]. 李哲. 青岛理工大学, 2020