一、超声液体界面检测(论文文献综述)
吴声豪[1](2021)在《石墨烯纳米结构的光热转换机理与界面能质传输特性及太阳能热局域化应用》文中指出光热转换是一种清洁的太阳能利用技术,其中,光热蒸发是广泛涉及且非常重要的热物理过程。太阳辐射具有能流密度低和间歇性的特征,使基于体相加热的小型光热蒸发系统存在温度响应慢、能量效率低的问题。光热局域化界面蒸发(photothermal interfacial evaporation by heat localization)将能量集中在液体与空气的界面,使局部区域发生快速升温和汽化,可显着提升光热蒸发的温度响应和能量效率,在小型分布式海水淡化、蒸汽灭菌、污水净化等场景展现出应用潜力。光热局域化界面蒸发涉及光能与热能的转换、固相与液相的热传递、分子和离子的输运等,深入理解以上能质传输过程的机理是指导开发光热材料、优化光热蒸发性能和设计热局域化系统的关键。与此同时,光热材料的微小化,如纳米薄片,可能会导致其光学、热学规律偏离已有的体材料特征,产生特殊的现象,如尺寸效应和边缘效应,但现有理论还无法充分解释这些现象,因此需要开展更多的研究工作,以推进纳米光热转换和热局域化界面蒸发理论体系的发展和完善。本论文聚焦于“光热局域化界面蒸发”过程所涉及的光热学问题,以石墨烯基光热材料为主要研究对象,运用密度泛函理论和分子动力学模拟,结合实验检测和微观表征,深入研究了石墨烯光热材料的取向特征、结构尺寸、表面浸润性对光吸收、光热转换、热局域化效应、固-液界面传热以及界面吸附与流动等热质传输过程的作用机制,并着重分析以上过程在微纳尺度下的特殊规律和现象,以及结构的微小化对以上过程的影响。全文共11章,其中第3、4、5章研究了光热蒸发过程中与能量传递相关的热物理现象,如光的吸收、光热转换和界面传热;第6、7章则直接进行光热蒸发测试,讨论以上能量传输特性对光热蒸发性能的影响;第8、9章进一步研究光热蒸发系统中的界面吸附和流动现象,重点谈论在纳米尺度下的特殊现象和增强效应;第10章则基于前面章节对光热局域化效应的理解,提出一种太阳能驱动的石墨烯制备方法,并探讨石墨化机理。1)第3章研究了石墨烯的晶面取向特征和结构尺寸对其光学性质的影响。通过密度泛函理论,计算了多种石墨烯结构的光学性质,发现石墨烯具有光学各向异性,对平行其六角形晶面传播的太阳辐射的吸收能力,远强于对垂直晶面传播辐射的吸收能力,这是因为石墨烯对太阳辐射(200~2600 nm)的吸收主要取决于π-π*电子跃迁,当辐射传播方向与晶面垂直时,同一原子层内的π-π*电子跃迁被禁止,导致π-π*电子跃迁发生的概率较低;对于平行辐射而言,同一原子层内的π-π*电子跃迁被允许,使石墨烯对辐射的吸收能力显着提高;对于同是平行晶面传播的辐射,如传播方向与石墨烯的扶手型边缘正交或与锯齿型边缘正交,石墨烯的吸收性质也表现出一定的差异。另外,当结构尺寸沿辐射传播方向延长,石墨烯对太阳辐射的有效吸收率呈非线性增长,而增长率呈下降趋势。基于理论计算结果,设计并制备了晶面取向与辐射传播方向平行的垂直取向石墨烯,构筑了纳米尺寸的“光陷阱”,将对太阳辐射的有效吸收率提高到了98.5%。2)第4章研究了石墨烯的晶面取向特征和结构尺寸对光热转换特性的影响,并协同热局域化设计,加快了光热转换的温度响应。研究发现石墨烯在光照下的温度响应特性与其光吸收性质紧密关联,对入射光的有效吸收率越高,其表面的升温速度越快,稳态温度也越高,其中垂直取向石墨烯表现出比水平石墨烯膜更高的光吸收能力和更快的温度响应。另外,利用共价键将垂直取向石墨烯与具有低导热系数的石墨烯气凝胶,连接成兼具吸光和隔热功能的一体化石墨烯结构,在获得高光吸收率的同时,有效控制了热能的分配与传递,将能量集中在直接受光区域,提升了局部区域的升温速度和稳态温度,即发生了“光热局域化效应”,在标准太阳辐射强度(1 k W m-2)下,最快升温速度为54.5℃ s-1,进入稳态后,上下区域的温度差可达31.2℃。3)第5章研究了石墨烯的晶面取向特征和表面浸润性对固-液界面传热特性的影响。通过分子动力学模拟,计算了“面接触”和“边缘接触”两种石墨烯-水界面的传热性质,发现“边缘接触”界面具有更低的界面热阻,其中,热流在平行石墨烯晶面方向具有更快的传递速度,以及边缘碳原子与水分子的相互作用力较强,是“边缘强化传热”的主要原因。此外,固体与液体的润湿程度也是决定固-液界面传热系数的关键,通过引入含氧官能团,改善石墨烯的表面浸润性,可以提高液体对固体的润湿程度,增加固液有效接触面积,并加强液体分子与固体表层原子的相互作用,进而减小固-液界面热阻,加快热流在界面的传递。4)第6章研究了一体化石墨烯结构的光热局域化界面蒸发特性,并重点讨论光吸收、光热转换和固液界面传热对光热蒸发性能的影响。通过局部氧化,在一体化石墨烯结构的外表面构筑表面水流通道,获得了集吸光、隔热、输运、蒸发功能为一体的复合石墨烯结构,在光热蒸发测试中,表现出较快的蒸汽温度响应(在10 k W m-2的辐照条件下,仅耗时34 s使蒸汽温度升高到100℃),和较高的能量效率(89.4%),其中,超高的吸光能力、良好的隔热能力、充足的水流供给以及高效的固-液界面传热是实现快速温度响应和高能量效率的关键。另外,调节石墨烯的表面浸润性,控制水流输运速率,可有效调控蒸汽温度响应与能量效率,但随润湿程度的提升,两者的变化规律不同,蒸汽的温升速度和稳态温度单调下降,而能量效率则先升高后降低。5)第7章研究了石墨烯光热蒸发过程中的传质现象,重点关注水分子和离子的输运、水蒸汽的扩散以及离子的析出和再溶解规律。针对含氧官能团在光照下不稳定的问题,在垂直取向石墨烯的生长过程中进行原位氮掺杂,获得了长期稳定的表面水流通道,在长达240 h的光热海水淡化测试中表现出稳定的输水能力,在1 k W m-2的太阳辐照下,实现了1.27±0.03 kg m-2 h-1的高蒸发速率和88.6±2.1%的高能量效率。另外,水蒸汽自然扩散的路径与光的入射路径重合,会导致光散射和能量损失,通过抽气扇控制气流路径,引导水蒸汽的扩散,可以克服水蒸汽引起的光散射问题。而长时间的光热蒸发会导致蒸发区域的离子浓度上升,出现析盐现象,使吸光和传热性质恶化,但盐离子时刻发生的自扩散行为,会驱使离子通过表面水流通道自高浓度区域向低浓度区域扩散,最终完全溶解,而离子的自扩散速度与表面水流通道尺寸和水膜厚度有关。6)第8章研究了石墨烯光热蒸发过程中的界面流动问题,并着重讨论固体表面浸润性对基于毛细作用的液体吸附和输运规律的影响。成分复杂的水源,如油水混合液,会导致水的光热蒸发速率下降。在石墨烯表面修饰双功能基团(包括-CFx和-COONa),使其具备排斥油分子和吸附水分子的能力。双疏性的-CFx同时排斥油分子和水分子,但水分子的尺寸较小,能在-CFx的间隙中自由穿梭,且极性的-COONa对水分子的吸引作用较强,使水分子能够穿越-CFx层进而接触并润湿石墨烯表面;而尺寸较大的油分子被-CFx层完全阻隔。在-CFx与-COONa基团的协同作用下,石墨烯表面张力的色散分量减小,而极性分量增大,使其表现出吸引极性水分子,排斥非极性油分子的性质,能够只输运油水混合液中的水分子,实现了选择性光热蒸发,并在以含油海水为水源的海水淡化应用中,获得了超过1.251 kg m-2 h-1的光热蒸发速率和超过85.46%的能量效率。7)第9章进一步探究了液体在石墨烯微纳结构中的界面流动特性,分析了微纳通道尺寸对毛细吸附和虹吸输运过程的影响,以及光加热作用对液体性质和流动的作用机制。研究发现,在微米级多孔结构(石墨纤维)上构筑纳米级孔道(石墨烯纳米片),可以显着加快对液态油的毛细吸附过程,将毛细吸附系数提升了20.7%。一方面,特征结构的微小化以及石墨烯纳米片的超薄边缘,能显着增加固体的表面粗糙度,起到强化表面浸润性的作用。另一方面,纳米结构的引入增加了固体与液体的可接触面积,使浸润前后的表面能差扩大,提高了固体对液体的吸附能力。同时,在碳纤维表面生长石墨烯纳米片,可以加快基于虹吸效应的界面流动过程,将液态油的虹吸输运速率提高了20.1%。尽管孔道尺寸的缩小会增加固-液界面的流动阻力,但在原微米级结构上增加纳米级孔道,可以使液流通道增多,提高单位时间的流量。此外,基于光热局域化效应的光加热作用,可以显着提高固体通道及通道内液体的温度,降低液体的动力粘度,减小流动阻力,进而加快界面吸附和流动过程。8)第10章基于光热局域化效应,开发了一种太阳能驱动的石墨烯制备方法,讨论了环氧树脂材料的光致石墨化原理以及曝光时间、辐射强度、曝光次数对石墨化程度的影响。利用高能光束对环氧树脂板进行短时间(0.1~2 s)曝光,因光热转换速度(1 fs~1 ps)远快于热在体材料中的扩散速度(100 ps~10 ns),在曝光的瞬间产生光热局域化效应,使曝光区域获得超高温度(>1000℃),驱使芳香环向碳六元环转变,即石墨化。其中,延长曝光时间和提高辐射强度均有助于提高石墨化程度,但曝光时间的延长会导致热扩散严重,损伤非曝光区域;而辐射强度的提高意味着增加聚光设备的复杂性;采用合适的辐射强度和多次短曝光,也可以获得较高的石墨化程度,制备出少层石墨烯材料。
陈起超[2](2021)在《液体电介质局部放电声发射非本征光纤法-珀传感器》文中研究说明非本征光纤法-珀(Extrinsic Fiber Fabry-Perot Interferometor,EFPI)传感器因其具有结构小巧、抗电磁干扰能力强和检测灵敏度高等优点,被广泛应用于电力设备局部放电(本文以下简称局放)超声信号检测的研究中。本文对EFPI传感器检测特性及其高灵敏度设计方法进行研究,设计可应用于油箱壁外侧检测局放超声信号的外置式EFPI传感器;结合EFPI传感器高灵敏度设计方法利用微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)技术,设计并制备具有超高灵敏度及高一致性的硅膜片EFPI传感器。根据EFPI传感器多光束干涉原理及强度解调原理,结合膜片式传感器的基本结构,明确了传感器的窄带检测特性;利用流体力学理论,针对附加质量导致膜片固有频率降低的问题进行计算分析,获得应用于绝缘油介质中的膜片固有频率降低率与膜片介质密度、厚度及半径的相关性,并通过仿真计算与实验研究进行验证,同时探究不同绝缘油介质温度时传感器幅频特性曲线。为提高EFPI传感器在绝缘油介质中对局放超声信号的检测灵敏度,对传感器干涉光谱、膜片尺寸及指向性响应特性进行研究,研究发现传感器干涉光谱及膜片尺寸共同制约着传感器检测灵敏度,但随着检测灵敏度的提高,传感器的指向性响应特性愈加明显;基于电力变压器内部空间充足的实际情况,结合抛物面聚焦特性,设计具有抛物面聚声结构的EFPI传感器,实现对传感器检测灵敏度的物理结构增强,实验结果表明采用有机玻璃制备的抛物面结构可将传感器检测灵敏度提高1倍。针对已投产电力变压器内部无法安装EFPI传感器的情况,提出可安装于油箱壁外侧的外置贴合式EFPI传感器,制备获得的传感器一阶固有谐振频率为107k Hz,其检测灵敏度与内置式EFPI传感器及压电陶瓷(Piezoelectric,PZT)传感器相近;结合液-固-液三层复合介质局放超声信号传播特性,设计并制备外置油腔耦合的EFPI传感器,该传感器一阶固有谐振频率为113k Hz,外置油腔结构为抛物面聚声结构,当传感器膜片位于抛物面焦点附近时,其检测灵敏度与PZT传感器相近。针对EFPI传感器一致性较差问题,利用MEMS技术制备硅膜片EFPI传感器,该传感器膜片厚度为5μm,有效约束半径为0.23mm,一阶固有谐振频率为117k Hz,温度每升高1℃传感器干涉光谱谐振峰漂移15.3pm,有效动态压力测试范围约为±245Pa,传感器输出信号特性为18.62m V/Pa;利用板-板电极局放检测平台及80k VA变压器真实模型局放检测平台,对传感器的一致性及灵敏度进行测试,结果表明该传感器干涉光谱相似度及检测灵敏度具有较高的一致性,其局放超声信号的检测灵敏度至少为PZT传感器检测灵敏度的24倍。
马玉圣[3](2021)在《密闭盒体内液位的超声检测模型及技术研究》文中进行了进一步梳理在油气开采和提炼行业中,通常需要在户外布设大量的电力控制线路以实现对行业中各个环节的监测与控制。冗长的电力控制线路需要加装电气接线盒以实现线缆间的信号过渡及中继。然而,由于长期工作在室外恶劣环境中,密闭电气接线盒不可避免地会产生内部积水,此类积水会严重影响接线盒内部接线绝缘性能,提高了引发短路甚至爆炸的风险。因此,工程人员需要及时掌握接线盒内部的积水状况,从而降低安全隐患。此外,由于电气接线盒长时间处于高压工作状态,因此接线盒内部积水液位需在不影响正常工作的前提下进行非介入式检测。针对上述需求,本文首先研究并提出了一种基于超声阻抗法的密闭电气接线盒内部积水液位检测技术路线;之后,研究建立了超声换能器电声转换模型;在换能器模型及耦合剂的声耦合作用基础之上,建立了完整的液位超声检测系统模型;其后,根据所建模型特征,研究并提出了一种密闭电气接线盒内部积水液位的具体检测算法。实验结果表明,该技术可准确检测出典型接线盒的内部积水实际液位,为工业环境中检测接线盒内部积水及类似场景的液位检测方法设计提供了必要手段与模型参考。本文的主要研究内容如下:(1)密闭电气接线盒内部积水液位检测方案研究。分析研究现有常用的超声液位检测方案,并对比其优劣。结合研究对象密闭电气接线盒的构造及实际检测需求,研究基于超声的电气接线盒内部积水液位检测技术路线,设计相应的技术方案框架,完成总体方案设计。(2)超声换能器电声转换过程的研究与建模。根据实际检测需求,合理选择超声换能器类型,并分析其结构组成。研究换能器的基本工作原理,并分析其声振动特性。基于此,对超声换能器的电-声发射及声-电接收过程分别进行建模研究,给出对应的数学表达式。之后利用仿真软件对所建换能器模型进行验证分析,为后续建立完整的检测系统模型提供必要的理论依据。(3)密闭电气接线盒内部积水液位检测系统模型研究。研究实际超声液位检测系统的模型组成,并分析实际超声检测系统的电路组成。之后,基于所建换能器模型及耦合剂与接线盒间的耦合作用,对接线盒内部积水液位检测过程各阶段分别进行建模研究,得出其对应的数学物理表达。之后,利用仿真软件与超声实验验证所建模型的有效性与准确性。(4)基于模型特征的接线盒内部积水液位检测方法研究。分析所建模型特征,提取其中与接线盒内部积水液位相关的有效信息,设计具体的液位检测方法并开发对应的液位检测算法,以最终实现准确可靠的电气接线盒内部积水液位检测。本研究分别搭建了换能器模型及检测系统模型验证实验系统,验证结果证明了所建换能器模型及检测系统模型的有效性及可靠性。同时,搭建了接线盒内液位检测方法实验验证系统,实验结果表明,本文所提出的电气接线盒内部积水液位检测算法在检测亚克力水槽及典型的第Ⅰ、Ⅱ类电气接线盒内部的不同积水液位时的最大误差绝对值不超过1mm,其精度能够满足实际工业环境中的要求。
孙竹[4](2021)在《纳米颗粒稳定的Pickering乳液和气泡的制备与研究》文中进行了进一步梳理近十几年来,Pickering乳液和Pickering气泡在化学工程、材料科学、制药工程、药物输送和生物化学等各个领域受到相当大的关注。众所周知,乳液或气泡可以通过小分子或一些大分子表面活性剂稳定,但其中一些表面活性剂具有较高的毒性,甚至具有致癌性,并且由于热运动,分子表面活性剂在界面上的吸附和解吸附处于动态平衡状态,乳液易发生聚结和奥斯特瓦尔德熟化,最终导致相分离。Pickering乳液/Pickering气泡仅利用固体颗粒作为表面活性剂,来直接代替传统乳液/气泡中的分子表面活性剂。固体颗粒能够不可逆转地直接附着在油/水界面或者气/液界面上,不仅减少了液滴或者气泡的聚结,导致比分子表面活性剂更为有效的稳定性,还赋予了乳液/气泡丰富的功能特性,如pH响应性、电导率和孔隙度等。一些生物相容性固体颗粒无毒无刺激,其稳定的Pickering乳液/气泡在体内使用具有更高的安全性。本文针对乳液/气泡存在的问题,进行了一系列的研究。首先利用微流控技术,结合可控相分离以及共沉淀法来制备尺寸和形貌可调控的,具有良好生物相容性和生物可降解性的多功能集成的紫胶/聚乳酸的Janus纳米颗粒。然后通过表面亲水改性赋予Janus颗粒两亲性,将其作为颗粒表面活性剂来制备十分稳定、具有pH响应性和乳液类型可灵活调控的Pickering乳液。最后通过界面纳米沉淀法制备了聚多巴胺纳米颗粒稳定的Pickering气泡,Pickering气泡具有良好的分散性、稳定性、生物相容性和生物安全性,并且能够高效输送氧气,改善肿瘤的缺氧微环境,实现与化疗药物联合治疗肿瘤,扩展了Pickering乳液/气泡在生物医学领域的应用。本文的研究内容和创新性成果如下:(1)利用微流控技术,结合共沉淀和相分离法来制备生物相容的Janus纳米颗粒,一端为紫胶球、另一端为聚乳酸球。通过流动聚焦型微流控装置实现紫胶/聚乳酸Janus颗粒的大批量连续制备。然后探究了Janus纳米颗粒的形成机理,颗粒尺寸主要受到混合时间的影响,而颗粒的最终形貌与二元聚合物体系的界面张力有关,通过实验验证了体系的三相界面张力满足二元聚合物形成Janus结构的关系。Janus纳米颗粒具有许多优势,比如它们具有各向异性的组成成分,优良的生物相容性,粒径/尺寸可控,形貌可控,分散性能好。(2)制备了一种两亲性Janus纳米颗粒稳定的Pickering乳液。通过表面亲水改性获得了具有两亲性的Janus颗粒,是一种理想的颗粒表面活性剂,其形成的Pickering乳液至少能够在一年内保持稳定。除此之外,两亲性Janus纳米颗粒稳定的Pickering乳液拥有许多独特的性质,比如具有普适性、pH响应性和乳液类型可控性。可控形貌的两亲性Janus颗粒在很大程度上能够调节水/油界面曲率,进而获得所需的乳液类型,扩展了其在材料科学、制药工程、药物输送和生物医学领域的应用前景。(3)通过界面纳米沉淀法制备了一种聚多巴胺纳米颗粒稳定的Pickering微氧气泡。聚多巴胺纳米颗粒稳定的Pickering微氧气泡具有优秀的分散性、生物相容性和生物安全性,是一种优良的氧气输送载体,可以迅速提高缺氧溶液的氧气浓度,将缺氧环境变为富氧环境。并且Pickering微氧气泡可以改善肿瘤的缺氧微环境,其与化疗药物吉西他滨的联合治疗在抑制肿瘤生长方面显示出卓越的治疗效果,在药物递送、肿瘤治疗和生物医学领域有着巨大潜力。
孔令天,李兵,张云飞,李明航,王家琪[5](2021)在《超声界面波在充液双金属复合管道中的传播特性分析》文中进行了进一步梳理随着管道运输行业的发展,复合管道越来越多地应用于机械、能源、化工等领域。利用超声界面波对复合管道的界面位置进行损伤探测成为机械装备超声无损检测研究的新方向。以充液金属复合管道为研究对象,采用多物理场有限元分析软件建立了充液复合管道的有限元模型,利用电信号激励超声界面波,分析了超声界面波在管道中的传播特性,并分析了不同液体对超声界面波的影响。结果表明:与空的复合管道相比,超声界面波在充液复合管道中的传播特性差别明显。在充液双金属复合管道中,超声界面波一部分来自初始激励,另一部分来自液体中激励的超声导波;随着传播的进行,初始激励的超声界面波迁移至固液界面处,形成固-液界面波,并逐渐泄漏至液体中;液体中的超声导波每经过一次管道壁面反射,在固液界面处形成一股新的固-液界面波,从而形成等间隔传播的固-液界面波群组。液体密度影响界面波的能量分布:液体密度越大,界面波能量越分散;液体的纵波波速影响固-液界面波的形成速度:纵波波速越快,固-液界面波形成越快。研究工作和分析结果可为管道损伤检测提供理论依据。
李溪敏[6](2020)在《基于横流断面的工业管道流量检测系统研究》文中研究说明随着工业信息化发展进程的不断加快以及流量检测技术的不断提高,超声波流量计以其非接触、检测范围广、适用性好的特性在市场逐渐占据重要地位。但传统的超声波流量计在检测时由于忽略了管内横流断面的面积变化情况,导致在实际流量检测应用中得到的结果存在相应误差。为了进一步提高流量计的检测精度,顺应市场实际检测需求,同时提高流量计的适用性,本文研制了一种基于横流断面的工业管道流量检测系统。基于目前国内外超声波及超声波流量计应用的研究基础,通过分析超声波液位、流速、流量及断面面积的检测原理,本系统以超声波回波液位测量原理为核心检测方法,通过测量超声波在管道内的飞行时间,进而转换为相应的管内流体液位值,从而获得流体介质的实际横流断面面积,再结合流速计所测量得到的管内流体流速值,最终获得精确的流量值。首先设计系统整体检测模型,并使用COMSOL Multiphysics物理场仿真软件对系统方案进行验证以及确定系统相关参数:其次,规划系统实现方案,设计了以STM32结合FPGA的控制模块和其他硬件电路模块,并使用Multisim软件进行了电路功能逻辑分析;然后编写核心控制程序并设计开发出了配合检测使用的上位机软件系统,实现包括软件系统管理、检测参数配置、实时检测数据监测以及检测数据可视化等功能;最后,在实验室搭建检测平台,分别进行软件和硬件独立测试后对系统进行整体测试,通过测量不同液位高度以及管内不同断面面积占比时的检测误差,并与传统流量计测量误差进行比对,得出结论并分析。经过测试,本系统完成了系统设计目标,解决了传统流量计实际工业检测误差大的问题,进一步提升了流量检测精度,整个检测系统工作稳定、检测过程迅速、适用范围广,满足超声波流量计实际工业管道检测的需求。
李红强[7](2020)在《铺缝液体成型复合材料主要缺陷检测及识别研究》文中研究指明采用铺缝液体成型工艺制备的复合材料窗框作为飞机的承载结构应具有足够的结构强度,但缺陷的产生会降低复合材料力学性能,从而对航空结构安全造成威胁,而铺缝液体成型工艺是近年来才开发起来的成型技术,材料缺陷更为复杂,检测更加困难,国内外对于采用铺缝液体成型工艺制备的复合材料缺陷研究较少,影响了其进一步的推广使用,因此对铺缝液体成型复合材料的缺陷进行检测与识别研究具有重要意义。本文以利用铺缝工艺制造碳纤维预制件,通过树脂传递模塑工艺(RTM)制造复合材料,通过工艺调节制备铺缝液体成型复合材料的分层缺陷试样和不同孔隙率缺陷试样,利用超声无损检测、金相显微镜及图像分析手段对分层和孔隙缺陷进行了系统研究,明晰了铺缝液体成型复合材料的孔隙特征,建立了超声衰减系数αp与孔隙率Pv之间的关联关系。具体研究结果如下:孔隙尺寸随孔隙率不同而发生变化,孔隙率在0-2.5%范围时,孔隙最大直径和最小直径的范围大致在0~1700μm和0~350μm,当孔隙率较小(Pv=0.09%和0.36%)时,两者分别集中在在75~200μm和25~100μm之间;当孔隙率较大(1.19%≤Pv<2.5%)时,最大直径和最小直径分别集中在100~400μm和50~200μm,尺寸均随孔隙率的增大呈增大趋势,两者均呈对数正态分布。缝合纱线影响孔隙位置、形状和方向等分布情况,当孔隙率较小时,孔隙主要位于缝合纱内,孔隙形状较为规则,椭圆形和长条形孔隙所占比例较高,大量缝合纱线垂直于纤维铺层,使得孔隙在垂直于纤维层方向所占比例高于平行于纤维层方向;当孔隙率较大时,孔隙在缝合纱外所占比例明显高于缝合纱内,孔隙率的增加主要来自缝合纱外孔隙数量及孔隙尺寸的增加,同时不规则形状孔隙增多,且孔隙主要沿平行纤维层方向分布。反射法超声无损检测可有效识别铺缝液体成型复合材料的分层和孔隙缺陷,但孔隙率较高(Pv≥1.76%)时,超声衰减较大,建议选择低频率的探头;在铺缝/RTM成型复合材料表面回波附近出现密集的多个连续回波,而非内部缺陷信号;通过回归分析,建立了铺缝液体成型复合材料孔隙率Pv与超声衰减系数αp的非线性关系,并获取了相应阈值,即以孔隙率1.76%为临界,αp与Pv存在双线性关系,即孔隙率为0.09%~1.76%时,αp=-0.0004+0.98Pv;孔隙率为 1.76%~2.49%时,αp=-4.47+3.66Pv。
蔡炜[8](2020)在《聚氨酯/黑磷纳米复合材料设计及其阻燃和光热蒸汽转化性能研究》文中研究说明黑磷(BP)纳米片自发现以来,高电子迁移率、直接带隙结构、光热响应、高杨氏模量使其在许多应用领域备受关注。同时,作为一种高效阻燃元素,磷(P)会与聚合物材料反应,促进保护性炭层的形成,阻断热质交换,提升聚合物材料的火灾安全性能。因此,相对于传统及其他二维纳米片阻燃剂,BP纳米片可同时增强聚合物材料的力学性能、热稳定性和火灾安全性。但是作为无机纳米材料,BP纳米片和有机聚合物并不相容,易堆积成团。同时在高温环境中,BP纳米片会热裂解失去层状结构,无法阻隔燃烧过程中的热质交换。此外,BP纳米片在光、水、氧三者耦合下易降解成磷酸,无法应用在大气/湿热环境中,限制其光热响应性能在太阳能蒸汽转化中的应用。因此,需要对BP纳米片进行功能化设计,增强界面作用力,提升阻燃效率,赋予环境稳定性,促进BP纳米片在聚合物火灾安全性能和太阳能光热蒸汽转化性能中的应用。针对上述问题,本论文开展了相关研究工作。首先,针对BP纳米片与聚合物材料之间界面相容性差的问题,分别采用聚合型离子液体和交联型异氰脲酸酯修饰BP纳米片表面,利用有机改性剂与聚合物分子链的高度纠缠,显着提升其界面相容性。其次,为获得BP纳米片在高温环境下的片层阻隔阻燃作用,构建了石墨烯与BP纳米片分级纳米杂化物,协效增强了 BP纳米片的阻燃效率。最后,针对BP纳米片易降解失效的问题,从消除超氧自由基和隔绝水分子出发,利用抗氧化剂和疏水剂表面改性BP纳米片,赋予其环境稳定性。此外,利用聚合物材料隔绝水、氧分子的特点,探索了 BP纳米片作为光热转化材料在海水淡化中的应用。(1)针对BP纳米片与聚合物界面相容性差的问题,首先利用静电自组装方法使1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(AMIMC1)在BP纳米片表面聚集,之后加入自由基引发剂过氧化苯甲酰(BPO)引发乙烯基官能团聚合,制备聚合型离子液体功能化BP纳米片(IL-BP)。最后,通过溶剂混合方法制备聚氨酯/黑磷纳米片(TPU/IL-BP)复合材料。通过扫描电镜(SEM)和转矩流变仪研究IL-BP纳米片与聚氨酯(TPU)的界面相互作用。从SEM电镜图片可知,相对于纯TPU的光滑断裂表面,TPU/IL-BP-2.0的断裂表面呈现了粗糙起伏的形貌特征。同时,TPU/IL-BP-2.0材料的复合粘度远高于纯TPU树脂。力学拉伸测试结果表明引入1.0 wt%IL-BP使TPU的断裂强度提高了 50%。TGA结果表明,氮气下TPU/IL-BP复合材料的初始热分解温度明显提高,且具有更高的炭残留量。在锥形量热仪测试中,2.0 wt%IL-BP能使TPU的热释放峰值(PHRR)降低38.3%。通过热重-红外谱图(TGIR)、拉曼光谱(Raman)、红外谱图(FTIR)、X射线元素分析(XPS)等测试手段揭示了 BP纳米片阻燃TPU的作用机制。即BP纳米片首先热氧化为五氧化二磷(P2O5),从聚合物基体中夺去水分子,促进聚合物基体脱水成炭。同时,P205结合水分子后转化为磷酸,热解成PO2·自由基。PO2·自由基捕捉火焰中的H·和OH·等自由基,抑制火焰中的燃烧链式反应,从而起气相阻燃作用。根据炭渣Raman谱图结果发现,BP纳米片引入会降低炭层的石墨化程度,同时由FTIR和XPS谱图分析可知TPU/IL-BP复合材料残炭中具有P-C、P-O、P=O等化学键,这表明BP纳米片会参与到聚合物的成炭过程中。其次,磷原子与炭层上氧化敏感反应点成键,进而抑制了炭层的氧化反应,改善片层阻隔作用。(2)BP纳米片既需要封装层克服易降解特性,又需要高的晶体纯度满足使用要求。针对这一问题,本论文发展了一种可控循环使用的BP纳米片封装-解封方法。通过Diels-Alder可逆反应,利用三烯丙基异氰脲酸酯的单烯烃与1-糠基吡咯的共轭烯烃在80℃下发生π电子耦合成环形成交联聚合物封装BP纳米片(DA-BP)。利用接触角测试发现封装后BP纳米片从超亲水性转变为疏水性,且水接触角为128°。同时,在30℃水中保存7天后,DA-BP的磷氧键含量仅从8.7%增加至9.8%。在氮气保护下加热至130℃,交联聚合物涂层开环解封成单体,抽滤得到高晶格纯度的BP纳米片,同时滤液能再次用于BP纳米片的封装。高分辨透射电镜(TEM)表明解封后BP纳米片的晶体结构高度有序。上述结果共同表明了基于Diels-Alder可逆反应的BP纳米片封装-解封策略的可行性。此外,DA涂层的存在使BP纳米片更易转化为P205和含磷酸。在TGA测试中发现,DA-BP的引入使TPU复合材料的高温残炭量显着增加。锥形量热仪结果表明TPU/DA-BP-2.0的PHRR显着下降61.6%。同时,总热释放量和CO2释放量均被显着抑制。炭渣Raman与FTIR谱图发现DA-BP的引入会生成含磷氧键的炭层,同时导致石墨化程度下降。上述结果表明异氰脲酸酯基交联涂层会促进BP纳米片参与到炭层的形成过程中,使其发挥凝聚相阻燃作用,进而提升TPU复合材料的火灾安全性能。这一封装-解封策略能同时满足BP纳米片在使用前的长期储存和使用时高晶体纯度的要求。(3)针对BP纳米片在高温下会热解失去片层结构,无法阻隔热质交换的缺点,通过静电自组装方式,以质子化带正电三聚氰胺制备石墨烯-三聚氰胺-黑磷(GNS/MA/BP)分级结构,利用石墨烯高热稳定的片层结构阻止BP纳米片和聚合物热解产物逸出至气相,协同增强BP纳米片在聚醚型TPU中的阻燃效率。在Raman谱图中,GNS的D带与G带特征峰呈现较弱的散射强度,表明BP纳米片会抑制GNS的C原子散射,表明BP纳米片是覆盖在石墨烯表面而不是与石墨烯物理混合。TGA结果表明GNS的单独引入会导致TPU树脂提前降解,而BP与GNS形成分级结构后能提高TPU树脂的初始热分解温度。同时发现,TPU-GNS/MA/BP的炭残留量明显高于TPU-GNS与TPU-BP的结果。正如锥形量热仪结果所示,相对于单独添加的纯BP纳米片,GNS/MA/BP的引入使TPU复合材料的烟产生速率(SPR)峰值从0.29 m2/s降低至0.16 m2/s。数值计算结果表明GNS和BP之间的协同作用有效抑制了 TPU的烟释放行为。此外,破碎的残炭形貌表明纯BP纳米片对聚醚型TPU的成炭行为不具有显着的促进作用。但TPU-GNS/MA/BP呈现了致密完整的残炭结构。有趣的是,N元素仅存在于TPU-BP 和 TP U-GNS/MA/BP 的残炭中,而在 TPU-GNS 和 TPU-GNS/MA 残炭中无法检测出N元素。同时,在GNS存在的试样中,残炭的石墨化程度较高。以上分析说明BP纳米片的热解产物P205不易从聚醚型TPU中夺走水分子,会迅速升华进入气相,因此不具有促进TPU成炭作用。GNS凭借热稳定的片层结构,阻止了 BP纳米片和聚合物的热解产物进入气相,使其保留在凝聚相,从而促进P2O5与聚合物热解产物反应,生成保护性残炭。因此,利用热稳定的层状化合物能促进BP纳米片的凝聚相阻燃作用,从而抑制聚合物/黑磷纳米复合材料的烟气毒性。(4)针对BP纳米片环境稳定性差的缺点,从消除超氧自由基和隔绝水分子出发,发展了抗氧化剂和疏水剂功能化方法,制备单宁酸(TA)和交联型聚二甲基硅氧烷(PDMS)修饰BP纳米片。在环境中暴露10天和30℃水溶液浸泡处理14天后,高分辨XPS谱图与TEM晶格条纹共同表明了 TA-BP和PDMS-BP纳米片的磷氧键含量和晶格有序性不发生明显恶化。基于一系列测试,包括热重,热重红外,锥型量热仪等,研究了 TA和PDMS对BP纳米片的协效阻燃作用。研究发现,相对于纯TPU的PHRR值,2.0 wt%TA-BP与PDMS-BP使TPU复合材料的PHRR值分别下降56.5%和59.6%。即使TA和PDMS均促进了 BP的阻燃效率,但二者的作用机制不同。炭渣Raman谱图中发现TA-BP会使石墨化程度明显提升,而PDMS-BP反而使石墨化程度下降。在TPU/PDMS-BP-2.0炭渣的XPS谱图中发现硅氧、硅碳键的存在,同时呈现了完整致密的残炭形貌。研究结果表明TA作为多苯酚结构会热解形成高石墨化的炭层,阻止热质交换过程。而PDMS则是形成含硅化学键增强炭层的稳定性和完整度,进而阻止热质交换。本论文首次以抗氧化剂和疏水剂制备了高环境稳定的BP纳米片,为BP纳米片在多种场合中的应用提供了研究基础。(5)为实现BP纳米片的光热响应性能在太阳能光热蒸汽转化中的应用,发展了层层自组装与聚合物粘结技术制备BP/PU复合泡沫。利用带正电壳聚糖(CS)和带负电BP纳米片在PU泡沫表面交替沉积,以及通过胶原蛋白和戊二醛交联涂层将BP纳米片固定在PU泡沫表面。通过上述两种方式,附着在PU泡沫骨架表面的BP纳米片形成了光热转化涂层,结合为蒸汽升腾提供传输通道的开孔结构,形成了太阳能光热蒸汽转化装置。模拟太阳光辐射强度为1 kW/m2时,泡沫表面温度分别增加40.9和26.6℃,水蒸发速率分别为1.082 kg/m2h和0.8910 kg/m2h。同时,起粘结作用的壳聚糖与胶原蛋白有效阻隔水、氧分子,赋予了BP纳米片基光热转化材料耐久性能。本论文首次报道了 BP纳米片在太阳能光热蒸汽转化中的应用。
李永健[9](2020)在《体相微纳米气泡的生成及特性表征研究》文中认为微纳米气泡是液体中充满气体的微小空腔。根据气泡粒径的不同可以分为宏观气泡、微气泡和纳米气泡。根据纳米气泡在液体中所处的环境和物理特性可以分为界面纳米气泡和体相纳米气泡。与宏观气泡相比,微纳米气泡具有不同的特性,如比表面积大、水力停留时间长、传质效率高、界面ζ电位高和产生·OH等。因其特殊的物化性质,微纳米气泡在水处理、矿物浮选、农业、生物医学工程和纳米材料等许多科学技术领域具有重要的应用价值。因此,微纳米气泡的基础研究对于它的应用具有重大的意义。本论文利用超声空化和微纳米气泡曝气器两种方法生成微纳米气泡,并利用动态光散射和电子顺磁共振技术对微纳米气泡的粒径分布、停留时间、ζ电位和·OH等进行了深入的研究,得到如下结论:(1)通过探头型超声波发生器成功产生了稳定的粒径介于500-1000 nm的体相纳米气泡,纳米气泡在48 h内具有良好的稳定性,ζ电位在48 h内未发生明显改变。通过研究超声时间和超声功率对纳米气泡的影响发现,纳米气泡的粒径随着超声时间和超声功率的增加而明显增大。体相微纳米气泡的粒径和ζ电位主要受pH、离子浓度和表面活性剂的影响,改变上述因素可调整纳米气泡的粒径和ζ电位。(2)使用微纳米气泡曝气器分别以空气和O2为气源生成微纳米气泡,用动态光散射技术测得微纳米气泡的粒径介于100-500 nm。对于空气和O2两种气体而言,气体种类对于微纳米气泡的粒径分布没有显着影响。微纳米气泡的粒径随着曝气时间的增加而减小,当曝气时间超过8 min时,再延长曝气时间并不能减小微纳米气泡的粒径。(3)使用DMPO为捕获剂的EPR波谱法检测微纳米曝气产生·OH的浓度。超声对微纳米曝气产生·OH浓度的影响参数主要为超声时间和超声功率。·OH的产生量与超声时间成正比,即在其它超声参数固定的条件下,·OH的产生速率一定。超声功率是影响·OH产量的重要因素,增大超声功率可促进微纳米气泡水溶液中的·OH产生。但当超声功率大于225 W时,再增大超声功率,·OH的浓度不再增加。以空气为气源产生的微纳米气泡水溶液没有检测到DMPO-OH的EPR信号,表明溶液中没有产生·OH。研究发现,以O2为气源进行微纳米曝气可以促进·OH的产生,O2微纳米气泡水溶液中·OH产量与曝气时间成正比。
赵婉婷[10](2020)在《超声场可视化与CFRP的缺陷类型判别方法研究》文中提出碳纤维复合材料(CFRP)在航空领域应用日益广泛,其在制造、服役过程中,易受工艺制作、疲劳冲击等因素影响而产生缺陷,降低复合材料结构件的安全性能。超声无损检测方法是CFRP缺陷检测中常用方法之一。在检测过程中,由于材质、形状等不同,对应的检测方案不同,超声场仿真可以模拟探伤方案,指导检测工作;在超声检测后,探伤结果的解读需要依赖专业知识及经验,实现缺陷自动分类可以辅助检测结果判读。本课题研究了基础的超声场可视化以及CFRP缺陷类型自动判别的方法。首先分析超声的反射、折射系数与检测入射角的关系;基于多元高斯声束模型仿真探头的辐射声场、聚焦声场,分析探头频率、尺寸及界面形状对辐射声场的影响。其次,对CFRP进行超声检测,构建卷积神经网络(CNN)模型实现CFRP的缺陷类型自动判别。构建的一维CNN模型采用多个卷积块同时进行特征提取,增强提取特征的多样性;将一维残差单元堆叠,简化网络的训练;并利用贝叶斯优化算法优选网络模型的超参数(学习率及随机梯度下降动量参数)。考虑到实际检测时噪声对超声信号的干扰,改进一维CNN模型,引入扩张卷积,构建多尺度网络结构。最后基于构建的缺陷自动分类模型,设计了缺陷分类的交互界面,方便数据集更新以及缺陷分类模型的训练和测试。通过对超声场仿真,分析超声检测时探头参数及界面形状对声场分布的影响,说明了超声场可视化可以指导检测方案的设计。在CFRP缺陷分类方面,构建了超声A-Scan信号数据集,利用提出的一维CNN模型实现分层、气孔及无缺陷的自动分类,通过实验可知,所提出方法的评价指标整体优于对比方法;改进后的CNN模型对有噪声干扰的超声A-Scan信号同样具有识别能力,并且在不同噪声强度下,对信号的分类准确率高于改进前的网络模型。
二、超声液体界面检测(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、超声液体界面检测(论文提纲范文)
(1)石墨烯纳米结构的光热转换机理与界面能质传输特性及太阳能热局域化应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
术语符号清单 |
第1章 绪论 |
1.1 太阳能光热蒸发及分布式应用 |
1.2 光热局域化界面蒸发研究进展 |
1.3 固-液界面传热及影响因素 |
1.4 石墨烯的性质及结构特征 |
1.5 研究内容及课题来源 |
第2章 研究方法与实验设备 |
2.1 材料制备步骤 |
2.2 数值模拟计算 |
2.3 材料表征技术 |
2.4 光热局域化实验测试 |
第3章 石墨烯的结构取向对其光学性质的影响机制 |
3.1 石墨化结构的光学各向异性及原理 |
3.2 石墨烯取向特征与光学性质的关联 |
3.3 石墨烯光陷阱结构的构筑与优化 |
第4章 石墨烯微纳结构的光热转换与热局域化效应 |
4.1 垂直取向石墨烯的光热转换 |
4.2 热局域化结构的构筑与表征 |
4.3 光热局域化的能量集中效应 |
第5章 石墨烯微纳结构的固液界面传热与强化机理 |
5.1 取向特征与固-液界面传热的关联 |
5.2 纳米取向结构强化固-液界面传热 |
5.3 表面润湿性对固-液界面传热的影响 |
第6章 光热局域化界面蒸发的快速响应与能效调控 |
6.1 表面水流通道的构筑与实验说明 |
6.2 光热局域化界面蒸发过程机理 |
6.3 表面润湿特性与能流密度的匹配 |
6.4 石墨烯材料的放大制备与蒸汽灭菌 |
第7章 光热界面蒸发的传质过程优化及海水淡化应用 |
7.1 氮掺杂石墨烯的形貌结构与性质 |
7.2 表面水流通道的验证与效用分析 |
7.3 基于光热局域化效应的海水淡化 |
7.4 引导蒸汽扩散降低光路能量耗散 |
7.5 积盐自清洗及离子输运机理分析 |
第8章 石墨烯的选择性光热界面蒸发及污水净化应用 |
8.1 海水的油类污染削弱光热蒸发性能 |
8.2 双功能基团修饰制备亲水疏油石墨烯 |
8.3 亲水疏油石墨烯的选择性输运与机理 |
8.4 基于光热局域化效应的含油污水净化 |
第9章 微纳结构与光热效应协同增强界面流动及应用 |
9.1 石墨烯微纳结构的毛细吸附与强化机理 |
9.2 石墨烯微纳结构的虹吸输运与强化机理 |
9.3 光热局域化加速流体吸附与界面流动 |
第10章 基于高分子光致石墨化效应的石墨烯制备方法 |
10.1 有机高分子的光致石墨化过程 |
10.2 曝光时间对树脂石墨化的影响 |
10.3 辐射强度对树脂石墨化的影响 |
10.4 重复超短曝光制备少层石墨烯 |
第11章 全文总结及展望 |
11.1 研究总结 |
11.2 研究创新点 |
11.3 不足与展望 |
致谢 |
作者简历 |
参考文献 |
(2)液体电介质局部放电声发射非本征光纤法-珀传感器(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 国内外相关技术研究现状 |
1.2.1 局部放电检测技术 |
1.2.2 光纤声波检测技术 |
1.2.3 EFPI传感器研究现状 |
1.2.4 EFPI传感器膜片应用材料研究现状 |
1.2.5 EFPI传感器制备方法研究现状 |
1.2.6 EFPI传感器工作点稳定技术 |
1.2.7 EFPI传感器局放超声信号检测灵敏度 |
1.3 本文主要研究内容 |
第2章 EFPI传感器在液体介质中的检测特性分析 |
2.1 EFPI传感器的基本应用原理 |
2.1.1 多光束干涉基本原理 |
2.1.2 EFPI传感器强度解调原理 |
2.2 EFPI传感器在绝缘油介质中的检测特性分析 |
2.2.1 变压器油中局放超声信号的基本传播特性 |
2.2.2 膜片式EFPI传感器的基本结构及窄带特性 |
2.3 绝缘油介质附加质量对EFPI传感器膜片谐振频率的影响 |
2.3.1 具有附加质量的EFPI传感器固有谐振频率计算 |
2.3.2 固有频率降低率与介质密度及膜片结构尺寸的相关性 |
2.4 EFPI传感器在绝缘油介质中的幅频特性计算与实验研究 |
2.4.1 EFPI传感器幅频特性的计算与分析 |
2.4.2 EFPI传感器幅频特性实验研究 |
2.5 本章小结 |
第3章 EFPI传感器高灵敏度设计方法 |
3.1 EFPI传感器优化设计 |
3.1.1 EFPI传感器法-珀腔干涉光谱的优化选择 |
3.1.2 EFPI传感器膜片结构尺寸设计 |
3.1.3 基于典型局放模型的EFPI传感器局放检测对比 |
3.2 EFPI传感器指向性响应与检测灵敏度研究 |
3.2.1 EFPI传感器膜片指向性响应特性分析 |
3.2.2 EFPI传感器膜片角度响应特性仿真计算 |
3.2.3 EFPI传感器膜片角度响应特性实验研究 |
3.3 EFPI传感器抛物面聚声结构研究 |
3.3.1 抛物面聚声原理及仿真计算 |
3.3.2 具有聚声结构的EFPI传感器灵敏度仿真计算 |
3.3.3 具有聚声结构的EFPI传感器实验研究 |
3.4 本章小结 |
第4章 外置耦合EFPI传感器局放检测研究 |
4.1 油箱壁耦合局放超声信号传播特性研究 |
4.1.1 油箱壁固体板中超声波传播特性分析 |
4.1.2 油箱壁表面超声波传播特性 |
4.1.3 油箱壁外侧局放超声检测声信号特性分析 |
4.2 外置贴合式EFPI传感器 |
4.2.1 外置贴合式EFPI传感器检测原理及结构设计 |
4.2.2 外置贴合式EFPI传感器制备及实验研究 |
4.3 外置油腔式EFPI传感器 |
4.3.1 油箱壁外置油腔超声信号耦合特性分析 |
4.3.2 外置油腔耦合EFPI传感器设计制备 |
4.3.3 外置油腔式EFPI传感器局放超声信号检测实验研究 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于MEMS技术的硅膜片EFPI传感器 |
5.1 硅膜片EFPI传感器结构设计及制备 |
5.1.1 传感器硅-硅、硅-玻璃键合基本结构设计 |
5.1.2 EFPI传感器干涉光谱优化设计 |
5.1.3 EFPI传感器膜片尺寸设计 |
5.2 EFPI传感器性能测试研究 |
5.2.1 EFPI传感器温度漂移特性测试研究 |
5.2.2 EFPI传感器动态压力测量范围研究 |
5.2.3 EFPI传感器幅频特性测试研究 |
5.3 EFPI传感器局放检测灵敏度分析 |
5.3.1 EFPI传感器局放超声信号检测灵敏度一致性对比分析 |
5.3.2 EFPI与PZT局放超声信号检测灵敏度对比分析 |
5.3.3 真实变压器模型局放超声信号检测灵敏度对比分析 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
博士学位期间的学术成果 |
致谢 |
(3)密闭盒体内液位的超声检测模型及技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
符号清单 |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 传统液位检测技术发展及现状 |
1.2.2 超声液位检测技术发展及现状 |
1.3 研究内容 |
1.4 组织结构 |
2 密闭电气接线盒内部积水液位超声检测原理 |
2.1 超声波物理特性 |
2.1.1 超声波的反射/透射特性 |
2.1.2 超声波衰减特性 |
2.2 密闭电气接线盒内部积水液位超声检测技术路线 |
2.2.1 电气接线盒结构分析 |
2.2.2 超声液位检测方案研究 |
2.2.3 超声液位检测系统及模型框架设计 |
2.3 本章小结 |
3 超声换能器电声转换模型研究 |
3.1 超声换能器结构分析 |
3.2 超声换能器电声转换机理 |
3.2.1 压电效应 |
3.2.2 超声换能器声振动特性分析 |
3.3 超声换能器电声转换模型研究 |
3.3.1 电-声发射模型研究 |
3.3.2 声-电接收模型研究 |
3.4 超声换能器电声转换模型有效性验证 |
3.4.1 仿真软件介绍 |
3.4.2 换能器模型验证系统设置 |
3.4.3 换能器模型验证结果 |
3.5 本章小结 |
4 密闭电气接线盒内部积水液位超声检测系统建模研究 |
4.1 概述 |
4.1.1 超声液位检测系统模型概述 |
4.1.2 传输线理论概述 |
4.2 基于换能器模型及声耦合作用的检测系统建模研究 |
4.2.1 超声发射-耦合过程建模 |
4.2.2 超声耦合-接收过程建模 |
4.2.3 超声传播过程建模 |
4.3 超声液位检测系统模型有效性验证 |
4.3.1 模型参数及验证系统设置 |
4.3.2 超声液位检测系统模型验证结果 |
4.4 本章小结 |
5 基于模型特征的接线盒内部液位检测方法研究及验证 |
5.1 超声液位检测系统模型特征分析 |
5.2 超声液位检测系统模型特征提取 |
5.3 基于模型特征的接线盒内部积水液位检测算法 |
5.4 密闭电气接线盒内部积水液位检测方法验证结果及分析 |
5.4.1 液位检测方法实验验证系统 |
5.4.2 液位检测方法实验验证结果 |
5.4.3 液位检测方法验证实验小结 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
(4)纳米颗粒稳定的Pickering乳液和气泡的制备与研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第1章 绪论 |
1.1 Janus颗粒研究现状 |
1.1.1 Janus颗粒的制备方法 |
1.1.2 Janus颗粒的应用 |
1.2 Pickering乳液研究现状 |
1.2.1 Pickering乳液的稳定机理 |
1.2.2 Pickering乳液的应用 |
1.3 Pickering气泡研究现状 |
1.3.1 Pickering气泡的稳定机理 |
1.3.2 Pickering气泡的应用 |
1.4 研究内容 |
1.4.1 研究目标 |
1.4.2 主要内容 |
第2章 生物相容性Janus纳米颗粒的可控制备与形成机理 |
2.1 引言 |
2.2 制备生物相容的Janus纳米颗粒 |
2.2.1 共沉淀法制备生物相容的Janus纳米颗粒 |
2.2.2 基于流动聚焦型微流控装置大批量制备Janus纳米颗粒 |
2.3 Janus纳米颗粒的形成机理 |
2.3.1 快速溶剂交换 |
2.3.2 三相界面张力理论模型 |
2.4 Janus纳米颗粒的优化调控 |
2.4.1 共同溶剂的影响 |
2.4.2 温度的影响 |
2.4.3 表面活性剂的影响 |
2.4.4 聚合物分子量的影响 |
2.4.5 聚合物种类的影响 |
2.5 Janus纳米颗粒的性能表征及其影响因素探究 |
2.5.1 各向异性 |
2.5.2 聚合物浓度对Janus纳米颗粒性能的影响 |
2.5.3 聚合物浓度比例对Janus纳米颗粒性能的影响 |
2.5.4 内相流速对Janus纳米颗粒性能的影响 |
2.5.5 外相流速对Janus纳米颗粒性能的影响 |
2.6 本章小节 |
第3章 纳米颗粒稳定的Pickering乳液的制备与研究 |
3.1 引言 |
3.2 聚赖氨酸修饰的Janus纳米颗粒稳定Pickering乳液 |
3.2.1 聚赖氨酸修饰Janus纳米颗粒 |
3.2.2 聚赖氨酸修饰的Janus纳米颗粒稳定Pickering乳液 |
3.2.3 Pickering乳液的稳定性及稳定机理 |
3.3 PEG-紫胶/聚乳酸的Janus纳米颗粒稳定Pickering乳液 |
3.3.1 PEG修饰Janus纳米颗粒 |
3.3.2 PEG-紫胶/聚乳酸的Janus纳米颗粒稳定Pickering乳液 |
3.3.3 Pickering乳液的稳定性及稳定机理 |
3.4 Pickering乳液稳定性和类型的影响因素探究 |
3.4.1 油相类型 |
3.4.2 油水比例 |
3.4.3 水相pH |
3.4.4 颗粒浓度 |
3.4.5 颗粒形貌 |
3.5 本章小结 |
第4章 纳米颗粒稳定的Pickering气泡的制备与研究 |
4.1 引言 |
4.2 制备聚多巴胺纳米颗粒稳定的微氧气泡 |
4.2.1 界面纳米沉淀法制备聚多巴胺纳米颗粒稳定的微氧气泡 |
4.2.2 交联剂的影响 |
4.2.3 富氨基聚电解质的影响 |
4.3 聚多巴胺纳米颗粒稳定的微氧气泡的性能表征 |
4.3.1 尺寸及Zeta电位 |
4.3.2 结构形貌 |
4.3.3 稳定性 |
4.3.4 稳定机理 |
4.4 Pickering气泡在缺氧环境中的氧气输送 |
4.4.1 Pickering气泡在生理盐水中的氧气输送 |
4.4.2 Pickering气泡在动物静脉血中的氧气输送 |
4.4.3 Pickering气泡经超声触发的氧气快速释放 |
4.5 Pickering气泡的生物相容性及生物安全性评估 |
4.5.1 Pickering气泡的生物相容性 |
4.5.2 Pickering气泡的生物安全性 |
4.6 Pickering气泡在肿瘤治疗中的应用 |
4.6.1 Pickering气泡在体外改善肿瘤细胞缺氧微环境 |
4.6.2 Pickering气泡在动物体内的肿瘤治疗 |
4.7 本章小节 |
第5章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
作者简介 |
(5)超声界面波在充液双金属复合管道中的传播特性分析(论文提纲范文)
1 充液双金属复合管道的有限元建模 |
1.1 材料参数 |
1.2 仿真参数 |
1.2.1 激励信号 |
1.2.2 边界条件设置 |
1.2.3 有限元网格划分 |
1.2.4 多物理场选择和耦合 |
2 仿真结果与分析 |
2.1 超声界面波的传播特性分析 |
2.2 超声界面波的时域信号 |
2.3 仿真对比 |
(1)超声界面波在空的复合管道中的传播云图,如图5所示。 |
(2)在相同的位置采集空管道中超声界面波的时域信号,如图6所示。 |
2.4 液体类型对超声界面波的影响 |
3 结论 |
(6)基于横流断面的工业管道流量检测系统研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国内研究现状 |
1.2.2 国外研究现状 |
1.3 主要研究内容 |
1.4 章节安排 |
2 超声波测量原理及系统方案设计 |
2.1 超声波原理及研究方法 |
2.1.1 超声波收发原理及性质 |
2.1.2 射线声学 |
2.1.3 折射和反射 |
2.1.4 波型转换 |
2.2 超声波检测原理 |
2.2.1 超声波流量测量原理 |
2.2.2 超声波测距原理 |
2.2.3 飞行时间提取算法 |
2.2.4 超声波流体断面面积测量原理 |
2.3 系统总体方案设计 |
2.4 本章小结 |
3 系统方案仿真分析及软硬件总体设计 |
3.1 仿真分析 |
3.1.1 仿真软件及仿真模型 |
3.1.2 射线声学分析 |
3.1.3 超声时域显式分析 |
3.1.4 仿真分析结论 |
3.2 系统硬件框架 |
3.3 系统软件框架 |
3.4 本章小结 |
4 硬件系统设计 |
4.1 硬件总体方案分析 |
4.2 超声波换能器选型 |
4.3 超声波收发模块 |
4.3.1 超声波发射模块 |
4.3.2 超声波接收及信号预处理模块 |
4.4 信号调理转换模块 |
4.4.1 可变增益放大模块 |
4.4.2 两级放大模块 |
4.4.3 偏置A/D转换模块 |
4.5 核心控制模块 |
4.6 电源模块 |
4.7 本章小结 |
5 软件系统设计 |
5.1 下位机控制软件 |
5.1.1 STM32主控软件 |
5.1.2 FPGA控制软件 |
5.2 上位机人机交互软件 |
5.2.1 检测过程界面 |
5.2.2 结果可视化显示 |
5.3 本章小结 |
6 实验结果及分析 |
6.1 实验环境介绍 |
6.2 硬件软件独立测试 |
6.2.1 超声波收发电路测试 |
6.2.2 软件接收测试 |
6.3 系统整体测试 |
6.4 系统误差分析及解决方案 |
6.5 本章小结 |
7 总结展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
攻读硕士学位期间主要研究成果 |
(7)铺缝液体成型复合材料主要缺陷检测及识别研究(论文提纲范文)
学位论文数据集 |
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 铺缝液体成型复合材料介绍 |
1.2 铺缝液体成型复合材料的主要缺陷及其形成原因 |
1.3 复合材料缺陷的超声无损检测 |
1.3.1 复合材料无损检测方法简介 |
1.3.2 超声无损检测基本原理 |
1.3.3 孔隙缺陷的超声无损检测 |
1.4 复合材料缺陷的破坏检测 |
1.4.1 复合材料破坏检测方法介绍 |
1.4.2 孔隙形貌特征研究 |
1.5 本课题研究的主要内容 |
第二章 实验部分 |
2.1 实验用主要原辅材料 |
2.2 实验用主要仪器设备 |
2.3 试板的制备 |
2.3.1 铺缝液体成型复合材料的一般成型工艺流程 |
2.3.2 带分层缺陷试板的制备 |
2.3.3 孔隙缺陷试板的制备 |
2.4 测试表征 |
2.4.1 无损检测 |
2.4.2 孔隙形貌检测 |
第三章 结果与讨论 |
3.1 铺缝液体成型复合材料孔隙缺陷的形貌识别与研究 |
3.1.1 孔隙总体形貌特征 |
3.1.2 孔隙尺寸特征及其变化规律研究 |
3.1.3 孔隙形状特征及其变化规律研究 |
3.1.4 孔隙位置 |
3.1.5 孔隙方向 |
3.1.6 小结 |
3.2 铺缝液体成型复合材料缺陷的超声无损检测识别与研究 |
3.2.1 铺缝液体成型复合材料缺陷超声识别的理论分析 |
3.2.2 铺缝液体成型复合材料孔隙缺陷超声结果分析 |
3.2.3 铺缝液体成型复合材料孔隙率对超声衰减影响的研究 |
3.2.4 小结 |
第四章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
作者及导师简介 |
附件 |
(8)聚氨酯/黑磷纳米复合材料设计及其阻燃和光热蒸汽转化性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
缩略语中英文对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 黑磷纳米片的结构、制备与稳定化设计 |
1.2.1 黑磷的晶体结构 |
1.2.2 黑磷的电子结构 |
1.2.3 黑磷晶体的制备 |
1.2.4 黑磷纳米片的剥离方法 |
1.2.5 黑磷纳米片的稳定化设计 |
1.3 二维纳米片/聚合物基复合材料 |
1.3.1 二维纳米片/聚合物基复合材料的定义 |
1.3.2 二维纳米片/聚合物复合材料的制备 |
1.3.3 二维纳米片/聚合物复合材料的研究进展 |
1.4 黑磷纳米片/聚合物复合材料研究进展 |
1.5 本论文的研究目标、研究意义、研究思路和研究内容 |
1.5.1 研究目标 |
1.5.2 研究意义 |
1.5.3 研究思路与研究内容 |
参考文献 |
第二章 聚合型离子液体修饰黑磷纳米片增强聚氨酯树脂阻燃性能及机理研究 |
2.1 前言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 原料 |
2.2.2 块状BP晶体制备 |
2.2.3 BP纳米片的制备 |
2.2.4 离子液体功能化黑磷纳米片制备 |
2.2.5 TPU/IL-BP复合材料的制备 |
2.2.6 仪器与表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 离子液体功能化BP纳米片表征 |
2.3.2 界面相互作用力和机械性能 |
2.3.3 TPU/IL-BP复合材料的热稳定性 |
2.3.4 火灾危险性 |
2.3.5 阻燃机理 |
2.4 本章结论 |
参考文献 |
第三章 黑磷纳米片的可拆卸封装及其脱水炭化作用增强聚氨酯树脂的阻燃性能 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 原料 |
3.2.2 BP纳米片表面功能化涂层的形成和消除 |
3.2.3 TPU/DA-BP复合材料的制备 |
3.2.4 仪器与表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 表面功能化的形成和消除 |
3.3.2 DA-BP纳米片的疏水性和稳定性 |
3.3.3 TPU/DA-BP复合材料的断裂表面 |
3.3.4 TPU/DA-BP复合材料的热解行为 |
3.3.5 TPU/DA-BP复合材料的火灾安全性能 |
3.3.6 阻燃机理 |
3.4 本章结论 |
参考文献 |
第四章 石墨烯/黑磷纳米片分级结构构筑及其增强聚氨酯复合材料的阻燃性能 |
4.1 前言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 原料 |
4.2.2 三聚氰胺修饰石墨烯(GNS/MA)的制备 |
4.2.3 石墨烯/三聚氰胺/黑磷纳米片纳米杂化物的制备 |
4.2.4 TPU复合材料的制备 |
4.2.5 仪器与表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 GNS/MA/BP纳米杂化物的制备 |
4.3.2 TPU复合材料的热稳定性 |
4.3.3 TPU复合材料的火灾安全性 |
4.3.4 残炭分析 |
4.4 本章结论 |
参考文献 |
第五章 黑磷纳米片稳定性和阻燃效率的同步提升研究 |
5.1 引言 |
5.2 制备环境稳定的天然抗氧化剂功能化黑磷纳米片:同步提升聚氨酯复合材料的阻燃与毒性气体抑制性能 |
5.2.1 实验部分 |
5.2.2 结果与讨论 |
5.2.3 本节小结 |
5.3 黑磷纳米片疏水化构筑及其协效阻燃聚氨酯复合材料 |
5.3.1 实验部分 |
5.3.2 结果与讨论 |
5.3.3 本节小结 |
5.4 本章结论 |
参考文献 |
第六章 黑磷纳米片/聚氨酯复合泡沫的制备及光热蒸汽转化性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 基于层层自组装技术制备的黑磷纳米片/聚氨酯复合泡沫:新的太阳能光热蒸汽转化装置 |
6.2.1 实验部分 |
6.2.2 结果与讨论 |
6.2.3 本节小结 |
6.3 黑磷纳米片晶体缺陷对其太阳能光热蒸汽转化性能的影响 |
6.3.1 实验部分 |
6.3.2 结果与讨论 |
6.3.3 本节小结 |
6.4 本章总结 |
参考文献 |
第七章 全文总结、创新之处及进一步工作展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 本文的主要创新 |
7.3 本文的不足之处 |
7.4 下一步工作展望 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他科研成果 |
(9)体相微纳米气泡的生成及特性表征研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 微纳米气泡研究背景 |
1.1.1 宏观气泡和微纳米气泡 |
1.1.2 界面纳米气泡 |
1.1.3 体相纳米气泡 |
1.2 微纳米气泡的特性 |
1.3 微纳米气泡的生成技术 |
1.4 微纳米气泡技术在工程中的应用 |
1.5 研究目的及内容 |
2 基于超声技术的体相纳米气泡产生及特性研究 |
2.1 实验方法 |
2.1.1 实验试剂和仪器 |
2.1.2 实验样品制备 |
2.1.3 体相纳米气泡的制备 |
2.1.4 体相纳米气泡悬浮溶液的表征 |
2.2 实验结果与讨论 |
2.2.1 体相纳米气泡的生成 |
2.2.2 体相纳米气泡的稳定性 |
2.2.3 超声时间和超声功率对体相纳米气泡粒径分布的影响 |
2.2.4 溶液pH对体相纳米气泡粒径分布的影响 |
2.2.5 离子浓度对体相纳米气泡粒径分布的影响 |
2.2.6 SDS浓度对体相纳米气泡的影响 |
2.3 本章小结 |
3 微纳米气泡曝气器产生体相微纳米气泡及特性研究 |
3.1 实验方法 |
3.1.1 实验试剂和仪器 |
3.1.2 实验样品制备 |
3.1.3 微纳米气泡的制备 |
3.1.4 体相微纳米气泡粒径和ζ电位的测定方法 |
3.2 实验结果与讨论 |
3.2.1 微纳米气泡的生成 |
3.2.2 微纳米气泡粒径分布研究 |
3.2.3 微纳米气泡的稳定性 |
3.2.4 微纳米气泡表面电荷研究 |
3.3 本章小结 |
4 微纳米曝气产生·OH的定量检测研究 |
4.1 实验方法 |
4.1.1 实验试剂和仪器 |
4.1.2 实验样品制备 |
4.1.3 电子顺磁共振定量检测·OH |
4.1.4 实验过程 |
4.2 实验结果与讨论 |
4.2.1 超声对微纳米曝气产生·OH浓度的影响 |
4.2.2 O_2对微纳米曝气产生·OH浓度的影响 |
4.3 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(10)超声场可视化与CFRP的缺陷类型判别方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 选题意义及背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 超声场仿真研究现状 |
1.2.2 缺陷类型判别研究现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
第二章 超声场可视化 |
2.1 反射折射系数与检测入射角关系 |
2.2 基于多元高斯声束模型的声场仿真 |
2.2.1 单层介质中的高斯声束模型 |
2.2.2 双层介质中的高斯声束模型 |
2.2.3 基于多元高斯声束模型的声场仿真 |
2.3 本章小结 |
第三章 基于U-1DCNN的 CFRP缺陷类型自动判别 |
3.1 一维卷积神经网络 |
3.2 CFRP缺陷分类的U-1DCNN结构 |
3.3 基于U-1DCNN的缺陷分类实验 |
3.3.1 样本采集及数据集建立 |
3.3.2 实验内容 |
3.3.3 实验结果与分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于U2-1DCNN的 CFRP缺陷分类实验 |
4.1 CFRP缺陷分类的U2-1DCNN结构 |
4.2 基于U2-1DCNN的缺陷分类实验 |
4.2.1 缺陷分类实验内容及结果分析 |
4.2.2 缺陷分类模型的特征可视化分析 |
4.3 缺陷分类模型交互界面设计 |
4.3.1 交互界面设计 |
4.3.2 各模块介绍 |
4.4 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
四、超声液体界面检测(论文参考文献)
- [1]石墨烯纳米结构的光热转换机理与界面能质传输特性及太阳能热局域化应用[D]. 吴声豪. 浙江大学, 2021
- [2]液体电介质局部放电声发射非本征光纤法-珀传感器[D]. 陈起超. 哈尔滨理工大学, 2021(01)
- [3]密闭盒体内液位的超声检测模型及技术研究[D]. 马玉圣. 浙江大学, 2021(01)
- [4]纳米颗粒稳定的Pickering乳液和气泡的制备与研究[D]. 孙竹. 浙江大学, 2021(09)
- [5]超声界面波在充液双金属复合管道中的传播特性分析[J]. 孔令天,李兵,张云飞,李明航,王家琪. 科学技术与工程, 2021(09)
- [6]基于横流断面的工业管道流量检测系统研究[D]. 李溪敏. 西安理工大学, 2020(01)
- [7]铺缝液体成型复合材料主要缺陷检测及识别研究[D]. 李红强. 北京化工大学, 2020(02)
- [8]聚氨酯/黑磷纳米复合材料设计及其阻燃和光热蒸汽转化性能研究[D]. 蔡炜. 中国科学技术大学, 2020
- [9]体相微纳米气泡的生成及特性表征研究[D]. 李永健. 西安建筑科技大学, 2020(01)
- [10]超声场可视化与CFRP的缺陷类型判别方法研究[D]. 赵婉婷. 中国民航大学, 2020(01)