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道路强度检测论文选题

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道路强度检测论文选题

城市轨道交通是运输工程学中的一个分支,涉及到道路工程、汽车工程、城市规划、社会学、经济学等多类学科,所以该专业论文的选题其实非常广泛,学术堂外大家带来了最新的“城市轨道交通论题目”,供大家进行参考:1、公路建设项目后评价理论研究2、基于集成神经网络的城市道路交通流量融合预测研究3、综合交通运输系统理论分析4、城市道路交通状态判别及拥挤扩散范围估计方法研究5、基于CIC的轨道交通建设工程集成管理研究6、城市轨道交通工程施工方风险认知研究7、基于出行特征的交通工程设计研究8、重大交通工程项目经济领域社会稳定风险评估方法研究9、地下轨道交通工程抗震设防要求确定方法研究10、基于多维矩阵WBS的城市轨道交通项目集成管理研究11、轨道交通工程绿色施工与清洁生产研究12、宁波轨道交通工程结构混凝土耐久性质量控制管理研究13、天津地下交通工程混凝土墙耐久性研究14、国内轨道交通驾驶室人机工程设计研究15、基层质监机构的交通工程质量监督机制研究

道路桥梁,一般由路基、路面、桥梁、隧道工程和交通工程设施等几大部分组成。下面是我精心推荐的一些道路桥梁工程技术论文题目,希望你能有所感触! 道路桥梁工程技术论文题目篇一 1、论石灰土稳定天然砂砾路面基层的应用 2、二灰碎石基层的施工及质量控制 3、公路路堑边坡防护技术研究 4、强法处理湿陷性黄土路基工艺 5、浅谈高等级公路沥青砼路面机械化施工的几个方面 6、沥青混凝土混合料的组成设计 7、沥青混凝土场拌质量控制 8、石灰稳定的施工与病害防治 9、冲击压实技术在路基工程中的应用 10、浅析场拌二灰砂砾参破碎砾石质量控制 11、骨架密实型二灰碎石基层修筑技术研究 12、水泥稳定碎石基层收缩裂缝防治 13、解决高速公路桥头跳车的理论与施工 14、公路桥面铺装早期破坏原因及治理方法 15、市政工程现场施工与质量管理 16、关于风积沙路基施工的论述 17、论改性沥青路面施工技术 18、石质路堑路床整修带来的思考 19、二灰土底基层的施工 20、二灰碎石基层的施工 21、市政道路工程质量通病及防治 22、土工合成材料的应用 23、土方量计算方法 24、高填方路基沉降变形规律研究 25、公路路基压实质量控制 26、公路路基沉陷的处理技术 27、软土地基的加固措施 28、浅谈填石路堤的施工技术 29、路拌法水泥石灰综合稳定土的施工质量控制 30、SMA混合料的施工质量控制 31、粉喷桩在高填方软土地基中的应用 32、公路边坡植被防护技术 33、浅析滑坡形成机理及防治措施 34、大孔隙沥青混凝土路面 35、农村公路薄层水泥混凝土路面探析 36、喷播边坡防护技术初探 道路桥梁工程技术论文题目篇二 道路桥梁工程检测技术 摘要:道路桥梁工程检测技术的应用和探索,不仅能够起到保证桥梁运行安全、延长桥梁使用寿命的作用,还能通过对桥梁病害的及早发现,规避因整顿大修、关闭交通所带来的重大损失。介绍道路桥梁外观病害分析方法,总结几种道路桥梁的检测技术,可为相关检测工作提供参考。 关键词:道路桥梁 检测技术 外观检测 0、引言 近几年来,受车祸、超载和养护不当等人为因素,以及地震、洪水等自然因素的影响,道路桥梁出现了各种各样的关于其结构损伤、病害的问题,缩短了其使用寿命,为保证道路桥梁的运营安全,需要对其进行检测。道路桥梁检测技术应运而生,并快速发展起来。 1、当前道路桥梁在使用中常出现的问题 道路桥梁在使用过程中会出现各种问题, 导致道路桥梁的安全性遭到破坏。 当前, 道路桥梁病害原因大致分为以下几类: a) 缺乏科学合理的设计方案, 导致不明确的工程施工规划; b)在道路桥梁试运行期间或者试运行以后, 道路桥梁出现比较严重的病害, 从而在很大程度上影响道路桥梁的承载能力; c)道路桥梁在施工过程中 ,没有按照规范进行, 导致施工质量较差, 使工程完工时没有达到工程预先的设计要求; d)有些桥梁在施工建设时的施工质量比较好, 在试运行期间也达到了良好的状态要求, 但是在运行一段时间以后桥梁的承载能力达不到要求; e)对于大跨度桥梁的检测工作可能会存在检测不到位现象, 导致桥梁出现安全隐患, 这类桥梁需要更加高深的检测技术, 而现阶段我国的检测方式还不能达到要求。 2、道路桥梁外观病害分析法 根据部位逐一进行检测 道路桥梁的结构组成可以分为上部、 下部以及其余附属结构。 鉴于不同的结构部位有不同的受力特征, 不同部位也会发生具有一些共性的病害, 对于出现的非常规病害, 检测人员要仔细 研究其病害发生原因, 同时按照不同部位发生的病害程度进行相应的质量评估, 然后更换损坏部件以维持正常运行。 根据受力特征确定检测重点 通常情况下, 可以根据桥梁的类型确定检测重点, 这些重点主要集中在跨中区域的裂缝、 剪力缝、 挠度、 桥梁主梁连接部位的安全情况以及道路桥梁的外观质量等。 对材料特性进行检测调查 随着新技术、 新产品的不断发展和桥梁结构日益多样化, 越来越多的材料和设计应用到桥梁的结构建设中来, 其中使用最广的仍然是钢筋和混凝土结构。 其中钢筋的强度常常是以设计施工中的相关资料为依据的, 检测人员如果发现钢筋质量出现问题或者资料不明确, 在施工前要采取一定的措施进行相关问题的材料试验。 内部缺陷检测 在道路桥梁的混凝土构架中, 常常出现碎裂、 蜂窝、 分层、环境侵蚀以及钢筋锈蚀等缺陷, 如果单单靠外观检测不能及时发现这些缺陷, 因此要借助于其他的检测技术进行相关检测。 当前常用的桥梁检测方法有雷达检测技术、 声波检测法以及超声波探伤法。 结构性能检测 在完成道路桥梁进行整体评价以后, 要根据相关的技术规范进行相应的验算工作, 在验算过程中的相关技术参数要以实际桥梁为准。 验算完成后, 对于未达到规范要求的桥梁可以考虑重建, 对于相对可以利用的可以进行更深一步的鉴定检测。 桥梁钢筋锈蚀测评 由于混凝土的密实度、 碳化深度、 含水量以及保护层厚度不足或者开裂损伤等原因而导致钢筋锈蚀的, 可以通过外观检测、敲击检查等简单易行的操作对钢筋锈蚀程度进行检测。 3、道路桥梁检测技术 超声波检测技术 超声法检测道路桥梁缺陷的基本原理是利用超声波检测仪以及声波换能器, 测量并分析超声脉冲在道路桥梁中的传播速度、波幅、 主频率等参数, 然后以这些参数以及相应的变化为依据,判断道路桥梁出现的缺陷。 地质雷达检测技术 地质雷达技术又称探测雷达技术, 是一种高精度、 无损检测、 直观、 经济快速的高科技检测技术。 该技术主要通过地质雷达向物体内部发射高频电磁波,然后接受由物体产生的相应反射来判断物体内部的情况。 地质雷达技术是一项精度较高的物理探测技术, 主要应用于工程地质、地基工程、 文物考古、 道路桥梁以及混凝土结构探伤等检测领域。 利用地质雷达仪器进行检测的主要流程为: a)检测人员利用笔记本电脑对控制单元发出指令信息; b) 控制单元在接受指令以后, 向发射天线和接收天线发射出信号; c)当发射触发信号以后, 向地面发射高频电磁波; d)当探测位置为不均匀介质时, 电磁波就会遇到不同电性的目标和界面, 导致部分电磁波被反射回地面, 然后接收天线接收信号, 并以数据的形式传到控制单元, 返回到笔记本中, 以图像的形式显现出来; e) 通过对图像进行分析处理, 就可以检测出被检测物的内部情况。 声发射法检测技术 由于材料内部结构不均匀或者存在不同性质的缺陷, 局部应力的集中会导致不稳定的应力分布, 材料在产生裂缝、 发生塑性变形以及断裂过程中, 会释放出部分应力, 使之以应力波的形式向四周扩散, 即为声发射。 道路桥梁中的混凝土结构在荷载作用下发生变形, 当变形超出设计要求时, 就会出现裂纹,以波的形式释放能量。 运用声发射法对道路桥梁进行检测时, 将声发射器放置在需要检测的部位, 通过检测不同位置收到的声波时间差, 就可以明确缺陷的发生位置。 运用声波发射法进行检测可以详细、 准确、 快速地了解桥梁内部结构的变化。 在分析研究缺陷位置以后, 裂纹的种类、大小、 开裂速度等都可以比较详细地分析出来。 由于此种检测方法容易受到周围噪声的影响, 会导致检测精度的下降; 另一方面, 此种方法是利用道路桥梁内部缺陷,因此可以进行连续的动态检测。 冲击回波法检测技术 冲击回波法检测技术是检测仪器通过机械冲击器向被检测物体表面发送应力脉冲波, 当压缩波在物体内传播遇到内部缺陷时, 冲击波就不能穿透而发生反射, 当波速固定且选择正确的冲击器时, 就可以通过测试准确地测得缺陷位置, 即便没有缺陷也可以测得物体的厚度。 冲击回波法检测技术常为单面反射测试技术, 在检测完一点以后就可以判断出此处是否有损伤, 因此该方法具有方便、 快捷, 测试结果比较直观的优点。此方法广泛应用于道路桥梁混凝土或者混凝土结构内部裂纹等缺陷的测定。 另一方面, 此种方法虽然检测简单, 但属于单点测量, 其检测的结果存在不全面的缺点, 实际应用也比较少。 红外热像检测技术 红外线热像检测技术就是运用红外线热像探测仪器检测物体各部分发出的红外线能量, 然后根据物体表面温度场分布情况,直观地显示物体材料及结构上存在的不连续缺陷。 红外热像检测技术是非接触性无损检测技术。 红外热像检测技术具有以下优点: a)红外热像检测技术的探测焦距可以从20cm到无穷远, 因此更加适合具有非接触性及大范围性无损检测; b)红外热像探测仪只对红外线产生反应, 因此只要道路桥梁的温度高于零度, 就可以用红外热像检测技术进行检测; c)由于红外热像检测仪可以取得很高的检测精度, 其温度分辨率可以达到℃; d)检测模式更加灵活, 其摄像速度从1~30帧/s之间变化, 既适合静态检测又适合动态检测。 4、结语 对于道路桥梁进行相关内容的检测已经成为了目前道路桥梁日常维护管理过程中重要的组成部分之一。所以必须建立一套适用于道路桥梁试验相关的检测系统,并且实现对道路桥梁使用安全有效的保障,并且还需要具有一定的系统性以及智能化,这样就要求了相关的工作人员本身必须拥有较为丰富的实践经验,与此同时还必须对相关的理论知识有一个详细的了解,积极有效地将理论实际进行有效的集合,并且对每一项具体的检测数据进行有效地获取、分析,并且对整个道路桥梁进行准确细致的评估,同时及时有效地将安全隐患进行消除。 看了“道路桥梁工程技术论文题目”的人还看: 1. 道路桥梁工程技术论文 2. 道路桥梁工程论文 3. 道路桥梁施工技术论文 4. 道路桥梁工程检测技术论文 5. 道路桥梁论文范文

路基路面病害科学检测与养护措施论文

摘要 :首先介绍了高速公路路基路面普遍的病害。随后就高速公路路基路面病害问题的检测技术展开探讨,包括检测原则、选择检测技术、检测技术种类。重点分析了高速公路路面路基病害的预防养护措施,如路基、路面早期病害的原因和表现以及高速公路预防和养护措施。结论证实,要运用科学的检测技术,在高速公路施工结束早期及早检测出存在的病害问题,找出问题并进行及时的预防养护,保证高速公路施工符合建设要求。

关键词 :高速公路;路基路面病害;科学检测;预防养护

1高速公路路基路面普遍的病害

车辙损害

车辙损害是高速公路路面常见的病害情况,主要特点是路面具有明显的车辙痕迹,还有的发生明显的凹陷,导致发生车辙损害的原因有两个。第一是路面材料不耐高温,在夏季日晒情况下路面会变软,从而导致车辙出现。第二原因是车辆超载,当车辆载荷过大超出路基承载范围,就会发生路面沉降,导致车辙出现。

结构性破坏

高速公路发生结构破坏具有多种表现,包括网状裂纹、横裂纹等种类。引发高速公路出现结构破坏的原因非常多,可以总结为三种。一是高速公路受到外部水体侵蚀,对材料结构造成破坏,引发结构破坏。二是路面防水层性能比较低,不能起到很好的防水效果,雨水冲刷后破坏了公路结构。三是没有很好的养护管理,外界温度会影响混凝土收缩变化,最终导致裂缝出现。

沉降不均

高速公路建设中非常容易出现沉降不均,这个问题很难处理。导致沉降不均的原因非常多。施工方面的因素是,路基碾压施工不够合理,没有达到设计标准。此外,路基施工材料填筑不合格,压缩系数及路基设计都有偏差,这样都引发了沉降出现。施工以外的因素包括,没有勘察好施工地质条件,导致发生沉降隐患。

2高速公路路基路面病害问题的检测技术

检测原则

对高速公路定期检测可以全面了解公路的情况,做好公路的全面诊断。为了全方面检测公路病害情况,要制定科学化的检测流程,进行科学化的检测,才能获得准确的检测结果并制定出相应的解决方法。及时检测路基路面的病害问题,可以促进高速公路的使用和发展。检测时,要遵循相关的原则开展,主要有:一,确保检测结果准确无误。对病害进行检测是为了及时发现高速公路路基路面存在的不同质量问题,尽快消除隐患,提高高速公路安全性。二,确保检测高效。检测病害问题时,一般是在公路施工结束后进行,还有的在正式运营后。当公路通车运营后,进行病害检测会对正常交通造成影响,所以需要提高检测工作的效率,可以在短时间内就完成工作,恢复正常运营。三,要确保病害检测具有经济性。经济性指的是,在一定成本下,能够进行高质量的检测,避免浪费。四,要遵循针对性检测原则。在高速公路路基路面进行全面检测的同时,还要做好针对性的检测。检测过程中有针对性和目的性,既可以缩短公路检测时间,又可以节省公路检测中的人力和物力。因此遵照针对性原则,可以显著提升检测效率,还能做到有针对性。比如在卡车经常路过的路段进行针对性检测,可以及时发现由于重载负荷引起的路基路面病害,这就要配合交警部门严格查处违法超载车辆,由于连年超载会导致高速公路发生严重损害,必须技术加以维护。

选择检测技术

对高速公路路基路面病害检测要运用多种检测技术,在不同条件下,选择的检测技术是各不相同的。所以,要针对高速公路具体的病害问题,采取恰当的检测技术。当路面发生病害不会影响到正常交通的时候,可以采用无损检测全面检查路面,一旦发现问题要及时处理。如果高速公路路面发生大面积损害,首先要采用无损检测技术,但如果不能达到检测效果,就要采用破坏性的检测技术。例如,对路面网状裂缝进行检测时,因为其是受到外界很大的`载荷,对周围环境和交通都会造成很大影响。在这种条件下,就要选择使用破坏性的检测方法,通常采用钻芯取样。当路面遭受的破坏比较大,对交通造成影响时,只能挖除路面,检测路基的情况,才能发现病害原因。

检测技术种类

检测高速公路路基路面病害是一个重要工作,检测内容主要有弯沉检测、平整度检测、摩擦系数检测、路面破损检测和裂缝检测等。用于检测的技术主要包括:雷达探地检测技术、声波检测技术、EH-4连续电导率检测和可控源高分辨地震波检测等。弯沉检测指的是对路基路面出现的沉降和沉降引发的弯曲情况进行检测。平整度检测是对路面平整情况进行检测,它关系到车辆行驶的舒适度。裂缝检测指的是检测路面裂缝引发的原因。以上的检测技术,它们的检测原理是非常不同的,例如雷达探地检测法使用雷达检测路面存在的缺陷;声波探测法通过发出声波对路面病害进行检测。针对不同病害形式,要根据不同表现采取相应的检测,从而保证检测结果的准确和高效。

3高速公路路面路基病害的预防养护措施

路基早期病害的原因和表现

路基是高速公路重要构成部分,一旦路基出现病害会直接影响到公路的整体质量,造成严重的后果。根据调查,路基早期病害表现有非常多类型,会引发行车的安全事故。首先,路基压实度不够高。这会导致路面沉降和路基发生破坏的连锁反应,特别是纵向压实度不够高,路面会出现纵向裂纹。其次经常存在桥头跳车的情况。桥头跳车的出现原因是,由于地基沉降不均匀,使得桥面和路面连接缝位置有了高度差,当车辆通过此高度差的时候就会出现跳车的情况。最后是水破坏问题。水破坏会使路基发生损坏,导致路基质量下降。在一些路段,由于地理的原因,水的流速非常大,会对路基材料进行冲刷,还有的会出现洪水冲刷路基。

路面早期病害的表现

和路基的问题相比,路面具有更加多样的问题。路面早期的病害包括变形破坏、沉降破坏和松散破坏等问题。这些不同的病害相互间既有不同之处,也有内在的联系。针对变形破坏和沉降破坏,这两种病害的表现特点是一样的,还有的时候沉降破坏会导致变形破坏。松散破坏的原因是施工导致的问题,当车辆碾压后,会发生松散破坏,造成车辙、裂纹等问题。

高速公路预防和养护措施

不管是路基病害还是路面病害,当发生早期病害的时候,要及时开展预防养护措施,从而尽快消除问题,确保高速公路施工质量。进行路面预防养护时,先要翻修破损的路面,进行翻修后使公路能够符合通行的要求。比如某地的部分高速公路,在2016年翻修过一次,增强了整体道路质量。另外还要修补破坏不严重的路面。在某个高速路段,落石砸在了路面上,对部分路段造成了不同程度的损害,采用混凝土修补后,使路面满足了高速公路的设计要求。最后,还要对路面裂缝进行处理。当路面出现裂缝时,要找出裂缝的原因,制定针对裂缝的解决对策。比如,当裂缝宽度在2mm以下时,可以使用灌浆法,使用环氧树脂进行填补。一旦裂缝在10mm以上就要进行开挖,安置钢筋架,把环氧树脂灌注在里面,最后使用混凝土抹平。路基预防养护措施为,先要增强桩基,特别是桥梁部分的桩基,采用有效的桩基施工,避免造成沉降。另外,还要加强路基碾压施工,合理制定碾压次数,进行均匀碾压、多次碾压,保证路基材料密实度符合要求,最终保证高速公路在使用过程中不会发生沉降。

4结语

高速公路在施工中,路基路面是重点和难点部分,在施工刚结束的早期阶段,极易存在很多病害问题,比如裂纹、车辙和沉降等问题。这些病害虽然在一段时间内不能影响到整体高速公路的使用性能,但是会大大降低局部路段的行车安全和质量。所以要运用科学的检测技术,在高速公路施工结束早期及早检测出存在的病害问题,及时找出问题并进行及时的预防养护,保证高速公路施工符合建设要求。

参考文献:

[1]张喆,席进.复工续建高速公路路基路面特殊问题及其处理措施研究[J].工程与建设,2014(4):531-532,547.

[2]张通贤.公路路基路面早期病害检测及处治技术[J].交通世界(建养机械),2014(8):114-115.

[3]刘海燕.高速公路路基路面病害检测技术的合理选择[J].科技创新与应用,2013(31):197

[4]郭豪.高速公路路基路面病害的科学检测及预防养护[J].山西建筑,2015(30):140-142.

[5]何光兵.高速公路沥青路面预防性养护研究[D].西安:长安大学,2012.

[6]鲍晓军.高速公路路基路面病害科学检测与预防养护研究[D].长沙:长沙理工大学,2008.

公路检测论文道路检测论文

道路桥梁,一般由路基、路面、桥梁、隧道工程和交通工程设施等几大部分组成。下面是我精心推荐的一些道路桥梁工程技术论文题目,希望你能有所感触! 道路桥梁工程技术论文题目篇一 1、论石灰土稳定天然砂砾路面基层的应用 2、二灰碎石基层的施工及质量控制 3、公路路堑边坡防护技术研究 4、强法处理湿陷性黄土路基工艺 5、浅谈高等级公路沥青砼路面机械化施工的几个方面 6、沥青混凝土混合料的组成设计 7、沥青混凝土场拌质量控制 8、石灰稳定的施工与病害防治 9、冲击压实技术在路基工程中的应用 10、浅析场拌二灰砂砾参破碎砾石质量控制 11、骨架密实型二灰碎石基层修筑技术研究 12、水泥稳定碎石基层收缩裂缝防治 13、解决高速公路桥头跳车的理论与施工 14、公路桥面铺装早期破坏原因及治理方法 15、市政工程现场施工与质量管理 16、关于风积沙路基施工的论述 17、论改性沥青路面施工技术 18、石质路堑路床整修带来的思考 19、二灰土底基层的施工 20、二灰碎石基层的施工 21、市政道路工程质量通病及防治 22、土工合成材料的应用 23、土方量计算方法 24、高填方路基沉降变形规律研究 25、公路路基压实质量控制 26、公路路基沉陷的处理技术 27、软土地基的加固措施 28、浅谈填石路堤的施工技术 29、路拌法水泥石灰综合稳定土的施工质量控制 30、SMA混合料的施工质量控制 31、粉喷桩在高填方软土地基中的应用 32、公路边坡植被防护技术 33、浅析滑坡形成机理及防治措施 34、大孔隙沥青混凝土路面 35、农村公路薄层水泥混凝土路面探析 36、喷播边坡防护技术初探 道路桥梁工程技术论文题目篇二 道路桥梁工程检测技术 摘要:道路桥梁工程检测技术的应用和探索,不仅能够起到保证桥梁运行安全、延长桥梁使用寿命的作用,还能通过对桥梁病害的及早发现,规避因整顿大修、关闭交通所带来的重大损失。介绍道路桥梁外观病害分析方法,总结几种道路桥梁的检测技术,可为相关检测工作提供参考。 关键词:道路桥梁 检测技术 外观检测 0、引言 近几年来,受车祸、超载和养护不当等人为因素,以及地震、洪水等自然因素的影响,道路桥梁出现了各种各样的关于其结构损伤、病害的问题,缩短了其使用寿命,为保证道路桥梁的运营安全,需要对其进行检测。道路桥梁检测技术应运而生,并快速发展起来。 1、当前道路桥梁在使用中常出现的问题 道路桥梁在使用过程中会出现各种问题, 导致道路桥梁的安全性遭到破坏。 当前, 道路桥梁病害原因大致分为以下几类: a) 缺乏科学合理的设计方案, 导致不明确的工程施工规划; b)在道路桥梁试运行期间或者试运行以后, 道路桥梁出现比较严重的病害, 从而在很大程度上影响道路桥梁的承载能力; c)道路桥梁在施工过程中 ,没有按照规范进行, 导致施工质量较差, 使工程完工时没有达到工程预先的设计要求; d)有些桥梁在施工建设时的施工质量比较好, 在试运行期间也达到了良好的状态要求, 但是在运行一段时间以后桥梁的承载能力达不到要求; e)对于大跨度桥梁的检测工作可能会存在检测不到位现象, 导致桥梁出现安全隐患, 这类桥梁需要更加高深的检测技术, 而现阶段我国的检测方式还不能达到要求。 2、道路桥梁外观病害分析法 根据部位逐一进行检测 道路桥梁的结构组成可以分为上部、 下部以及其余附属结构。 鉴于不同的结构部位有不同的受力特征, 不同部位也会发生具有一些共性的病害, 对于出现的非常规病害, 检测人员要仔细 研究其病害发生原因, 同时按照不同部位发生的病害程度进行相应的质量评估, 然后更换损坏部件以维持正常运行。 根据受力特征确定检测重点 通常情况下, 可以根据桥梁的类型确定检测重点, 这些重点主要集中在跨中区域的裂缝、 剪力缝、 挠度、 桥梁主梁连接部位的安全情况以及道路桥梁的外观质量等。 对材料特性进行检测调查 随着新技术、 新产品的不断发展和桥梁结构日益多样化, 越来越多的材料和设计应用到桥梁的结构建设中来, 其中使用最广的仍然是钢筋和混凝土结构。 其中钢筋的强度常常是以设计施工中的相关资料为依据的, 检测人员如果发现钢筋质量出现问题或者资料不明确, 在施工前要采取一定的措施进行相关问题的材料试验。 内部缺陷检测 在道路桥梁的混凝土构架中, 常常出现碎裂、 蜂窝、 分层、环境侵蚀以及钢筋锈蚀等缺陷, 如果单单靠外观检测不能及时发现这些缺陷, 因此要借助于其他的检测技术进行相关检测。 当前常用的桥梁检测方法有雷达检测技术、 声波检测法以及超声波探伤法。 结构性能检测 在完成道路桥梁进行整体评价以后, 要根据相关的技术规范进行相应的验算工作, 在验算过程中的相关技术参数要以实际桥梁为准。 验算完成后, 对于未达到规范要求的桥梁可以考虑重建, 对于相对可以利用的可以进行更深一步的鉴定检测。 桥梁钢筋锈蚀测评 由于混凝土的密实度、 碳化深度、 含水量以及保护层厚度不足或者开裂损伤等原因而导致钢筋锈蚀的, 可以通过外观检测、敲击检查等简单易行的操作对钢筋锈蚀程度进行检测。 3、道路桥梁检测技术 超声波检测技术 超声法检测道路桥梁缺陷的基本原理是利用超声波检测仪以及声波换能器, 测量并分析超声脉冲在道路桥梁中的传播速度、波幅、 主频率等参数, 然后以这些参数以及相应的变化为依据,判断道路桥梁出现的缺陷。 地质雷达检测技术 地质雷达技术又称探测雷达技术, 是一种高精度、 无损检测、 直观、 经济快速的高科技检测技术。 该技术主要通过地质雷达向物体内部发射高频电磁波,然后接受由物体产生的相应反射来判断物体内部的情况。 地质雷达技术是一项精度较高的物理探测技术, 主要应用于工程地质、地基工程、 文物考古、 道路桥梁以及混凝土结构探伤等检测领域。 利用地质雷达仪器进行检测的主要流程为: a)检测人员利用笔记本电脑对控制单元发出指令信息; b) 控制单元在接受指令以后, 向发射天线和接收天线发射出信号; c)当发射触发信号以后, 向地面发射高频电磁波; d)当探测位置为不均匀介质时, 电磁波就会遇到不同电性的目标和界面, 导致部分电磁波被反射回地面, 然后接收天线接收信号, 并以数据的形式传到控制单元, 返回到笔记本中, 以图像的形式显现出来; e) 通过对图像进行分析处理, 就可以检测出被检测物的内部情况。 声发射法检测技术 由于材料内部结构不均匀或者存在不同性质的缺陷, 局部应力的集中会导致不稳定的应力分布, 材料在产生裂缝、 发生塑性变形以及断裂过程中, 会释放出部分应力, 使之以应力波的形式向四周扩散, 即为声发射。 道路桥梁中的混凝土结构在荷载作用下发生变形, 当变形超出设计要求时, 就会出现裂纹,以波的形式释放能量。 运用声发射法对道路桥梁进行检测时, 将声发射器放置在需要检测的部位, 通过检测不同位置收到的声波时间差, 就可以明确缺陷的发生位置。 运用声波发射法进行检测可以详细、 准确、 快速地了解桥梁内部结构的变化。 在分析研究缺陷位置以后, 裂纹的种类、大小、 开裂速度等都可以比较详细地分析出来。 由于此种检测方法容易受到周围噪声的影响, 会导致检测精度的下降; 另一方面, 此种方法是利用道路桥梁内部缺陷,因此可以进行连续的动态检测。 冲击回波法检测技术 冲击回波法检测技术是检测仪器通过机械冲击器向被检测物体表面发送应力脉冲波, 当压缩波在物体内传播遇到内部缺陷时, 冲击波就不能穿透而发生反射, 当波速固定且选择正确的冲击器时, 就可以通过测试准确地测得缺陷位置, 即便没有缺陷也可以测得物体的厚度。 冲击回波法检测技术常为单面反射测试技术, 在检测完一点以后就可以判断出此处是否有损伤, 因此该方法具有方便、 快捷, 测试结果比较直观的优点。此方法广泛应用于道路桥梁混凝土或者混凝土结构内部裂纹等缺陷的测定。 另一方面, 此种方法虽然检测简单, 但属于单点测量, 其检测的结果存在不全面的缺点, 实际应用也比较少。 红外热像检测技术 红外线热像检测技术就是运用红外线热像探测仪器检测物体各部分发出的红外线能量, 然后根据物体表面温度场分布情况,直观地显示物体材料及结构上存在的不连续缺陷。 红外热像检测技术是非接触性无损检测技术。 红外热像检测技术具有以下优点: a)红外热像检测技术的探测焦距可以从20cm到无穷远, 因此更加适合具有非接触性及大范围性无损检测; b)红外热像探测仪只对红外线产生反应, 因此只要道路桥梁的温度高于零度, 就可以用红外热像检测技术进行检测; c)由于红外热像检测仪可以取得很高的检测精度, 其温度分辨率可以达到℃; d)检测模式更加灵活, 其摄像速度从1~30帧/s之间变化, 既适合静态检测又适合动态检测。 4、结语 对于道路桥梁进行相关内容的检测已经成为了目前道路桥梁日常维护管理过程中重要的组成部分之一。所以必须建立一套适用于道路桥梁试验相关的检测系统,并且实现对道路桥梁使用安全有效的保障,并且还需要具有一定的系统性以及智能化,这样就要求了相关的工作人员本身必须拥有较为丰富的实践经验,与此同时还必须对相关的理论知识有一个详细的了解,积极有效地将理论实际进行有效的集合,并且对每一项具体的检测数据进行有效地获取、分析,并且对整个道路桥梁进行准确细致的评估,同时及时有效地将安全隐患进行消除。 看了“道路桥梁工程技术论文题目”的人还看: 1. 道路桥梁工程技术论文 2. 道路桥梁工程论文 3. 道路桥梁施工技术论文 4. 道路桥梁工程检测技术论文 5. 道路桥梁论文范文

高压旋喷桩在道路软基处理中的应用摘 要:在津沽改线下穿通道的U15-U18段及搭板处,因按照原计划用于加强软土地基承载力的深层水泥搅拌桩机具过高,容易使机具与其上的高压线发生电击事故而在施工中无法得到实施,所以此段变更为高压旋喷桩。本文结合工程实例,分别从工作机理、施工流程、和质量检验三个方面对高压旋喷桩做了阐述。关键词:软土地基处理,高压旋喷桩,质量控制1、工程简介津沽该线下穿通道工程全长440米,宽为米,其中U型槽的JK3+¬— JK3+的范围内,道路中心线两侧上方有110KV高压线干扰,所以此段由原来的深层水泥搅拌桩变更为高压旋喷桩。此段旋喷桩设计桩长10—15 米,设计桩径600mm,梅花形布置,桩距米,总根数为668根,总米数为米,从2009年11月8日始到2009年11月19日止,历时12天,工后检验效果理想。2、高压旋喷桩概述.概念:高压旋喷桩是高压喷射注浆法处理地基中的一种,是利用钻孔设备,把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴,置入土层预定深度后,用高压泥浆泵等装置,以20Mpa左右的压力把预先制备好的水泥、水玻璃等材料作为主固化剂的浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体,同时借助注浆管的旋转和提升运动,使浆液把从土体上崩落下来的土搅拌混合,经一定时间的凝固,便在土中形成圆柱状的具有一定强度和抗渗能力的固结体,从而使地基承载力得到加强的一种工程方法。. 加固机理:高压喷射注浆是利用工程钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置,以高压设备使浆液成为20Mpa左右的高压流从喷嘴里喷射出来,冲击破坏土体,当能量大、速度快和呈脉动状的喷射流的动压超过土体结构强度时,土料便从土体剥落下来,高压流切割搅碎的土层,呈颗粒状分散,一部分被浆液和水带出钻孔,另一部分则与浆液搅拌混合,随着浆液的凝固,组成具有一定强度和抗渗能力的固结体,当喷射流以360°旋转、自下而上喷射提升时,固结体的截面形状为圆形即称为旋喷。在钻机的钻杆最前端设置一个高压液体喷射装置,当钻机把该高压喷射装置送到土层预定深度时,通过高压泵向钻杆中心孔连续输送高压水泥浆液,高压水泥浆液即通过喷射装置中的喷嘴小孔喷入钻杆周围的砂层、土层及砂土层,与此同时钻机带动钻杆缓慢旋转并提升使喷嘴缓慢螺旋上升,从而使高压水泥浆不断切割搅拌土层,形成水泥、砂、土及速凝剂的混合搅拌浆体,通过固化剂和软土间所产生的一系列物理化学反应,生成水化物,然后水化物胶结形成凝胶体,将土颗粒凝结在一起形成具有整体性、水稳定性和较高强度的结构整体,从而提高其复合地基承载力及改变地基土物理化学性能,达到提高地基承载力、减少地基沉降、阻止水体流动、增强地基稳定性的目的。旋喷桩主要用于加固地基,提高地基的抗剪强度,改善地基土的变性性能,使其在上部结构荷载作用下,不至破坏或产生过大的变形。3、施工流程旋喷注浆施工流程可大致分为:施工准备,试桩、技术参数确定→测量放样,桩机就位,钻孔,水泥浆制备,旋喷和复搅,提管冲洗,移动设备→桩基工后检测;、 施工准备:钻机进场之前首先进行场地布置,清除施工区域的杂物,平整场地施工段落要平整密实,做好排水工作,确保在较干净的环境中进行施工,其次,准备好施工用电和施工用水;施工用电使用沿线设置的变压器并配备发电机在施工现场,架设电缆接线到施工作业区。、试桩、技术参数确定:每个工点施工前必须先打不少于3根的工艺试验桩,以检验机具性能及施工工艺中的各项技术参数,其中包括最佳的灰浆稠度、工作压力、钻进和提升速度等,还应根据被加固土的性质及单桩承载力要求,确定水泥掺入量。通过试验桩确定本工程高压旋喷桩施工技术参数为:水灰比为1:1;钻进、工作压力20~25Mpa;提升速度≤;桩顶1米范围提升速度≤;转速应控制在20~25r/min,水泥掺入量范围在180~220Kg/m之间。、测量放样:测量人员根据施工图纸提供的坐标、平面布置图,在施工段落进行布桩,桩位用小木桩红色头醒目标注,桩间距误差不大于50mm,布桩完成自检合格后报监理工程师验收,验收合格后进行下一步工序。、钻机就位:搅拌机具运至现场后进行安装调试,待转速、压力及计量设备正常后就位。钻机就位时先使钻头对准桩位标志中心,然后进行钻杆的双向调平,之后,再次调整对中,最后再精确调平。垂直度误差不超过1%,对中误差小于5cm。、钻孔:每台钻机在开钻前,技术人员对钻杆总长度进行尺量,根据桩长、设计桩顶标高、原地面标高计算下钻节数,并在最后一节钻杆上标定出下钻结束位置。钻孔的目的是为了把注浆管置入到预定深度,钻孔方法采用单管法旋转钻机。在钻杆下钻时采用小于10Mpa的水泥浆压力,一方面防止堵喷嘴,另一方面对土体进行第一次喷射,使土体成为混合液,减小喷浆时土体的阻力,以利于浆液充分搅拌,钻到设计的深度。成孔后,应校检孔位、孔深及垂直度,是否符合设计要求。、灰浆的制作:选用优质普硅水泥,根据搅拌桶的大小、水灰比、泥浆比重来标定最大水位线,按水灰比1:1添加水泥,并经充分搅拌,测定泥浆比重是否达到试配时比重,如达不到继续添加水泥直至达到试配水泥浆比重为止。搅拌时间少于4分钟的不得使用,超过初凝时间的浆液也不得使用;灰浆经过两道过滤网的过滤,以防喷嘴发生堵塞;抽入储浆桶内的灰浆要不停地搅拌。、旋喷和复搅:将注浆管下到预定深度后,调整回流阀门,使旋喷罐内的压强达到规定值,水泥浆到达喷嘴后,检验喷射方向、摆动角度,一切合格后,调整工作台和油泵阀门,使旋转速度控制在20—25 r /min和提升速度达到20-25cm /min的范围时开始提杆、旋喷,由下往上成桩,在桩头以下1米范围复喷提钻时采用最慢的1档提钻上升,并复喷一次,增加桩体的密实度,因为桩顶以下1米范围将承受较大的荷载,加强此处桩体的质量对发挥桩体的承载力起关键作用。当喷浆结束后,要对注浆孔进行二次回灌,防止旋喷桩体因水泥浆固结出现顶部凹陷而达不到设计桩顶标高。在施工过程中,旋转速度、提升速度、旋喷压力、水泥用量参数的变化将直接影响桩的均匀程度和桩径,水灰比参数的变化将会影响桩身的强度,因此必须时刻注意检查浆液初凝时间、水泥浆流量及压力、提升速度、旋摆角度、喷射方法等参数是否符合设计要求,并随时作好记录,如遇故障应及时排除。、提管冲洗:喷射作业完成后,将注浆泵的吸浆管移到水箱内,在地面上喷射,以便把泥浆泵、注浆管内的浆液全部排除,防止残存水泥浆将管路堵塞。移动设备:移动钻机至下一孔位,为确保桩与桩之间能很好咬合,宜采用打一跳一法,且间隔时间应大于36小时。4、质量检验 高压旋喷桩完成28d后方能进行质量检验。、触探及抽芯检验成桩7d内采用轻型触探进行N10检测,检测频率为工程桩数的2%。抽芯检验的总桩数不得少于工程桩数的3‰,单位工程桩数小于1000根时,至少做3根。桩芯无侧限抗压强度(28d)应满足如下要求:桩顶~2/3桩长范围:≥;2/3桩长~桩尖范围:≥。、高压旋喷桩单桩承载力要求高压旋喷桩单桩承载力表桩长(m) 单桩承载力(KN)10 30711 33712 36713 39714 42715 442质量检验标准序号 控制参数 控制标准值 备 注1 桩机安装垂直度偏差 <1% 查施工记录2 桩位偏差 ±50 mm 查施工记录3 注浆压力 ≥20Mpa 查施工记录4 水灰比 1:1 查施工记录5 水泥用量 ≥180kg/m 查施工记录6 桩径 ≥600mm 开挖抽查2%7 桩长 不小于设计值 查施工记录8 旋转速度 20~25r/min9 喷提升速度 10~25 cm/min10 桩身强度 不小于设计值 抽芯检查5、注意事项、施工时应先施工内排桩,后施工外排桩、水泥浆液应连续供应。如发生断浆现象,须复打,复打重叠长度必须大于。、浆液拌和应均匀,不得有结块;浆液不得离析或停滞时间过长,超过2小时应停止使用。、构造物基底水泥搅拌桩桩顶高程应根据构造物底高程进行计算确定,同时应考虑凿除50㎝桩头的影响。、旋喷废浆应予以充分利用,施工过长中可在相邻桩之间开挖一定深度的浆液存贮沟(沟宽~米,深~米),待浆液凝固后形成具有一定强度的桩间横系梁,以增强各桩间共同作用,提高地基承载力。施工中控制冒浆量小于注浆量的20%,超过20%或完全不冒浆应查明原因,采取措施。、成桩28d后,可开始基槽开挖,凿除50㎝软桩头,桩头凿除后桩长不得小于设计桩长。、提钻喷浆的速度控制,控制好旋喷速度,保证不大于25cm/min且稳定,灌浆管分段搭接的长度不得小于10cm。底部时应适当加大压力保证底部桩头大于设计,顶部时应重复提钻喷浆一次保证桩头的完整。、提升旋喷过程中确保压力达到设计要求,不小于20Mpa,使足够的水泥浆压入土体,钻杆旋转速度再规定范围内,20~25r/min,确保桩体的均匀性和整体性及强度。6、结语实践表明,采用高压旋喷桩技术进行软土地基加固的效果是显著的,它具有加固体强度高、加固质量均匀、施工操作简便、占地高度小等特点,可用于处理加固淤泥质土、粉土、粘土等软土地基,适用于场地狭窄、不宜进驻大型机械设备等场合,可有效地减少地基总沉降量和不均匀沉降,地基处理效果明显。参考文献:[1] 叶书麟. 地基处理工程实例应用手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1983,3[2] 程云朋. 高压旋喷桩在地基加固中的应用探讨[J]. 山西建筑,2007[3] 李 兵. 高压旋喷桩施工技术[J]. 甘肃科技,2005

检测道路论文

道路桥梁,一般由路基、路面、桥梁、隧道工程和交通工程设施等几大部分组成。下面是我精心推荐的一些道路桥梁工程技术论文题目,希望你能有所感触! 道路桥梁工程技术论文题目篇一 1、论石灰土稳定天然砂砾路面基层的应用 2、二灰碎石基层的施工及质量控制 3、公路路堑边坡防护技术研究 4、强法处理湿陷性黄土路基工艺 5、浅谈高等级公路沥青砼路面机械化施工的几个方面 6、沥青混凝土混合料的组成设计 7、沥青混凝土场拌质量控制 8、石灰稳定的施工与病害防治 9、冲击压实技术在路基工程中的应用 10、浅析场拌二灰砂砾参破碎砾石质量控制 11、骨架密实型二灰碎石基层修筑技术研究 12、水泥稳定碎石基层收缩裂缝防治 13、解决高速公路桥头跳车的理论与施工 14、公路桥面铺装早期破坏原因及治理方法 15、市政工程现场施工与质量管理 16、关于风积沙路基施工的论述 17、论改性沥青路面施工技术 18、石质路堑路床整修带来的思考 19、二灰土底基层的施工 20、二灰碎石基层的施工 21、市政道路工程质量通病及防治 22、土工合成材料的应用 23、土方量计算方法 24、高填方路基沉降变形规律研究 25、公路路基压实质量控制 26、公路路基沉陷的处理技术 27、软土地基的加固措施 28、浅谈填石路堤的施工技术 29、路拌法水泥石灰综合稳定土的施工质量控制 30、SMA混合料的施工质量控制 31、粉喷桩在高填方软土地基中的应用 32、公路边坡植被防护技术 33、浅析滑坡形成机理及防治措施 34、大孔隙沥青混凝土路面 35、农村公路薄层水泥混凝土路面探析 36、喷播边坡防护技术初探 道路桥梁工程技术论文题目篇二 道路桥梁工程检测技术 摘要:道路桥梁工程检测技术的应用和探索,不仅能够起到保证桥梁运行安全、延长桥梁使用寿命的作用,还能通过对桥梁病害的及早发现,规避因整顿大修、关闭交通所带来的重大损失。介绍道路桥梁外观病害分析方法,总结几种道路桥梁的检测技术,可为相关检测工作提供参考。 关键词:道路桥梁 检测技术 外观检测 0、引言 近几年来,受车祸、超载和养护不当等人为因素,以及地震、洪水等自然因素的影响,道路桥梁出现了各种各样的关于其结构损伤、病害的问题,缩短了其使用寿命,为保证道路桥梁的运营安全,需要对其进行检测。道路桥梁检测技术应运而生,并快速发展起来。 1、当前道路桥梁在使用中常出现的问题 道路桥梁在使用过程中会出现各种问题, 导致道路桥梁的安全性遭到破坏。 当前, 道路桥梁病害原因大致分为以下几类: a) 缺乏科学合理的设计方案, 导致不明确的工程施工规划; b)在道路桥梁试运行期间或者试运行以后, 道路桥梁出现比较严重的病害, 从而在很大程度上影响道路桥梁的承载能力; c)道路桥梁在施工过程中 ,没有按照规范进行, 导致施工质量较差, 使工程完工时没有达到工程预先的设计要求; d)有些桥梁在施工建设时的施工质量比较好, 在试运行期间也达到了良好的状态要求, 但是在运行一段时间以后桥梁的承载能力达不到要求; e)对于大跨度桥梁的检测工作可能会存在检测不到位现象, 导致桥梁出现安全隐患, 这类桥梁需要更加高深的检测技术, 而现阶段我国的检测方式还不能达到要求。 2、道路桥梁外观病害分析法 根据部位逐一进行检测 道路桥梁的结构组成可以分为上部、 下部以及其余附属结构。 鉴于不同的结构部位有不同的受力特征, 不同部位也会发生具有一些共性的病害, 对于出现的非常规病害, 检测人员要仔细 研究其病害发生原因, 同时按照不同部位发生的病害程度进行相应的质量评估, 然后更换损坏部件以维持正常运行。 根据受力特征确定检测重点 通常情况下, 可以根据桥梁的类型确定检测重点, 这些重点主要集中在跨中区域的裂缝、 剪力缝、 挠度、 桥梁主梁连接部位的安全情况以及道路桥梁的外观质量等。 对材料特性进行检测调查 随着新技术、 新产品的不断发展和桥梁结构日益多样化, 越来越多的材料和设计应用到桥梁的结构建设中来, 其中使用最广的仍然是钢筋和混凝土结构。 其中钢筋的强度常常是以设计施工中的相关资料为依据的, 检测人员如果发现钢筋质量出现问题或者资料不明确, 在施工前要采取一定的措施进行相关问题的材料试验。 内部缺陷检测 在道路桥梁的混凝土构架中, 常常出现碎裂、 蜂窝、 分层、环境侵蚀以及钢筋锈蚀等缺陷, 如果单单靠外观检测不能及时发现这些缺陷, 因此要借助于其他的检测技术进行相关检测。 当前常用的桥梁检测方法有雷达检测技术、 声波检测法以及超声波探伤法。 结构性能检测 在完成道路桥梁进行整体评价以后, 要根据相关的技术规范进行相应的验算工作, 在验算过程中的相关技术参数要以实际桥梁为准。 验算完成后, 对于未达到规范要求的桥梁可以考虑重建, 对于相对可以利用的可以进行更深一步的鉴定检测。 桥梁钢筋锈蚀测评 由于混凝土的密实度、 碳化深度、 含水量以及保护层厚度不足或者开裂损伤等原因而导致钢筋锈蚀的, 可以通过外观检测、敲击检查等简单易行的操作对钢筋锈蚀程度进行检测。 3、道路桥梁检测技术 超声波检测技术 超声法检测道路桥梁缺陷的基本原理是利用超声波检测仪以及声波换能器, 测量并分析超声脉冲在道路桥梁中的传播速度、波幅、 主频率等参数, 然后以这些参数以及相应的变化为依据,判断道路桥梁出现的缺陷。 地质雷达检测技术 地质雷达技术又称探测雷达技术, 是一种高精度、 无损检测、 直观、 经济快速的高科技检测技术。 该技术主要通过地质雷达向物体内部发射高频电磁波,然后接受由物体产生的相应反射来判断物体内部的情况。 地质雷达技术是一项精度较高的物理探测技术, 主要应用于工程地质、地基工程、 文物考古、 道路桥梁以及混凝土结构探伤等检测领域。 利用地质雷达仪器进行检测的主要流程为: a)检测人员利用笔记本电脑对控制单元发出指令信息; b) 控制单元在接受指令以后, 向发射天线和接收天线发射出信号; c)当发射触发信号以后, 向地面发射高频电磁波; d)当探测位置为不均匀介质时, 电磁波就会遇到不同电性的目标和界面, 导致部分电磁波被反射回地面, 然后接收天线接收信号, 并以数据的形式传到控制单元, 返回到笔记本中, 以图像的形式显现出来; e) 通过对图像进行分析处理, 就可以检测出被检测物的内部情况。 声发射法检测技术 由于材料内部结构不均匀或者存在不同性质的缺陷, 局部应力的集中会导致不稳定的应力分布, 材料在产生裂缝、 发生塑性变形以及断裂过程中, 会释放出部分应力, 使之以应力波的形式向四周扩散, 即为声发射。 道路桥梁中的混凝土结构在荷载作用下发生变形, 当变形超出设计要求时, 就会出现裂纹,以波的形式释放能量。 运用声发射法对道路桥梁进行检测时, 将声发射器放置在需要检测的部位, 通过检测不同位置收到的声波时间差, 就可以明确缺陷的发生位置。 运用声波发射法进行检测可以详细、 准确、 快速地了解桥梁内部结构的变化。 在分析研究缺陷位置以后, 裂纹的种类、大小、 开裂速度等都可以比较详细地分析出来。 由于此种检测方法容易受到周围噪声的影响, 会导致检测精度的下降; 另一方面, 此种方法是利用道路桥梁内部缺陷,因此可以进行连续的动态检测。 冲击回波法检测技术 冲击回波法检测技术是检测仪器通过机械冲击器向被检测物体表面发送应力脉冲波, 当压缩波在物体内传播遇到内部缺陷时, 冲击波就不能穿透而发生反射, 当波速固定且选择正确的冲击器时, 就可以通过测试准确地测得缺陷位置, 即便没有缺陷也可以测得物体的厚度。 冲击回波法检测技术常为单面反射测试技术, 在检测完一点以后就可以判断出此处是否有损伤, 因此该方法具有方便、 快捷, 测试结果比较直观的优点。此方法广泛应用于道路桥梁混凝土或者混凝土结构内部裂纹等缺陷的测定。 另一方面, 此种方法虽然检测简单, 但属于单点测量, 其检测的结果存在不全面的缺点, 实际应用也比较少。 红外热像检测技术 红外线热像检测技术就是运用红外线热像探测仪器检测物体各部分发出的红外线能量, 然后根据物体表面温度场分布情况,直观地显示物体材料及结构上存在的不连续缺陷。 红外热像检测技术是非接触性无损检测技术。 红外热像检测技术具有以下优点: a)红外热像检测技术的探测焦距可以从20cm到无穷远, 因此更加适合具有非接触性及大范围性无损检测; b)红外热像探测仪只对红外线产生反应, 因此只要道路桥梁的温度高于零度, 就可以用红外热像检测技术进行检测; c)由于红外热像检测仪可以取得很高的检测精度, 其温度分辨率可以达到℃; d)检测模式更加灵活, 其摄像速度从1~30帧/s之间变化, 既适合静态检测又适合动态检测。 4、结语 对于道路桥梁进行相关内容的检测已经成为了目前道路桥梁日常维护管理过程中重要的组成部分之一。所以必须建立一套适用于道路桥梁试验相关的检测系统,并且实现对道路桥梁使用安全有效的保障,并且还需要具有一定的系统性以及智能化,这样就要求了相关的工作人员本身必须拥有较为丰富的实践经验,与此同时还必须对相关的理论知识有一个详细的了解,积极有效地将理论实际进行有效的集合,并且对每一项具体的检测数据进行有效地获取、分析,并且对整个道路桥梁进行准确细致的评估,同时及时有效地将安全隐患进行消除。 看了“道路桥梁工程技术论文题目”的人还看: 1. 道路桥梁工程技术论文 2. 道路桥梁工程论文 3. 道路桥梁施工技术论文 4. 道路桥梁工程检测技术论文 5. 道路桥梁论文范文

路基路面病害科学检测与养护措施论文

摘要 :首先介绍了高速公路路基路面普遍的病害。随后就高速公路路基路面病害问题的检测技术展开探讨,包括检测原则、选择检测技术、检测技术种类。重点分析了高速公路路面路基病害的预防养护措施,如路基、路面早期病害的原因和表现以及高速公路预防和养护措施。结论证实,要运用科学的检测技术,在高速公路施工结束早期及早检测出存在的病害问题,找出问题并进行及时的预防养护,保证高速公路施工符合建设要求。

关键词 :高速公路;路基路面病害;科学检测;预防养护

1高速公路路基路面普遍的病害

车辙损害

车辙损害是高速公路路面常见的病害情况,主要特点是路面具有明显的车辙痕迹,还有的发生明显的凹陷,导致发生车辙损害的原因有两个。第一是路面材料不耐高温,在夏季日晒情况下路面会变软,从而导致车辙出现。第二原因是车辆超载,当车辆载荷过大超出路基承载范围,就会发生路面沉降,导致车辙出现。

结构性破坏

高速公路发生结构破坏具有多种表现,包括网状裂纹、横裂纹等种类。引发高速公路出现结构破坏的原因非常多,可以总结为三种。一是高速公路受到外部水体侵蚀,对材料结构造成破坏,引发结构破坏。二是路面防水层性能比较低,不能起到很好的防水效果,雨水冲刷后破坏了公路结构。三是没有很好的养护管理,外界温度会影响混凝土收缩变化,最终导致裂缝出现。

沉降不均

高速公路建设中非常容易出现沉降不均,这个问题很难处理。导致沉降不均的原因非常多。施工方面的因素是,路基碾压施工不够合理,没有达到设计标准。此外,路基施工材料填筑不合格,压缩系数及路基设计都有偏差,这样都引发了沉降出现。施工以外的因素包括,没有勘察好施工地质条件,导致发生沉降隐患。

2高速公路路基路面病害问题的检测技术

检测原则

对高速公路定期检测可以全面了解公路的情况,做好公路的全面诊断。为了全方面检测公路病害情况,要制定科学化的检测流程,进行科学化的检测,才能获得准确的检测结果并制定出相应的解决方法。及时检测路基路面的病害问题,可以促进高速公路的使用和发展。检测时,要遵循相关的原则开展,主要有:一,确保检测结果准确无误。对病害进行检测是为了及时发现高速公路路基路面存在的不同质量问题,尽快消除隐患,提高高速公路安全性。二,确保检测高效。检测病害问题时,一般是在公路施工结束后进行,还有的在正式运营后。当公路通车运营后,进行病害检测会对正常交通造成影响,所以需要提高检测工作的效率,可以在短时间内就完成工作,恢复正常运营。三,要确保病害检测具有经济性。经济性指的是,在一定成本下,能够进行高质量的检测,避免浪费。四,要遵循针对性检测原则。在高速公路路基路面进行全面检测的同时,还要做好针对性的检测。检测过程中有针对性和目的性,既可以缩短公路检测时间,又可以节省公路检测中的人力和物力。因此遵照针对性原则,可以显著提升检测效率,还能做到有针对性。比如在卡车经常路过的路段进行针对性检测,可以及时发现由于重载负荷引起的路基路面病害,这就要配合交警部门严格查处违法超载车辆,由于连年超载会导致高速公路发生严重损害,必须技术加以维护。

选择检测技术

对高速公路路基路面病害检测要运用多种检测技术,在不同条件下,选择的检测技术是各不相同的。所以,要针对高速公路具体的病害问题,采取恰当的检测技术。当路面发生病害不会影响到正常交通的时候,可以采用无损检测全面检查路面,一旦发现问题要及时处理。如果高速公路路面发生大面积损害,首先要采用无损检测技术,但如果不能达到检测效果,就要采用破坏性的检测技术。例如,对路面网状裂缝进行检测时,因为其是受到外界很大的`载荷,对周围环境和交通都会造成很大影响。在这种条件下,就要选择使用破坏性的检测方法,通常采用钻芯取样。当路面遭受的破坏比较大,对交通造成影响时,只能挖除路面,检测路基的情况,才能发现病害原因。

检测技术种类

检测高速公路路基路面病害是一个重要工作,检测内容主要有弯沉检测、平整度检测、摩擦系数检测、路面破损检测和裂缝检测等。用于检测的技术主要包括:雷达探地检测技术、声波检测技术、EH-4连续电导率检测和可控源高分辨地震波检测等。弯沉检测指的是对路基路面出现的沉降和沉降引发的弯曲情况进行检测。平整度检测是对路面平整情况进行检测,它关系到车辆行驶的舒适度。裂缝检测指的是检测路面裂缝引发的原因。以上的检测技术,它们的检测原理是非常不同的,例如雷达探地检测法使用雷达检测路面存在的缺陷;声波探测法通过发出声波对路面病害进行检测。针对不同病害形式,要根据不同表现采取相应的检测,从而保证检测结果的准确和高效。

3高速公路路面路基病害的预防养护措施

路基早期病害的原因和表现

路基是高速公路重要构成部分,一旦路基出现病害会直接影响到公路的整体质量,造成严重的后果。根据调查,路基早期病害表现有非常多类型,会引发行车的安全事故。首先,路基压实度不够高。这会导致路面沉降和路基发生破坏的连锁反应,特别是纵向压实度不够高,路面会出现纵向裂纹。其次经常存在桥头跳车的情况。桥头跳车的出现原因是,由于地基沉降不均匀,使得桥面和路面连接缝位置有了高度差,当车辆通过此高度差的时候就会出现跳车的情况。最后是水破坏问题。水破坏会使路基发生损坏,导致路基质量下降。在一些路段,由于地理的原因,水的流速非常大,会对路基材料进行冲刷,还有的会出现洪水冲刷路基。

路面早期病害的表现

和路基的问题相比,路面具有更加多样的问题。路面早期的病害包括变形破坏、沉降破坏和松散破坏等问题。这些不同的病害相互间既有不同之处,也有内在的联系。针对变形破坏和沉降破坏,这两种病害的表现特点是一样的,还有的时候沉降破坏会导致变形破坏。松散破坏的原因是施工导致的问题,当车辆碾压后,会发生松散破坏,造成车辙、裂纹等问题。

高速公路预防和养护措施

不管是路基病害还是路面病害,当发生早期病害的时候,要及时开展预防养护措施,从而尽快消除问题,确保高速公路施工质量。进行路面预防养护时,先要翻修破损的路面,进行翻修后使公路能够符合通行的要求。比如某地的部分高速公路,在2016年翻修过一次,增强了整体道路质量。另外还要修补破坏不严重的路面。在某个高速路段,落石砸在了路面上,对部分路段造成了不同程度的损害,采用混凝土修补后,使路面满足了高速公路的设计要求。最后,还要对路面裂缝进行处理。当路面出现裂缝时,要找出裂缝的原因,制定针对裂缝的解决对策。比如,当裂缝宽度在2mm以下时,可以使用灌浆法,使用环氧树脂进行填补。一旦裂缝在10mm以上就要进行开挖,安置钢筋架,把环氧树脂灌注在里面,最后使用混凝土抹平。路基预防养护措施为,先要增强桩基,特别是桥梁部分的桩基,采用有效的桩基施工,避免造成沉降。另外,还要加强路基碾压施工,合理制定碾压次数,进行均匀碾压、多次碾压,保证路基材料密实度符合要求,最终保证高速公路在使用过程中不会发生沉降。

4结语

高速公路在施工中,路基路面是重点和难点部分,在施工刚结束的早期阶段,极易存在很多病害问题,比如裂纹、车辙和沉降等问题。这些病害虽然在一段时间内不能影响到整体高速公路的使用性能,但是会大大降低局部路段的行车安全和质量。所以要运用科学的检测技术,在高速公路施工结束早期及早检测出存在的病害问题,及时找出问题并进行及时的预防养护,保证高速公路施工符合建设要求。

参考文献:

[1]张喆,席进.复工续建高速公路路基路面特殊问题及其处理措施研究[J].工程与建设,2014(4):531-532,547.

[2]张通贤.公路路基路面早期病害检测及处治技术[J].交通世界(建养机械),2014(8):114-115.

[3]刘海燕.高速公路路基路面病害检测技术的合理选择[J].科技创新与应用,2013(31):197

[4]郭豪.高速公路路基路面病害的科学检测及预防养护[J].山西建筑,2015(30):140-142.

[5]何光兵.高速公路沥青路面预防性养护研究[D].西安:长安大学,2012.

[6]鲍晓军.高速公路路基路面病害科学检测与预防养护研究[D].长沙:长沙理工大学,2008.

光感应检测强度论文

随着社会的不断进步,人民对提高生活质量的需求,尤其是对视力保健的关注度越来越高。统计数据表明, 中国 在校小学生佩戴眼镜的人数比例达到30%,中学生为50%,而大学生则达到了75%,成为名符其实的眼镜王国”。 一、应社会需求 发展 起来的新学科 1988年,中国计量 科学 研究院(以下简称“计量院”)组织了新中国成立以来首次、也是北京市第一次眼镜市场的产品质量调查。根据英国标准化协会(BSI)的标准,京城20多家大眼镜店被抽查的上千副眼镜的质量合格率不足10%。 为此,我国著名光学专家王大珩院士率先向社会发出呼吁:眼镜是保健用品,不是一般的商品,全社会都应陔关注消费者的视力健康!一些政协委员和人大代表电纷纷提出提案,建议国家有关部门对眼镜行业进行治理和整顿。 眼镜质量问题引起了原国家技术监督局的高度重况和关注.眼镜立即在“质量万里行”活动中被列为重点监督的产品。计量院正是从这时开始涉足眼科光学领计量和检测标准的研究的。近20年过去了,具有中国旖色的眼科光学计量取得了长足的发展和进步。 二、眼科光学与相关产业密切结合、与其他学科相巨交叉 眼科光学是集眼科学、计量学、光学和光学仪器、验光学、眼镜学、像质评价技术、光电检测技术、光谱光度学、神经学、生物学、材料学、制造工艺等为一体的新兴的边缘学科。眼科光学计量是眼科诊断、 治疗 、视力矫正和眼保健的基础保证。 根据国际标准化组织(ISO)的专业划分,至少有五大产业领域与眼科光学密切相关,它们是眼镜镜片、眼科仪器、角膜接触镜、人工晶体和个体眼部防护用品。由此可见,眼科光学又是医疗卫生、眼镜行业和光学 工业 的结合体。 三、具有中国特色的眼科光学计量体系 根据日益增长的国际市场和贸易全球化的需要,20世纪80年代中期,ISO在IS0C172“光学和光子学”标准化技术委员会下面设立了SC7“眼科光学和仪器”标准化分技术委员会。由于信息不畅以及行业划分的制约,中国的眼科光学计量研究与国际IS0C172,sC7的建立虽然同步,却又毫不相干。而国际计量界的同行们,无论是德国联邦物理技术研究院(PTB)、美国国家标准与技术研究院(NIST),还是英国国家物理实验室(NPL),都还没有开展这一领域的研究。 命运注定,中国眼科光学计量的生存、确立和发展必须自主创新。 1。独创性 由于有了计量院这样一支实力雄厚的技术队伍的实质性介入,仅仅十几年,中国已经开始步人国际先进水平的行列。 在国家质检总局的大力支持下.计量院会同全国质监系统先后研究建立了顶焦度计量基准、验光机顶焦度工作基准、角膜接触镜顶焦度工作基准等一系列有代表性的基、标准装置,并在全国范围内建立了具有中国特色的顶焦度量值传递和溯源体系,如图1所示。 纵观国际眼科光学大家庭,中国的眼科光学计量颇具独创性。正如国际计量局局长瓦拉德于2005年下半年参观计量院眼科光学实验室时所说的:“我在你们这里看到了一片新天地。” 2.建标与量值传递的新模式 传统的计量工作,往往是先投入巨资研究检测装置,待建立计量基准或计量标准后,再对社会开展周期检定和量值溯源。 计量院在开展眼科光学计量研究的初期.面临着技术上走哪条路的抉择。由于服科光学计量服务的对象是一个个不同的生命体,从某种意义上说.如果初期没有选择好突破口,计量检定方法不能通过临床医学的考验,就不可能得到今天医学界的承认,更不会被国内外市场广泛使用并接受,也绝无可能发展到今天的规模和水平。回顾 历史 ,眼科光学计量所实现的突破在于: (1)选择了以动态或在线检测为研究目标 事实证明,这种模式能够较好地适应眼镜行业或医学界在使用现场进行动态测量或在线校准和检测的需求显然,传统的、基于静态或分量程的工业计量模式,以及高成本低使用率的计量建标和检定模式.不适于眼科临床医学的需求。而中国自主研发的各种眼科光学计量标准器具,如标准镜片和标准模拟眼等,则以其高科技含量、低成本高使用率、便于携带等显著特点.一下子就被国内外客户广泛接受,并占领了市场。 (2)以Map手段实现量值传递的新模式 面对具有3.6亿用户的眼镜市场,我们只有通过大面积的建标和计量检定,才能有效控制眼镜行业的产品质量,才能保证全国范围内顶焦度量值的统一。而Map了用客传递手段,就像勾画一张全国地图一样,把顶焦度一级或二级标准、验光机顶焦度标准、瞳距仪检定装置、透射比计量标准装置、角膜曲率计检定标准等通过自上而下的逐级推广、很快就覆盖了全国除 台湾 和西藏以外的大部分省、市地区计量所,甚至远销海外。这种新模式,满足了我国眼镜行业分布区域大、计量检定贯穿始终、无所不在的市场的需求。 四、计量基标准与科研成果转化 眼科光学领域内的基本物理量是顶焦度——VertexPowero 围绕着顶焦度这个重要物理量,我国先后研究建立了各项基(标)准,并将其迅速转化为市场上可流通的商用计量标准器具。例如:“顶焦度标准镜片”、“主观式和客观式标准模拟眼”、“接触镜顶焦度专用标准镜片”、“眼镜片透射比测量装置”、“瞳距仪计量检定装置”和“商用瞳距仪样机”、“角膜曲率计标准器”等。 上述计量标准器具均可直接用于对眼科光学计量仪器进行强制检定和计量校准,且具有包容性强、较长期的适应性、研究费用低廉、易于操作和大范围推广等优点,有利于调动地方质监部门的积极性。 上下齐抓共管大好局面的形成,使我国政府对眼科光学领域的产品质量实施市场监督的目标能够落到实处。 五、发挥龙头作用、形成计量院与地方技术机构双赢的局面 眼科光学计量之所以能够在短短十几年里取得如此快速的发展.并为提高我国眼镜行业产品质量的提高作出举足轻重的贡献,除了计量院自身的努力之外,另一个重要的原因就是这项工作得到了全国各地质监部门的积极响应和大力协助。 目前.除台湾、西藏以外的大多数省市级的计量和质检机构都开展了眼科光学计量检定和产品质量监督工作.各地技术机构直接使用计量院提供的计量标准器具。这种“统一研制、统一推广、统一培训、统一周期检定”的“四个统一”模式有效解决了巨大市场需求下的量值溯源和量值统一问题,使将原来看起来十分复杂和困难的技术管理和市场监督工作变得简化和顺畅起来。 眼科光学计量走出了一条计量为国民 经济 服务、为社会发展服务、为提高人民生活质量和身体健康服务的新思路,不但使社会和国民从中受益,也形成了计量院与地方技术机构双赢共进的新局面。 六、中国眼科光学计量研究实现“从零的突破到质变的跨越” 眼科光学计量所走过的路。为计量科学技术的发展开拓了广阔的研究领域,使计量科学更贴近生活,更贴近国民经济。也锻炼和造就了一批了解市场、了解 企业 需求。通过为社会服务而发现和寻找科研方向的新型的科技人员。 顶焦度计量标准(基准)、验光机工作基准、角膜接触镜顶焦度工作基准的相继研发成功。确立了计量院在国内眼科光学领域的“科研龙头”地位.同时。为提高中国在国际眼科光学界的地位赢得了关键的一票。

生物传感器的研究现状及应用摘要:简述了生物传感器尤其是微生物传感器近年来在发酵工业及环境监测领域中的研究与应用,对其发展前景及市场化作了预测及展望。生物电极是以固定化生物体组成作为分子识别元件的敏感材料,与氧电极、膜电极和燃料电极等构成生物传感器,在发酵工业、环境监测、食品监测、临床医学等方面得到广泛的应用。生物传感器专一性好、易操作、设备简单、测量快速准确、适用范围广。随着固定化技术的发展,生物传感器在市场上具有极强的竞争力。 关键词:生物传感器;发酵工业;环境监测。中图分类号: 文献标识码:a 文章编号:1006-883x(2002)10-0001-06一、 引言 从1962年,clark和lyons最先提出生物传感器的设想距今已有40 年。生物传感器在发酵工艺、环境监测、食品工程、临床医学、军事及军事医学等方面得到了深度重视和广泛应用。在最初15年里,生物传感器主要是以研制酶电极制作的生物传感器为主,但是由于酶的价格昂贵并不够稳定,因此以酶作为敏感材料的传感器,其应用受到一定的限制。近些年来,微生物固定化技术的不断发展,产生了微生物电极。微生物电极以微生物活体作为分子识别元件,与酶电极相比有其独到之处。它可以克服价格昂贵、提取困难及不稳定等弱点。此外,还可以同时利用微生物体内的辅酶处理复杂反应。而目前,光纤生物传感器的应用也越来越广泛。而且随着聚合酶链式反应技术(pcr)的发展,应用pcr的dna生物传感器也越来越多。二、 研究现状及主要应用领域 1、 发酵工业各种生物传感器中,微生物传感器最适合发酵工业的测定。因为发酵过程中常存在对酶的干扰物质,并且发酵液往往不是清澈透明的,不适用于光谱等方法测定。而应用微生物传感器则极有可能消除干扰,并且不受发酵液混浊程度的限制。同时,由于发酵工业是大规模的生产,微生物传感器其成本低设备简单的特点使其具有极大的优势。(1). 原材料及代谢产物的测定微生物传感器可用于原材料如糖蜜、乙酸等的测定,代谢产物如头孢霉素、谷氨酸、甲酸、甲烷、醇类、青霉素、乳酸等的测定。测量的原理基本上都是用适合的微生物电极与氧电极组成,利用微生物的同化作用耗氧,通过测量氧电极电流的变化量来测量氧气的减少量,从而达到测量底物浓度的目的。在各种原材料中葡萄糖的测定对过程控制尤其重要,用荧光假单胞菌(psoudomonas fluorescens)代谢消耗葡萄糖的作用,通过氧电极进行检测,可以估计葡萄糖的浓度。这种微生物电极和葡萄糖酶电极型相比,测定结果是类似的,而微生物电极灵敏度高,重复实用性好,而且不必使用昂贵的葡萄糖酶。当乙酸用作碳源进行微生物培养时,乙酸含量高于某一浓度会抑制微生物的生长,因此需要在线测定。用固定化酵母(trichosporon brassicae),透气膜和氧电极组成的微生物传感器可以测定乙酸的浓度。此外,还有用大肠杆菌()组合二氧化碳气敏电极,可以构成测定谷氨酸的微生物传感器,将柠檬酸杆菌完整细胞固定化在胶原蛋白膜内,由细菌―胶原蛋白膜反应器和组合式玻璃电极构成的微生物传感器可应用于发酵液中头孢酶素的测定等等。(2). 微生物细胞总数的测定在发酵控制方面,一直需要直接测定细胞数目的简单而连续的方法。人们发现在阳极表面,细菌可以直接被氧化并产生电流。这种电化学系统已应用于细胞数目的测定,其结果与传统的菌斑计数法测细胞数是相同的[1]。(3). 代谢试验的鉴定传统的微生物代谢类型的鉴定都是根据微生物在某种培养基上的生长情况进行的。这些实验方法需要较长的培养时间和专门的技术。微生物对底物的同化作用可以通过其呼吸活性进行测定。用氧电极可以直接测量微生物的呼吸活性。因此,可以用微生物传感器来测定微生物的代谢特征。这个系统已用于微生物的简单鉴定、微生物培养基的选择、微生物酶活性的测定、废水中可被生物降解的物质估计、用于废水处理的微生物选择、活性污泥的同化作用试验、生物降解物的确定、微生物的保存方法选择等[2]。2、 环境监测(1). 生化需氧量的测定生化需氧量(biochemical oxygen demand ?bod)的测定是监测水体被有机物污染状况的最常用指标。常规的bod测定需要5天的培养期,操作复杂、重复性差、耗时耗力、干扰性大,不宜现场监测,所以迫切需要一种操作简单、快速准确、自动化程度高、适用广的新方法来测定。目前,有研究人员分离了两种新的酵母菌种spt1和spt2,并将其固定在玻璃碳极上以构成微生物传感器用于测量bod,其重复性在±10%以内。将该传感器用于测量纸浆厂污水中bod的测定,其测量最小值可达2 mg/l,所用时间为5min[3]。还有一种新的微生物传感器,用耐高渗透压的酵母菌种作为敏感材料,在高渗透压下可以正常工作。并且其菌株可长期干燥保存,浸泡后即恢复活性,为海水中bod的测定提供了快捷简便的方法[4]。 除了微生物传感器,还有一种光纤生物传感器已经研制出来用于测定河水中较低的bod值。该传感器的反应时间是15min,最适工作条件为30°c,ph=7。这个传感器系统几乎不受氯离子的影响(在1000mg/l范围内),并且不被重金属(fe3+、cu2+、mn2+、cr3+、zn2+)所影响。该传感器已经应用于河水bod的测定,并且获得了较好的结果[4]。现在有一种将bod生物传感器经过光处理(即以tio2作为半导体,用6 w灯照射约4min)后,灵敏度大大提高,很适用于河水中较低bod的测量[5]。同时,一种紧凑的光学生物传感器已经发展出来用于同时测量多重样品的bod值。它使用三对发光二极管和硅光电二极管,假单胞细菌(pseudomonas fluorescens)用光致交联的树脂固定在反应器的底层,该测量方法既迅速又简便,在4℃下可使用六周,已经用于工厂废水处理的过程中[5]。(2). 各种污染物的测定常用的重要污染指标有氨、亚硝酸盐、硫化物、磷酸盐、致癌物质与致变物质、重金属离子、酚类化合物、表面活性剂等物质的浓度。目前已经研制出了多种测量各类污染物的生物传感器并已投入实际应用中了。测量氨和硝酸盐的微生物传感器,多是用从废水处理装置中分离出来的硝化细菌和氧电极组合构成。目前有一种微生物传感器可以在黑暗和有光的条件下测量硝酸盐和亚硝酸盐(nox-),它在盐环境下的测量使得它可以不受其他种类的氮的氧化物的影响。用它对河口的nox-进行了测量,其效果较好[6]。硫化物的测定是用从硫铁矿附近酸性土壤中分离筛选得到的专性、自养、好氧性氧化硫硫杆菌制成的微生物传感器。在ph=、31℃时一周测量200余次,活性保持不变,两周后活性降低20%。传感器寿命为7天,其设备简单,成本低,操作方便。目前还有用一种光微生物电极测硫化物含量,所用细菌是,与氢电极连接构成[7]。最近科学家们在污染区分离出一种能够发荧光的细菌,此种细菌含有荧光基因,在污染源的刺激下能够产生荧光蛋白,从而发出荧光。可以通过遗传工程的方法将这种基因导入合适的细菌内,制成微生物传感器,用于环境监测。现在已经将荧光素酶导入大肠杆菌()中,用来检测砷的有毒化合物[8]。水体中酚类和表面活性剂的浓度测定已经有了很大的发展。目前,有9种革兰氏阴性细菌从西西伯利亚石油盆地的土壤中分离出来,以酚作为唯一的碳源和能源。这些菌种可以提高生物传感器的感受器部分的灵敏度。它对酚的监测极限为5 ´10-9mol。该传感器工作的最适条件为:ph=、35℃,连续工作时间为30h[9]。还有一种假单胞菌属(pseudomonas rathonis)制成的测量表面活性剂浓度的电流型生物传感器,将微生物细胞固定在凝胶(琼脂、琼脂糖和海藻酸钙盐)和聚乙醇膜上,可以用层析试纸gf/a,或者是谷氨酸醛引起的微生物细胞在凝胶中的交联,长距离的保持它们在高浓度表面活性剂检测中的活性和生长力。该传感器能在测量结束后很快的恢复敏感元件的活性[10]。还有一种电流式生物传感器,用于测定有机磷杀虫剂,使用的是人造酶。利用有机磷杀虫剂水解酶,对硝基酚和二乙基酚的测量极限为100´10-9mol,在40℃只要4min[11]。还有一种新发展起来的磷酸盐生物传感器,使用丙酮酸氧化酶g,与自动系统cl-fia台式电脑结合,可以检测(32~96)´10-9mol的磷酸盐,在25°c下可以使用两周以上,重复性高[12]。最近,有一种新型的微生物传感器,用细菌细胞作为生物组成部分,测定地表水中壬基酚(nonyl-phenol etoxylate --np-80e)的含量。用一个电流型氧电极作传感器,微生物细胞固定在氧电极上的透析膜上,其测量原理是测量毛孢子菌属(trichosporum grablata)细胞的呼吸活性。该生物传感器的反应时间为15~20min,寿命为7~10天(用于连续测定时)。在浓度范围内,电信号与np-80e浓度呈线性关系,很适合于污染的地表水中分子表面活性剂的检测[13]。除此之外,污水中重金属离子浓度的测定也是不容忽视的。目前已经成功设计了一个完整的,基于固定化微生物和生物体发光测量技术上的重金属离子生物有效性测定的监测和分析系统。将弧菌属细菌(vibrio fischeri)体内的一个操纵子在一个铜诱导启动子的控制下导入产碱杆菌属细菌(alcaligenes eutrophus (ae1239))中,细菌在铜离子的诱导下发光,发光程度与离子浓度成正比。将微生物和光纤一起包埋在聚合物基质中,可以获得灵敏度高、选择性好、测量范围广、储藏稳定性强的生物传感器。目前,这种微生物传感器可以达到最低测量浓度1´10-9mol[14]。还有一种专门测量铜离子的电流型微生物传感器。它用酒酿酵母(saccharomyces cerevisiae)重组菌株作为生物元件,这些菌株带有酒酿酵母cup1基因上的铜离子诱导启动子与大肠杆菌lacz基因的融合体。其工作原理,首先是cup1启动子被cu2+诱导,随后乳糖被用作底物进行测量。如果cu2+存在于溶液中,这些重组体细菌就可以利用乳糖作为碳源,这将导致这些好氧细胞需氧量的改变。该生物传感器可以在浓度范围()´10-3mol范围内测定cuso4溶液。目前已经将各类金属离子诱导启动子转入大肠杆菌中,使得大肠杆菌会在含有各种金属离子的的溶液中出现发光反应。根据它发光的强度可以测定重金属离子的浓度,其测量范围可以从纳摩尔到微摩尔,所需时间为60~100min[15][16]。用于测量污水中锌浓度的生物传感器也已经研制成功,使用嗜碱性细菌alcaligenes cutrophus,并用于对污水中锌的浓度和生物有效性进行测量,其结果令人满意[17]。估测河口出水流污染情况的海藻传感器是由一种螺旋藻属蓝细菌( cyanobacterium spirlina subsalsa)和一个气敏电极构成的。通过监测光合作用被抑制的程度来估测由于环境污染物的存在而引起水的毒性变化。以标准天然水为介质,对三种主要污染物(重金属、除草剂、氨基甲酸盐杀虫剂)的不同浓度进行了测定,均可监测到它们的有毒反应,重复性和再生性都很高[18]。近来由于聚合酶链式反应技术(pcr)的迅猛发展及其在环境监测方面的广泛应用,不少科学家开始着手于将它与生物传感器技术结合应用。有一种应用pcr技术的dna压电生物传感器,可以测定一种特殊的细菌毒素。将生物素酰化的探针固定在装有链酶抗生素铂金表面的石英晶体上,用1´10-6mol的盐酸可以使循环式测量在同一晶体表面进行。用细菌中提取的dna样品进行同样的杂交反应并由pcr放大,产物为气单胞菌属(aeromonas hydrophila)的一种特殊基因片断。这种压电生物传感器可以鉴别样品中是否含有这种基因,这为从水样中检测是否含带有这种病原的各种气单胞菌提供了可能[19]。还有一种通道生物传感器可以检测浮游植物和水母等生物体产生的腰鞭毛虫神经毒素等毒性物质,目前已经能够测量在一个浮游生物细胞内含有的极微量的psp毒素[20]。dna传感器也在迅速的得到应用,目前有一种小型化dna生物传感器,能将dna识别信号转换为电信号,用于测量水样中隐孢子和其他水源传染体。该传感器着重于改进核酸的识别作用和加强该传感器的特异性和灵敏性,并寻求将杂交信号转化为有用信号的新方法,目前研究工作为识别装置和转换装置的一体化[21]。微藻素是一种从蓝藻细菌引起的水华中产生的细菌肝毒素,一种固定有表面细胞质粒基因组的生物传感器已经制得,用于测量水中微藻素的含量,它直接的测量范围是50~1000 ´10-6g/l[22]。 一种基于酶的抑制性分析的多重生物传感器用于测量毒性物质的设想也已经提出。在这种多重生物传感器中,应用了两种传导器―对ph敏感的电子晶体管和热敏性的薄膜电极,以及三种酶―尿素酶、乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶。该生物传感器的性能已经得到测试,效果较好[23]。除了发酵工业和环境监测,生物传感器还深入的应用于食品工程、临床医学、军事及军事医学等领域,主要用于测量葡萄糖、乙酸、乳酸、乳糖、尿酸、尿素、抗生素、谷氨酸等各种氨基酸,以及各种致癌和致变物质。三、 讨论与展望 美国的harold 指出,生物传感器商品化要具备以下几个条件:足够的敏感性和准确性、易操作、价格便宜、易于批量生产、生产过程中进行质量监测。其中,价格便宜决定了传感器在市场上有无竞争力。而在各种生物传感器中,微生物传感器最大的优点就是成本低、操作简便、设备简单,因此其在市场上的前景是十分巨大和诱人的。相比起来,酶生物传感器等的价格就比较昂贵。但微生物传感器也有其自身的缺点,主要的缺点就是选择性不够好,这是由于在微生物细胞中含有多种酶引起的。现已有报道加专门抑制剂以解决微生物电极的选择性问题。除此之外,微生物固定化方法也需要进一步完善,首先要尽可能保证细胞的活性,其次细胞与基础膜结合要牢固,以避免细胞的流失。另外,微生物膜的长期保存问题也待进一步的改进,否则难于实现大规模的商品化。 总之,常用的微生物电极和酶电极在各种应用中各有其优越之处。若容易获得稳定、高活性、低成本的游离酶,则酶电极对使用者来说是最理想的。相反的,若生物催化需经过复杂途径,需要辅酶,或所需酶不宜分离或不稳定时,微生物电极则是更理想的选择。而其他各种形式的生物传感器也在蓬勃发展中,其应用也越来越广泛。随着固定化技术的进一步完善,随着人们对生物体认识的不断深入,生物传感器必将在市场上开辟出一片新的天地。--------------------------------------------------------------------------------参考文献[1]韩树波,郭光美,李新等.伏安型细菌总数生物传感器的研究与应用[j].华夏医学,2000,63(2):49-52 [2]蔡豪斌.微生物活细胞检测生物传感器的研究[j]. 华夏医学,2000,13(3):252-256[3] trosok sp, driscoll bt, luong jht mediated microbial biosensor using a novel yeast strain for wastewater bod measurement[j]. applied micreobiology and biotechnology,2001, 56 (3-4): 550-554 [4] 张悦,王建龙,李花子等.生物传感器快速测定bod在海洋监测中的应用[j].海洋环境科学,2001,20(1):50-54[5] yoshida n, mcniven sj, yoshida a, compact optical system for multi-determination of biochemical oxygen demand using disposable strips[j]. field analytical chemistry and technology,2001,5 (5): 222-227[6] meyer rl, kjaer t, revsbech np. use of nox- microsensors to estimate the activity of sediment nitrification and nox- consumption along an estuarine salinity, nitrate, and light gradient[j]. aquatic microbial ecology, 2001,26 (2): 181-193[7]王晓辉,白志辉,孙裕生等.硫化物微生物传感器的研制与应用[j]. 分析试验室,2000,19(3):83-86[8] alexander d c,costanzo m a, guzzo j, cai j, towards the next millennium: luciferase fusions to identify genes responsive to environmental stress[j].water, air and soil pollution, 2000,123(1-4):81-94[9] makarenko aa, bezverbnaya ip, kosheleva ia,etc. development of biosensors for phenol determination from bacteria found in petroleum fields of west siberia[j].applied biochemistry and microbiology, 2002,38 (1): 23-27[10]semenchuk in, taranova la, kalenyuk aa,etc. effect of various methods of immobilization on the stability of a microbial biosensor for surfactants based on pseudomonas rathonis t[j]. applied biochemistry and microbiology, 2000, 36 (1): 69-72[11]yamazaki t, meng z, mosbach k,etc. a novel amperometric sensor for organophosphotriester insecticides detection employing catalytic polymer mimicking phosphotriesterase catalytic center[j]. electrochemistry,2001,69 (12): 969-97[12] nakamura h. phosphate ion determination in water for drinking using biosensors[j]. bunseki kagaku,2001,50 (8): 581-582[13] a, lucaciu i, fleschin s, magearu v. microbial biosensor for nonyl-phenol etoxylate (np-80e) [j].south african jounal of chemistry-suid-afrikaanse tydskrif vir chemie , 2000,53 (1): 14-17[14] leth s, maltoni s, simkus r,etc. engineered bacteria based biosensors for monitoring bioavailable heavy metal[j].electroanalysis, 2002,14 (1): 35-42 [15] lehmann m, riedel k, adler k,etc. amperometric measurement of copper ions with a deputy substrate using a novel saccharomyces cerevisiae sensor[j]. biosensors and bioelectronics, 2000, 15 (3-4): 211-219[16] riether kb, dollard ma, billard p. assessment of heavy metal bioavailability using escherichia coli zntap lux and copap lux-based biosensors[j]. applied microbiology and biotechnology,2001,57 (5-6): 712-716[17] karlen c, wallinder io, heijerick d, etc. runoff rates and ecotoxicity of zinc induced by atmospheric corrosion[j]. science of the total environment,2001,277 (1-3): 169-180[18] campanella l,cubadda f,sammartino m p, algal biosensor for the monitoring of water toxicity in estuarine enviraonments[j].wate research, 2001,35(1):69-76[19] tombelli sara,mascini marco,soca cristiana, dna piezoelectric biosensor assay coupled with a polyerase chain reaction for bacterial toxicity determination in environmental samples[j]. analytica chimica acta,2000,418(1):1-9[20] lee hae-ok,cheun byeung soo,yoo jong su, of a channel biosensor for toxicity measurements in cultured alexandrium tamarense[j]. journal of natural toxins,2000, 9(4):341-348[21] wang, dna biosensor for detecting cryptosporidium in water samples. technical . comletion-311, 2000(3), 26p [22]nakamura c, kobayashi t, miyake m,etc. usage of a dna aptamer as a ligand targeting microcystin[j]. molecular crystals and liquid crystals, 2001, 371: 369-374 [23]arkhypova vn, dzyadevych sv, soldatkin ap, etc. multibiosensor based on enzyme inhibition analysis for determination of different toxic substances[j]. talanta,2001, 55 (5): 919-927the recent research and application of biosensorabstract: in this article, the recent research progress and application of biosensors ,especially the micro- biosensors, are reviewed, and the prospect of biosensors development is also prognosticated. biosensors are made up of bioelectrode , using immobile organism as sensitive material for molecule recognition, together with oxygen-electrode, membrane -eletrode and fuel-electrode. biosensors are broadly used in zymosis industry, environment monitor, food monitor and clinic medicine. fast, accurate, facilitate as biosensors is,there will be an excellent prospect for biosensors in the marketkeywords:biosensor, zymosis -industry, environment-monitor作者简介:何星月:中国科学技术大学生命科学院,合肥230027刘之景,中国科学技术大学天文与应用物理系教授,合肥230026电话:0551―3601895

参考下: 进入21世纪后,特别在我国加入WTO后,国内产品面临巨大挑战。各行业特别是传统产业都急切需要应用电子技术、自动控制技术进行改造和提升。例如纺织行业,温湿度是影响纺织品质量的重要因素,但纺织企业对温湿度的测控手段仍很粗糙,十分落后,绝大多数仍在使用干湿球湿度计,采用人工观测,人工调节阀门、风机的方法,其控制效果可想而知。制药行业里也基本如此。而在食品行业里,则基本上凭经验,很少有人使用湿度传感器。值得一提的是,随着农业向产业化发展,许多农民意识到必需摆脱落后的传统耕作、养殖方式,采用现代科学技术来应付进口农产品的挑战,并打进国外市场。各地建立了越来越多的新型温室大棚,种植反季节蔬菜,花卉;养殖业对环境的测控也日感迫切;调温冷库的大量兴建都给温湿度测控技术提供了广阔的市场。我国已引进荷兰、以色列等国家较先进的大型温室四十多座,自动化程度较高,成本也高。国内正在逐步消化吸收有关技术,一般先搞调温、调光照,控通风;第二步搞温湿度自动控制及CO2测控。此外,国家粮食储备工程的大量兴建,对温湿度测控技术提也提出了要求。 但目前,在湿度测试领域大部分湿敏元件性能还只能使用在通常温度环境下。在需要特殊环境下测湿的应用场合大部分国内包括许多国外湿度传感器都会“皱起眉头”!例如在上面提到纺织印染行业,食品行业,耐高温材料行业等,都需要在高温情况下测量湿度。一般情况下,印染行业在纱锭烘干中,温度能达到120摄氏度或更高温度;在食品行业中,食物的烘烤温度能达到80-200摄氏度左右;耐高温材料,如陶瓷过滤器的烘干等能达到200摄氏度以上。在这些情况下,普通的湿度传感器是很难测量的。 高分子电容式湿度传感器通常都是在绝缘的基片诸如玻璃、陶瓷、硅等材料上,用丝网漏印或真空镀膜工艺做出电极,再用浸渍或其它办法将感湿胶涂覆在电极上做成电容元件。湿敏元件在不同相对湿度的大气环境中,因感湿膜吸附水分子而使电容值呈现规律性变化,此即为湿度传感器的基本机理。影响高分子电容型元件的温度特性,除作为介质的高分子聚合物的介质常数ε及所吸附水分子的介电常数ε受温度影响产生变化外,还有元件的几何尺寸受热膨胀系数影响而产生变化等因素。根据德拜理论的观点,液体的介电常数ε是一个与温度和频率有关的无量纲常数。水分子的ε在T=5℃时为,在T=20℃时为。有机物ε与温度的关系因材料而异,且不完全遵从正比关系。在某些温区ε随T呈上升趋势,某些温区ε随T增加而下降。多数文献在对高分子湿敏电容元件感湿机理的分析中认为:高分子聚合物具有较小的介电常数,如聚酰亚胺在低湿时介电常数为一。而水分子介电常数是高分子ε的几十倍。因此高分子介质在吸湿后,由于水分子偶极距的存在,大大提高了吸水异质层的介电常数,这是多相介质的复合介电常数具有加和性决定的。由于ε的变 化,使湿敏电容元件的电容量C与相对湿度成正比。在设计和制作工艺中很难组到感湿特性全湿程线性。作为电容器,高分子介质膜的厚度d和平板电容的效面积S也和温度有关。温度变化所引起的介质几何尺寸的变化将影响C值。高分子聚合物的平均热线胀系数可达到 的量级。例如硝酸纤维素的平均热线胀系数为108x10-5/℃。随着温度上升,介质膜厚d增加,对C呈负贡献值;但感湿膜的膨胀又使介质对水的吸附量增加,即对C呈正值贡献。可见湿敏电容的温度特性受多种因素支配,在不同的湿度范围温漂不同;在不同的温区呈不同的温度系数;不同的感湿材料温度特性不同。总之,高分子湿度传感器的温度系数并非常数,而是个变量。所以通常传感器生产厂家能在-10-60摄氏度范围内是传感器线性化减小温度对湿敏元件的影响。 国外厂家比较优质的产品主要使用聚酰胺树脂,产品结构概要为在硼硅玻璃或蓝宝石衬底上真空蒸发制作金电极,再喷镀感湿介质材料(如前所述)形式平整的感湿膜,再在薄膜上蒸发上金电极.湿敏元件的电容值与相对湿度成正比关系,线性度约±2%。虽然,测湿性能还算可以但其耐温性、耐腐蚀性都不太理想,在工业领域使用,寿命、耐温性和稳定性、抗腐蚀能力都有待于进一步提高。 陶瓷湿敏传感器是近年来大力发展的一种新型传感器。优点在于能耐高温,湿度滞后,响应速度快,体积小,便于批量生产,但由于多孔型材质,对尘埃影响很大,日常维护频繁,时常需要电加热加以清洗易影响产品质量,易受湿度影响,在低湿高温环境下线性度差,特别是使用寿命短,长期可靠性差,是此类湿敏传感器迫切解决的问题。 当前在湿敏元件的开发和研究中,电阻式湿度传感器应当最适用于湿度控制领域,其代表产品氯化锂湿度传感器具有稳定性、耐温性和使用寿命长多项重要的优点,氯化锂湿敏传感器已有了五十年以上的生产和研究的历史,有着多种多样的产品型式和制作方法,都应用了氯化锂感湿液具备的各种优点尤其是稳定性最强。 氯化锂湿敏器件属于电解质感湿性材料,在众多的感湿材料之中,首先被人们所注意并应用于制造湿敏器件,氯化锂电解质感湿液依据当量电导随着溶液浓度的增加而下降。电解质溶解于水中降低水面上的水蒸气压的原理而实现感湿。 氯化锂湿敏器件的衬底结构分柱状和梳妆,以氯化锂聚乙烯醇涂覆为主要成份的感湿液和制作金质电极是氯化锂湿敏器件的三个组成部分。多年来产品制作不断改进提高,产品性能不断得到改善,氯化锂感湿传感器其特有的长期稳定性是其它感湿材料不可替代的,也是湿度传感器最重要的性能。在产品制作过程中,经过感湿混合液的配制和工艺上的严格控制是保持和发挥这一特性的关键。 在国内九纯健科技依托于国家计量科学研究院、中科院自动化研究所、化工研究院等大型科研单位从事温湿度传感器产品的研制、生产。选用氯化锂感湿材料作为主攻方向,生产氯化锂湿敏传感器及相关变送器,自动化仪表等产品,在吸取了国内外此项技术的成功经验的同时,努力克服传统产品存在的各项弱点,取得实质性进展。产品选用了Al2O3及SiO2陶瓷基片为衬底,基片面积大大缩小,采用特殊的工艺处理,耐湿性和粘覆性均大大提高。使用烧结工艺,在衬底集片上烧结5个9的工业纯金制成的梳妆电极,氯化锂感湿混合液使用新产品添加剂和固有成份混合经过特殊的老化和涂覆工艺后,湿敏基片的使用寿命和长期稳定性大大提高,特别是耐温性达到了-40℃-120℃,以多片湿敏元件组合的独特工艺,是传感器感湿范围为1%RH-98%RH,具备了15%RH范围以下的测量性能,漂移曲线和感湿曲线均实现了较好的线性化水平,使湿度补偿得以方便实施并较容易地保证了宽温区的测湿精度。采用循环降温装置封闭系统,先对对被测气体采样,然后降温检测并确保绝对湿度的恒定,使探头耐温范围提高到600℃左右,大大增强了高温下测湿的功能。成功解决了“高温湿度测量”这一湿度测量领域难题。现在,不采用任何装置直接测量150度以内环境中的湿度的分体式高温型温湿度传感器JCJ200W已成功应用在木材烘干,高低温试验箱等系统中。同时,JCJ200Y产品能耐温高达600度,也已成功应用在印染行业纱锭自动烘干系统、食品自动烘烤系统、特殊陶瓷材料的自动烘干系统、出口大型烘干机械等方面,并表现出良好的效果,为国内自动化控制域填补了高温湿度测量的空白,为我国工业化进程奠定了一定基础。传感器论文: 低温下压阻式压力传感器性能的实验研究 Experimental Study On Performance Of Pressure Transducer At Low Temperature .... 灌区水位测量记录设备及安装技术 摘要:水位测量施测简单直观,易于为广大用水户所接受而且便于自动观测,因而在灌区水量计量乃至在整个灌区信息化建设中都占有十分重要的地位。目前我国灌区中水位监测采用的传感器依据输出量的不同主要分为模拟传感.... 主成分分析在空调系统传感器故障检测与诊断中的应用研究 摘要 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按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性,后者是检测受检对象上人为设置的磁场,用这个磁场来作被检测的信息的载体,通过它,将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等,转变成电量来进行检测和控制。 一 霍尔器件的工作原理 在磁场作用下,通有电流的金属片上产生一横向电位差如图1所示: 这个电压和磁场及控制电流成正比: VH=K╳|H╳IC| 式中VH为霍尔电压,H为磁场,IC为控制电流,K为霍尔系数。 在半导体中霍尔效应比金属中显著,故一般霍尔器件是采用半导体材料制作的。 用霍尔器件,可以进行非接触式电流测量,众所周知,当电流通过一根长的直导线时,在导线周围产生磁场,磁场的大小与流过导线的电流成正比,这一磁场可以通过软磁材料来聚集,然后用霍尔器件进行检测,由于磁场与霍尔器件的输出有良好的线性关系,因此可利用霍尔器件测得的讯号大小,直接反应出电流的大小,即: I∞B∞VH 其中I为通过导线的电流,B为导线通电流后产生的磁场,VH为霍尔器件在磁场B中产生的霍尔电压、当选用适当比例系数时,可以表示为等式。霍尔传感器就是根据这种工作原理制成的。 二 霍尔传感器的应用 1 霍尔接近传感器和接近开关 在霍尔器件背后偏置一块永久磁体,并将它们和相应的处理电路装在一个壳体内,做成一个探头,将霍尔器件的输入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来,构成如图1所示的接近传感器。它们的功能框见图19。(a)为霍尔线性接近传感器,(b)为霍尔接近开关。 图1 霍尔接近传感器的外形图 a)霍尔线性接近传感器 (b)霍尔接近开关 图2 霍尔接近传感器的功能框图 霍尔线性接近传感器主要用于黑色金属的自控计数,黑色金属的厚度检测、距离检测、齿轮数齿、转速检测、测速调速、缺口传感、张力检测、棉条均匀检测、电磁量检测、角度检测等。 霍尔接近开关主要用于各种自动控制装置,完成所需的位置控制,加工尺寸控制、自动计数、各种计数、各种流程的自动衔接、液位控制、转速检测等等。霍尔翼片开关 霍尔翼片开关就是利用遮断工作方式的一种产品,它的外形如图20所示,其内部结构及工作原理示于图21。 图3 霍尔翼片开关的外形图 2 霍尔齿轮传感器 如图4所示,新一代的霍尔齿轮转速传感器,广泛用于新一代的汽车智能发动机,作为点火定时用的速度传感器,用于ABS(汽车防抱死制动系统)作为车速传感器等。 在ABS中,速度传感器是十分重要的部件。ABS的工作原理示意图如图23所示。图中,1是车速齿轮传感器;2是压力调节器;3是控制器。在制动过程中,控制器3不断接收来自车速齿轮传感器1和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理,得到车辆的滑移率和减速信号,按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器2发出指令,调节器及时准确地作出响应,使制动气室执行充气、保持或放气指令,调节制动器的制动压力,以防止车轮抱死,达到抗侧滑、甩尾,提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。在这个系统中,霍尔传感器作为车轮转速传感器,是制动过程中的实时速度采集器,是ABS中的关键部件之一。 在汽车的新一代智能发动机中,用霍尔齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度,以提供更准确的点火时间,其作用是别的速度传感器难以代替的,它具有如下许多新的优点。 (1)相位精度高,可满足°曲轴角的要求,不需采用相位补偿。 (2)可满足度曲轴角的熄火检测要求。 (3)输出为矩形波,幅度与车辆转速无关。在电子控制单元中作进一步的传感器信号调整时,会降低成本。 用齿轮传感器,除可检测转速外,还可测出角度、角速度、流量、流速、旋转方向等等。 图4 霍尔速度传感器的内部结构 1. 车轮速度传感器2.压力调节器3.电子控制器 2. 图4 ABS气制动系统的工作原理示意图 3 旋转传感器 按图5所示的各种方法设置磁体,将它们和霍尔开关电路组合起来可以构成各种旋转传感器。霍尔电路通电后,磁体每经过霍尔电路一次,便输出一个电压脉冲。 (a)径向磁极(b)轴向磁极(c)遮断式 图5 旋转传感器磁体设置 由此,可对转动物体实施转数、转速、角度、角速度等物理量的检测。在转轴上固定一个叶轮和磁体,用流体(气体、液体)去推动叶轮转动,便可构成流速、流量传感器。在车轮转轴上装上磁体,在靠近磁体的位置上装上霍尔开关电路,可制成车速表,里程表等等,这些应用的实例如图25所示。 图6的壳体内装有一个带磁体的叶轮,磁体旁装有霍尔开关电路,被测流体从管道一端通入,推动叶轮带动与之相连的磁体转动,经过霍尔器件时,电路输出脉冲电压,由脉冲的数目,可以得到流体的流速。若知管道的内径,可由流速和管径求得流量。霍尔电路由电缆35来供电和输出。 图6 霍尔流量计 由图7可见,经过简单的信号转换,便可得到数字显示的车速。 利用锁定型霍尔电路,不仅可检测转速,还可辨别旋转方向,如图27所示。 曲线1对应结构图(a),曲线2对应结构图(b),曲线3对应结构图(c)。 图7 霍尔车速表的框图 图8 利用霍尔开关锁定器进行方向和转速测定 4 在大电流检测中的应用 在冶金、化工、超导体的应用以及高能物理(例如可控核聚变)试验装置中都有许多超大型电流用电设备。用多霍尔探头制成的电流传感器来进行大电流的测量和控制,既可满足测量准确的要求,又不引入插入损耗,还免除了像使用罗果勘斯基线圈法中需用的昂贵的测试装置。图9示出一种用于DⅢ-D托卡马克中的霍尔电流传感器装置。采用这种霍尔电流传感器,可检测高达到300kA的电流。 图9(a)为G-10安装结构,中心为电流汇流排,(b)为电缆型多霍尔探头,(c)为霍尔电压放大电路。 (a)G�10安装结构(b)电缆型多霍尔探头(c)霍尔电压放大电路 图9 多霍尔探头大电流传感器 图10霍尔钳形数字电流表线路示意图 图11霍尔功率计原理图 (a)霍尔控制电路 (b)霍尔磁场电路 图12霍尔三相功率变送器中的霍尔乘法器 图13霍尔电度表功能框图 图14霍尔隔离放大器的功能框图 5 霍尔位移传感器 若令霍尔元件的工作电流保持不变,而使其在一个均匀梯度磁场中移动,它输出的霍尔电压VH值只由它在该磁场中的位移量Z来决定。图15示出3种产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组成的位移传感器的输出特性曲线,将它们固定在被测系统上,可构成霍尔微位移传感器。从曲线可见,结构(b)在Z<2mm时,VH与Z有良好的线性关系,且分辨力可达1μm,结构(C)的灵敏度高,但工作距离较小。 图15 几种产生梯度磁场的磁系统和几种霍尔位移传感器的静态特性 用霍尔元件测量位移的优点很多:惯性小、频响快、工作可靠、寿命长。 以微位移检测为基础,可以构成压力、应力、应变、机械振动、加速度、重量、称重等霍尔传感器。 6 霍尔压力传感器 霍尔压力传感器由弹性元件,磁系统和霍尔元件等部分组成,如图16所示。在图16中,(a)的弹性元件为膜盒,(b)为弹簧片,(c)为波纹管。磁系统最好用能构成均匀梯度磁场的复合系统,如图29中的(a)、(b),也可采用单一磁体,如(c)。加上压力后,使磁系统和霍尔元件间产生相对位移,改变作用到霍尔元件上的磁场,从而改变它的输出电压VH。由事先校准的p~f(VH)曲线即可得到被测压力p的值。 图16 几种霍尔压力传感器的构成原理 7 霍尔加速度传感器 图17示出霍尔加速度传感器的结构原理和静态特性曲线。在盒体的O点上固定均质弹簧片S,片S的中部U处装一惯性块M,片S的末端b处固定测量位移的霍尔元件H,H的上下方装上一对永磁体,它们同极性相对安装。盒体固定在被测对象上,当它们与被测对象一起作垂直向上的加速运动时,惯性块在惯性力的作用下使霍尔元件H产生一个相对盒体的位移,产生霍尔电压VH的变化。可从VH与加速度的关系曲线上求得加速度。 图17 霍尔加速度传感器的结构及其静态特性 三 小结 目前霍尔传感器已从分立元件发展到了集成电路的阶段,正越来越受到人们的重视,应用日益广泛。

光的干涉应用的新进展 光的干涉无处而不在,如在日光照射下,肥皂泡的薄层色及昆虫翅膀上的彩色便是最明显的例子。这仅在生活中光的干涉便随处可见,那么在它的实际应用岂不更让人意想不到。光的干涉最要的前提条件就是:必须满足传播方向相同、初相位恒定、频率相同。对于光干涉最开始的意愿是为了测单色光的波长,然而现在我们熟悉的照相机便也运用了光的干涉,普通照相是把照相机的镜头对着被拍摄的物体,让从物体上反射的光进入镜头,在感光底片上产生物体的像。感光底片上记录的是从物体上各点反射出来的光的强度。一、全息照相是应用光的干涉来实现的。它用激光(是良好的相干光)作光源。全息照相的原理如图所示,激光束被分成两部分:一部分射向被摄物体,另一部分射向反射镜(这束光叫参考光束)。从物体上反射出来的光(叫做物光束)具有不同的振幅和相位,物光束和从反射镜来的参考光束都射到感光片上,两束光发生干涉,在感光片上产生明暗的干涉条纹,感光片就成了全息照相。干涉条纹的明暗记录了干涉后光的强度,干涉条纹的形状记录了两束光的位相关系。 从全息照片的干涉条纹上不能直接看到物体的像,为了现出物体的像,必须用激光束(参考光束)去照射全息照片,当参考光束通过全息照片时,便复现出物光束的全部信息,于是就能看到物体的像。二、光学千涉生物传感器的建立及其在多种生物分子识别中的应用1.光学千涉生物传感器系统的设置(1)光学干涉生物传感器的硬件构成 (2)聚荃乙烯薄膜厚度与光学常数的测定及软件的编译2.光学干涉生物传感器敏感膜的构建3.光学干涉生物传感器在多种类型分子识别中的应用(1)酶标记的表面抗原一表面抗体相互作用(2)寡核昔酸分子杂交实验(3) L一天冬酞胺酶B细胞表位的筛选(4)不同细胞与固定化凝集素的相互作用三、当前光刻技术的主要研究领域及进展 1.光学光刻 光学光刻是通过光学系统以投影方法将掩模上的大规模集成电路器件的结构图形"刻"在涂有光刻胶的硅片上,限制光刻所能获得的最小特征尺寸直接与光刻系统所能获得的分辨率直接相关,而减小光源的波长是提高分辨率的最有效途径。因此,开发新型短波长光源光刻机一直是国际上的研究热点。 2.极紫外光刻(EUVL)极紫外光刻用波长为10-14纳米的极紫外光作 光源。虽然该技术最初被称为软X射线光刻,但实际上更类似于光学光刻。所不同的是由于在材料中的强烈吸收,其光学系统必须采用反射形式。如果EUVL得到应用,它甚至可能解决2012年的微米及以后的问题,对此发展应予以足够重视。总的来说,随着科学技术的迅速发展,在科学和技术领域中人们不断地利着光的干涉原理解决了许多复杂的实际问题。让我们更加深刻的认识光的干涉现象,以便日后更好的利用光的干涉知识解决生产及生活中的问题

射频信号强度检测论文

高速铁路信号是高速列车安全、高密度运行的基本保障。下面是我整理的高速铁路信号技术论文,希望你能从中得到感悟!

基于无线通信技术的高速铁路信号系统应用

摘 要

高速铁路信号系统是高速列车安全、高密度运行的基本保障。无线通信技术在铁路信号系统的应用,不但减少了高速铁路的信号系统成本,还较好的确保了高速铁路的安全。随着科学技术的进步,高速铁路不断的向着智能信息化转变,这就给无线通信技术领域提出了更加严格的要求,为了适应高速铁路的快速发展,各国都在潜心研究基于无线通信技术的新一代的铁路信号系统。本文介绍了国外无线通信系统在高速铁路信号系统中的发展情况,分析了运用无线通信技术的高速铁路信号系统的特点和问题,并探讨了无线通信技术在高速铁路信号系统中的应用。

【关键词】无线通信 高速铁路 信号系统

在整个高速铁路工程中,虽然信号系统的投资总额所占比率较小,但其起到的作用十分关键。由于轨道电路传输环境较差、传输信息的速率较低、设备更新维护费用高,所以基于轨道电路的列车控制系统已经不能满足高速铁路的快速发展要求。在80年代,国外开始研究基于无线通信的铁路信号系统TBS(Transmission Based Signalling),希望通过无线通信技术的应用来提高铁路的管理职能、缩短列车间隔时间、节约能源、降低系统的成本。1995年在关于TBS的国际会议中,会议代表分析了无线通信技术在铁路信号系统应用的的可行性,并指出了无线通信技术可能给铁路信号系统带来的积极影响,表明了TBS将会成为未来铁路信号系统的发展方向。

1 国外TBS的发展情况

北美TBS的发展情况

1983年,美国铁道协会和加拿大铁道协会共同最早提出了基于无线通信的先进列车控制系统ATCS。ATCS主要是通过数字数据通信手段和先进的微处理器获取列车的精确位置和速度等信息,并对列车进行安全控制。ATCS的运用不仅避免了很多地面信号设备的安装,节省了系统成本,还消除信号盲区,增强了列车的安全系数。ATCS是由中央控制系统、无线数据通信网络、车载设备、路旁设备和线路维护人员移动终端五个子控制系统构成的。它的系统结构设计和功能模块的划分为以后基于无线通信的铁路信号系统奠定了基础。随着无线通信技术的发展,在ATCS之后北美又出现了很多基于无线通信的铁路信号系统,其中ARES可以提供非常可靠的检查和平衡手段,在很大程度上降低了人为操作失误造成的错误,使列车行驶更加安全。另外,PTS、PTC、AATC、ITCS等系统也是比较著名的。

欧洲TBS的发展情况

1992年国际铁盟下属的欧洲铁路研究机构提出了一套欧洲的铁路运输管理系统,包括车票发售、各国铁路互操作性等多个方面,ETCS就是其中非常重要的一部分。在欧共体委员会设立标准化欧洲铁路控制系统项目ETCS之前,欧洲各国铁路标准和模式不尽相同,轨距、信号设备、供电设备也不一样,因此各国只能使用自己的ATP、ATC系统。各国铁路制式上的差异使得欧洲铁路很难形成连续运输。在设立了标准化欧洲铁路控制系统项目ETCS后,各国的铁路开始逐渐按照统一标准进行规范,并逐渐取代各国不同的列车自动控制系统和防护系统。ETCS的目标就是要实现欧洲铁路的统一,提高各国铁路的互操作性,使铁路控制系统的功能和设备更加规范。

日本TBS的发展情况

在日本铁路信号系统的发展历程中,先后出现了ATS、现行ATC、数字式ATC、计算机和无线通信辅助信息控制系统等。其中现行ATC作为一种列车超速防护系统,以良好的自动制动功能保护了列车的安全。但在系统工作时,采用的最强的自动制动,影响了乘客的舒适程度。在1987年,日本开始基于无线通信的铁路信号系统的研究,为CARAT的出现奠定了坚实的基础。CARAT的使用能够使列车连续测定自身位置和行驶速度,使地面系统能够很好的了解列车运行情况,保证列车的运输安全。

2 TBS的特点和问题

在速度比较高的高速铁路上,距离比较近时,可以采用红外、蓝牙等无线通信技术实现对列车的控制;在距离比较远时,则可以通过全球定位控制系统、信标、计轴装置等来测定列车的速度和位置。车载计算机可以通过无线收发装置将列车的速度、位置信息发送给调度控制计算机,通过调度控制计算机的处理,再将列车允许的最大速度等信息通过无线通信发回给列车计算机。列车司机可以根据车载计算机的提醒进行相应的操作,如果列车司机没有及时作出反应,信息控制系统还可以自行将车速降低到允许范围以内。

TBS的特点

(1)在TBS中,主控中心可以根据列车的运行状态和操作状态通过车载计算机来调整列车的运行,加大了高速铁路信号系统的管理职能,保证了列车的安全,提高了铁路线路的通行能力。

(2)在无线通信信号系统控制下,列车和地面的可靠信息量增大,列车运行变得更加稳定,且避免了不必要的加速和制动,节约了能源,也让旅客乘车变得更加舒适。

(3)无线通信技术的运用,省掉了大量的地面信号装备,大大减少了设备的安装、维护、修整费用。

(4)无线通信信号系统的适应能力极强,通过软件上的调整就可以使列车的运行速度提高,且能够自动调整运行图,大大的提高了铁路运输管理能力。

(5)无线通信信号系统还可以通过车地间的双向信息通道实现列车的闭锁控。

TBS的问题

(1)高铁信号系统使用轨道电路只能使用较低的信息发送频率,传输环境恶劣,很难让电码的传送速率满足高速铁路的运行速度要求。

(2)TBS通过环线设备和应答器件接受数据信息,列车进行操作可能会有时间上的延迟,可能会给列车的运行造成不良的影响。

(3)轨道间的电缆电线作为车地之间的双向信息通道,虽然传输信息量大,抗干扰能力强,但设备费用较高,且防盗能力很差,一旦丢失,后果严重。

3 无线通信技术在高速铁路信号系统中的应用 微机联锁

无线通信技术在微机联锁方面运用的可行性还需进一步研究,但ATCS中提出,可以将检测到的道岔、信号机闭锁状态发送给主控中心,并利用道旁接口单元来接收主控中心的控制命令,以实现控制一组道岔、信号机动作的目的。另外道旁接口单元可以利用无线信道联系控制中心,通过电缆连接现场设备,从而检测并控制一些辅助的子系统。目前看来,无线通信技术用于微机联锁的现场设备可能会增加一些投资,且大型站场道岔众多,干扰较大,但还是具有较好的发展前景。

集中调度

在调度集中系统中,调度中心职要根据车站到发线占用情况和区段内闭塞分区大概了解列车运行的状况,并根据得到的信息排列进路。但利用TBS,控制系统就能够准确的了解列车运行的位置、速度,并根据沿线的信号系统情况发送列车控制命令,保证列车在最短的实践间隔内高速、安全、稳定的运行。无线通信技术赋予列车与控制中心的双线数据通信,给列车的运行带来了很大的方便,且实现了行车指挥自动化。

中继器

在高速铁路的实际运行中,我不可能在所有的高速铁路中都设这无线通信基站,这样不但增加了设备投资,还使无线通信铁路信号系统失去了存在的真正意义。有了中继器,基站就可以通过中继器接受和发送一些射频信号,从而使基站不仅可以管理基站区域范围内的站区,还能够将管理中继器管理的一些车辆和线路。

提高平交道口的通过效率

为了提高平交道口的防护能力和和通过效率,防止由于无线设备故障造成不必要的损失,主控中心按照时间间隔不断的查询道口的运行状态,并将查询信息及时反馈给接近道口的列车。另外主控中心通过接收的列车位置、速度信息,可以计算列车通过道口的时间,并根据实际情况设定列车的最大允许速度和列车运行线路参考。这样,列车通过平交道口就有了安全保障,而且还大大提高了道口的通过效率。

加强维修处防护

在高速铁路某路段需要进行维修时,维修部门可以通过移动终端将维修点输入到系统中,通过主控中心的传送,列车就可以很好的了解路段情况。在实际的运行中,列车可以根据了解到的维修点信息对列车进行操作,另外在列车接近维修点事,移动终端接受到地面系统的警报信号,以保证列车能够及时在维修段之前停车。

4 总结

随着高速铁路的不断发展,要确保列车的安全,先进的信号系统成了高速铁路运行的重中之重。在高速铁路信息系统中,无线通信的运用仍处于初期阶段,在具体的TBS规划时应充分考虑其与全路运输管理系统的接口,使无线通信技术更充分的运用在高速铁路的发展当中。

参考文献

[1]闵耀兴.我国铁路列车安全控制系统的现状[J].哈铁科技通讯,1997(04).

[2]姚丽娟.我国铁路信号系统的现状与发展[J].铁道通信信号,2003(04).

[3]步兵.基于通信的列车控制系统的可靠性分析方法[J].交通运输工程学报,2001(01).

[4]杨绚,陈德旺,陈荣高.速铁路列控系统主动安全控制的分析与思考[J].铁路计算机应用,2012(08).

作者简介

孙屹枫(1982-),男,天津市人。中国民用航空大学大学本科毕业。研究方向:铁路信号。

作者单位

铁道第三勘察设计院集团有限公司电化电信处 天津市 300251

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RFID本身是有信号强弱算法的一般在国外的机型或者用国外射频芯片的机型里面有如果用低成本的方案 做小范围的定位可以通过软件计算识别次数来大概区分位置

传感器在环境检测中可分为气体传感器和液体传感器,这是我为大家整理的传感器检测技术论文,仅供参考!

试述传感器技术在环境检测中的应用

摘要:传感器在环境检测中可分为气体传感器和液体传感器,其中气体传感器主要检测氮氧化合物和含硫氧化物;液体传感器主要检测重金属离子、多环芳香烃类、农药、生物来源类。本文阐述了传感器技术在环境检测方面的应用。

关键词:气体传感器 液体传感器 环境检测

中图分类号:O659 文献标识码:A 文章编号:

随着人们对环境质量越加重视,在实际的环境检测中,人们通常需要既能方便携带,又可以够实现多种待测物持续动态监测的仪器和分析设备。而新型的传感器技术就能够很好的满足上述需求。

传感器技术主要包括两个部分:能与待测物反应的部分和信号转换器部分。信号转换器的作用是将与待测物反应后的变化通过电学或光学信号表示出来。根据检测方法的不同,我们将传感器分为光学传感器和电化学传感器;根据反应原理的不同,分为免疫传感器、酶生物传感器、化学传感器;根据检测对象不同,分为液体传感器和气体传感器。

1气体传感器

气体传感器可以对室内的空气质量进行检测,尤其是有污染的房屋或楼道;也可以对大气环境中的污染物进行检测,如含硫氧化物、氮氧化合物等,检测过程快速方便地。

以含氮氧化物(NOx)为例。汽车排放的尾气是含氮氧化物的主要来源,但随着时代的发展,国内消费水平的提高,汽车尾气的排放量呈逐年上升趋势。通过金属氧化物半导体对汽车尾气及工厂废气中的含氮氧化物进行直接检测。如Dutta设计的传感器,采用铂为电极,氧化钇和氧化锆为氧离子转换器,安装到气体排放口,可以检测到含量为10-4~10-3的NO。含硫氧化物是造成酸雨的主要物质,也是目前环境检测的重点项目,因为在大气环境中的含量低于10-6,需要更高灵敏度的传感器。如高检测的灵敏度的表面声波设备。

Starke等人采用直径为8~16nm的氧化锡、氧化铟、氧化钨纳米颗粒制作的纳米颗粒传感器,对NO和NO2的检测下限可达到10-8,提高反应的比表面积,增加反应灵敏度,且工作温度比常规的传感器大大降低,减少了能源消耗。

2液体传感器

在实际环境检测中,液体传感器大多应用于水的检测。由于水环境中的污染物种类广泛,因此液体传感器比气体传感器的应用更为广泛和重要。水中的污染物除了少量的天然污染物以外,大部分都是人为倾倒的无机物和有机物。无机物中,重金属离子为重点检测对象;有机污染物包括杀虫剂、激素类代谢物、多环芳香烃类物质等。这些污染物的过度超标,会严重影响到所有生物体的健康和安全。

重金属离子检测

采水体中重金属离子的主要来源包括开矿、冶金、印染等企业排放的废水。这些生产废水往往混合了多种废水,所含的重金属离子种类繁多,常见的有汞、锰、铅、镉、铬等。重金属离子会不断发生形态的改变和在不同相之间进行转移,若处置不当,容易形成二次污染。生物体从环境中摄取到的重金属离子,经过食物链,逐渐在高级生物体内富集,最终导致生物体的中毒。因此如果供人类食用的鱼类金属离子超标,将对人类产生严重的影响,因此对于重金属离子的检测显得尤为重要。

Burge等人发明的传感器,可以利用1,2,2联苯卡巴肼和分光光度计,可以检测地下水中的重金属铬浓度是否超标。

除了通过化学反应检测外,采用特殊的生物物质,也可以方便和灵敏地检测重金属离子。如大肠杆菌体内有一种蛋白质可以结合镍离子,有人在这种蛋白质的镍离子结合位点附近插入荧光基团,当蛋白质结合镍离子后,荧光基团会被淬灭,由于荧光的强度与镍离子浓度成反比,从而实现对镍离子的定量检测,检测范围未10-8~10-2mol/L。日方法也可应用于检测Cu2+、Co2+、Fe2+和Cd2+等几种离子中。他们还结合了微流体技术,该技术只需消耗几十纳升体积的待测液体,就可以对100nmol/L以下浓度的Pb2+进行检测。Matsunaga小组将TPPS固定在多孔硅基质中,当环境中存在Hg2+时,随着Hg2+浓度的变化,TPPS的颜色会从橘黄色逐渐转变成绿色,该传感器的检测限为,通过加入硅铝酸去除干扰离子Ni2+和Zn2+。

利用传感器技术不仅可以准确测定待测物的浓度,而且由于传感器的微型化技术特点,还可以通过传感器的偶联,进行多项指标的检测。Lau等人设计了基于发光二极管原理的传感器,可以同时检测Cd2+和Pb2+,该传感器对Cd2+和Pb2+的检测限分别为10-6和10-8。

农药残留物质的检测

农药是一类特殊的化学品,它在防治农林病虫害的同时,也会对人畜造成严重的危害。中国是农业大国,每年的农药使用量相当庞大,因此有必要对其进行监测。采用钴-苯二甲蓝染料和电流计就能方便地检测三嗪类除草剂,无需脱氧,直接检测的下限为50Lg/L,如果通过预处理进行样品浓缩后,检测限可以达到200ng/L。

采用带有光纤的红外光谱传感器可以进行杀虫剂的快速检测。将光纤内壁涂覆经非极性有机物修饰的气溶胶材料后,能显著改善光纤中水分子对信号的耗散作用,并且能够提取出溶液中的有机磷类杀虫剂进行光谱分析。此类传感器对于有机溶剂,如苯、甲苯、二甲苯的检测限则可达10-8~8*10-8。

多环芳香烃类化合物的检测

多环芳香烃类物质是另外一大类有害的污染物质,这类物质具有致癌性,但在许多工业生产过程中均会使用或产生此类物质。水体中的多环芳香烃类物质含量非常低,一般在10-9范围内,因此需要借助高灵敏度的检测传感器,Schechter小组发明了光纤光学荧光传感器。在直接检测过程中,待测样本中还可能存在一些如泥土这样的干扰物质,会降低检测信号值,如果用聚合物膜先将非极性的PAH富集,然后对膜上的物质进行荧光检测,从而解决信号干扰问题,报道称这种经膜富集后的传感器技术,对pyrene的检测可达到6*10-11,蒽类物质则可达4*10-10。Stanley等人利用石英晶振微天平作为传感器,在芯片表面固定上蒽-碳酸的单分子膜,检测限可达到2*10-9。

基于免疫分析原理,采用分子印迹的方法,在传感器表面印上能够结合不同待测物质的抗体分子,可以实现多种不同物质的检测。近年来发展起来的微接触印刷技术,也可应用到该领域,这样制备得到的传感器体积可以更加微型化。

生物类污染物质

除了以上的无机和有机合成类污染物质,还有生物来源的一些潜在污染分子。如激素类分子及其代谢物的污染常常会引起生物体生长、发育和繁殖的异常。Gauglitz带领的研究小组采用全内反射荧光生物传感器和睾丸激素抗体,对河流中的睾丸激素直接进行了即时检测,其检测限为。该技术无需样品的预处理,对于不同地区的自然界水体均可以进行睾丸激素的现场直接检测,检测范围为9~90ng/L。

另外,致病菌和病毒也是被检测的对象,水体中出现某些特定菌种,可以表明水体受到了某种污染,利用传感器技术非常容易检测到这些生物样本的存在,而且选择性非常高,如可以从烟草叶中快速地发现植物病毒烟草花叶病毒,采用QCM可以直接检测到酵母细胞的数量。

3结论和展望

目前,传感器技术已开始应用于各环境监测机构的应急检测,但是实际应用中有诸多的局限性,比如在对大气中的某些有害物质进行检测时,由于其含量往往低于传感器的最低检测限,因此在实际应用过程中,还需要进行气体的浓缩处理,这样就使传感器不容易实现微型化,或者需要借助更高灵敏度的传感器;同样,在野外水体检测时,常常会出现待测水体含有多种复杂干扰成分的情况,无法与实验室的标准化条件相比;在有些以膜分离分析技术为原理的传感器中,其膜的使用寿命往往较短,而频繁更换新膜的价格较为昂贵,因此仍然无法得到广泛的应用。

尽管如此,随着传感器技术的不断发展和完善,仍然有望应用于将来工厂企业排气、排污的现场直接检测和野外环境的动态无人监测,而且其结果能与实验室常规仪器的检测结果相符,这样将大大加快对环境监测和治理的步伐。

参考文献

[1]NaglS,,2007,132:507-511.

[2],2005,59:209-217.

[3]HanrahanG,,2004,6:657-664.

[4]HoneychurchKC,,2003,22:456-469.

[5]AmineA,,2006,21:1405-1423

传感器与自动检测技术教学改革探讨

摘要:传感器与自动检测技术是电气信息类专业重要的主干专业课,传统授课方法侧重于理论知识的传授,而忽略了应用层面的培养。针对此问题试图从教学目的、教学内容、教学形式、教学效果等多个方面进行分析,对该课程的教学方案改革进行探讨,提出一套技能与理论知识相结合、行之有效的教学方案。

关键词:传感器与自动检测技术;教学内容;教学模式;工程思维

“传感器与自动检测技术”是电气信息类专业重要的主干专业课,是一门必修课,也是一门涉及电工电子技术、传感器技术、光电检测技术、控制技术、计算机技术、数据处理技术、精密机械设计技术等众多基础理论和技术的综合性技术,现代检测系统通常集光、机、电于一体,软硬件相结合。

“传感器与自动检测技术”课程于20世纪80年代开始在我国普通高校的本科阶段和研究生阶段开设。本课程侧重于传感器与自动检测技术理论的传授,重知识,轻技能;教师之间也缺乏沟通,教学资源不能得到充分利用,教学效果不理想,学生学习兴趣不高。

一、教学过程中发现的问题及改革必要性分析

笔者在独立学院讲授“传感器与自动检测技术”课程已有四年,最开始沿用了研究型大学的教学计划和教学大纲,由于研究型大学是以培养研究型人才为主,而独立学院是以培养应用型人才为主,在人才培养目标上有较大差异,在逐渐深入的过程中发现传统方案不太符合学院培养应用型人才的定位,存在以下几方面的问题。

1.重理论,轻实践

该课程是应用型课程,其中也有大量的理论知识、数学推导,而传统的研究型教学方法普遍都以理论教学为主,在课堂上大篇幅讲解传感器的原理,进行数学公式推导,相比而言传感器的应用通常只是通过一个实例简单介绍,导致最后大多数学生只是粗略地知道该传感器的结构,而不知道如何用,在哪里用。

2.教学模式单一

该课程传统上以讲授的教学方式为主,将现成的结论、公式和定理告诉学生,学生不能主动地思考和探索,过程枯燥乏味,导致学生产生了厌学情绪。同时理论教学与实训、实践教学脱节问题也很严重。

3.教学实验安排不合理

传统的实验课程安排,验证性实验比例高达80%,综合设计性实验极少,缺少实训、实践环节。然而应用型人才的培养应该以实践教学为核心,重点培养学生的工程思维和实践能力、动手能力,以在学生毕业时达到企业对技术水平与能力的要求,使学生毕业后能尽快适应工作岗位。

二、适合独立学院培养应用型人才的教学方案改革

传统的传感器与自动检测技术课程重理论、轻实践,教学模式单一,教学实验以验证性实验为主,这种方案能够培养研究型人才,但却无法培养合格的应用型人才。在教学过程中,笔者潜心研习,并反复实践,总结出以下几个可以改革的方面。

1.优化教学内容,注重工程思维

本课程一个很重要的内容是各种类型传感器的原理,传统的教学要讲清楚其中的来龙去脉,而本人则认为针对应用型人才培养,充分讲授清楚基本概念、基本原理和基本方法即可,涉及大额数学公式可以选择重要的进行讲解,其他则可作为学生的自学内容,让学生课余自学。同时应该重点讲解该传感器的工程应用实例;另一方面要结合最新实际工程讲解。这样才能激发学生的学习兴趣,培养学生应用型工程学习思维。

2.改革教学方法,改变教学模式

传统的教学是“灌输式”的方法,无论学生是否接受,直接把要讲的内容全部讲述给学生,而这也违背了培养学生分析问题和解决问题的能力以及创新能力的出发点和归宿。笔者认为应该应用工程案例教学,实行启发式、讨论式、研究式等与实践相结合的教学方法,发挥学生在教学活动中的主体地位。

3.与工程实际相结合,与其他课程相结合

教学过程中要从不同行业提取典型的工程应用实例,精简以后作为实例进行讲解。在进行教学时,要培养学生的系统观,让学生明白这不是一门独立的课程,而是与自动控制原理、智能控制理论等课程相融合的,以达到融会贯通的学习效果。

4.实验环节改革

实验教学主要是为了提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力,加深学生对课堂教学中理论、概念的感性认识。以往该课程的实验内容大部分为原理性、验证性的实验,学生容易感到枯燥无味,毫无学习积极性,很少有学生进行独立思考并发现问题,实验效果极不理想。为了改变这种模式化的教育,笔者将实验内容由传统的验证性实验调整为设计开发型实验。在实验教学中根据客观条件在适当减少验证性实验的基础上,增加了开拓性实验项目以及设计综合性实验。

5.改革教学评价方法,提高课堂教学效率

高效的学习成果反馈机制是促进教学相长的必要手段,目前该课程都是通过课程作业进行学习效果反馈,可以采用每一个章节布置一道设计型题目,让学生更加广泛地查阅资料,并在一定知识广度的基础上深入分析题目中用到的内容,进而从更深的层面分析解决问题,以达到深度、广度相结合的效果。

本文针对传感器与自动检测技术传统研究型大学的方案,提出了三个方面的问题,并根据四年的教学积累,在教学内容、教学模式、实验环节、教学评价及反馈等几个方面进行了探讨分析并提出了一套改革的方法和措施。本方案以实际工程应用实例为核心,在教学内容上侧重于传感器应用方面的讲解,以提出问题、分析问题、解决问题为主线调动学生的学习积极性和主动性,培养学生的工程思维和能力,重视实验环节,以设计性、综合性实验代替验证性实验培养学生将抽象的知识具体化、培养学生的实际应用能力、动手能力和创新能力。

参考文献:

[1]吴建平,甘媛.“传感器”课程实验教学研究[J].成都理工大学学报.

[2]曹良玉,赵堂春.传感器技术及其应用.课程改革初探[J].中国现代教育装备.

[3]李玉华,胡雪梅.传感器及应用.课程教学改革的探讨Ⅱ技术与市场.

超声波测距的原理可不一定是通过信号强弱来判断的,一般是根据声波返回的时长来计算的。RFID领域特别是有源RFID标签领域确有RSSI值计算的方法,但由于周边环境的影响,通常这种方法精度都不太理想。你可以看看WIFI测距方面的产品是否能够满足你的要求?当然,目前相对精准的RFID测距方法是UWB超宽带技术,但它并非靠信号强度,而是靠时差,这种技术能够做到1米左右的定位精度。不过目前很贵,也有许多的限制条件。通过信号强弱来实现1cm的检测精度?!在开放环境下不可能达到。在一个平方米范围内,利用超声波结合不可见光技术倒是有可能。单纯通过射频测距,国外倒是有几家产品,用于矿山安全的,你如果感兴趣,可以给我留言。

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