针对现有水下超声波水位测量方法精度偏低, 无法满足水工物理模型实验测量需求的问题, 分析了水下超声波水位测量误差来源和误差量级, 综合考虑水声速与渡越时间对测量精度的影响, 提出了一种水下高精度超声水位测量方法。首先, 分析了超声波换能器间隙误差对声速测量精度的影响, 提出了间隙误差计算方法, 从原理上消除了水体环境变化对水位测量精度的影响; 其次, 基于超声波回波信号的包络形态不变原则, 采用归一化包络时差法检测超声波渡越时间, 并给出了离散数值计算算法流程, 以减小信号衰减特性的渡越时间检测的影响。理论分析表明, 该方法能从水声速和渡越时间两方面同时减小水位测量误差。为了验证本方法的可行性, 开发了实验样机, 并进行了计量检定实验, 实验结果表明, 在400 mm量程范围内, 水位测量误差小于0.1 mm, 满足水工物理模型实验高精度水位测量需求。

光纤光栅应变传感器在应力疲劳作用下不可避免地出现性能衰退, 为了评估其极限传感寿命, 从光纤光栅传感原理出发, 理论推导了应力疲劳作用引起的满度相对误差表达式, 以工业仪表精确度等级作为传感器的极限状态阈值, 提出了基于等强度梁的极限传感寿命测试方法.利用该方法评估了高桩码头结构健康监测应用环境中光纤光栅应变传感器的极限传感寿命, 以满度相对误差变化4%作为极限失效阈值, 对4支传感器进行了1.32亿应力疲劳实验.当疲劳至1.32亿次时, 2支传感器达到极限传感寿命, 1支传感器接近极限传感寿命, 即极限传感寿命约为1.32亿次.实验结果表明, 提出的方法能有效地测试不同结构健康监测需求下, 光纤光栅应变传感器的应力疲劳极限传感寿命.