基于液态金属天线的滑坡稳定性监测装置的研发

摘要

滑坡是较为常见也是危害较大的一种地质灾害，在我国西南地区以及东南沿海的福建、广西、广东和海南等地由于广泛分布着山地和丘陵，因此这些地区的滑坡灾害时有发生。滑坡的主要诱发因素有地震、降水量以及人类活动等，在国家大力推进山区的基础设施建设、全国性的交通网络建设以及频繁的采掘采矿活动的背景下，滑坡监测预警工作显得尤为重要，它不仅是推进我国现代化建设的重要研究课题，还是国民生命财产安全的重要保障。本文根据已有的传统滑坡稳定性监测方法，并结合新型的滑坡稳定性监测装置——液态金属天线，提出了“基于液态金属天线的滑坡稳定性监测装置的研发”的研究课题。本文的主要成果和结论：
　　①利用液态金属（EGaIn）可重构、能自我修复以及良好的柔韧性和耐久性的特点，并基于液态金属（EGaIn）特有的物理特性和电气特性，根据电化学控制的毛细现象这一原理，设计出了液态金属天线，当调节馈电电压，该装置能够达到频率可重构的效果。
　　②设计了量测液态金属天线谐振频率的实验，研究了液态金属天线谐振频率与天线长度，谐振频率与直流电压的函数关系，通过数据处理和多项式拟合获得了相应的估算公式，并对不同估算公式进行了比较确定了最为合适的一个，结果表明：液态金属天线能够达到频率可重构的效果，具有应用到滑坡体监测的潜力。
　　③验证了液态金属天线频率可重构的性质，设计出了液态金属天线滑坡稳定性监测装置雏形，获得了液态金属天线谐振频率与压力的估算公式，结合现有的监测手段方法和监测系统理论，提出建立基于液态金属天线的滑坡稳定性监测系统，该系统能够实现实时监测、远程操控，并做到了对监测数据的集成化、一体化的收集、处理、备份和传输。

目录

主要符号

1 绪 论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容和技术路线

2 本文理论基础

2.1天线的基本参数简介

2.2滑坡稳定性分析与监测方法

2.3本章小结

3 频率可重构的液态金属天线实验设计

3.1液态金属天线的设计

3.2天线频率测试装置

3.3实验设计

3.4本章小结

4 实验结果与分析

4.1实验结果

4.2液态金属天线谐振频率与天线长度的函数关系

4.3液态金属天线谐振频率与直流电压的函数关系

4.4本章小结

5 液态金属天线在滑坡稳定性监测中的应用

5.1基于液态金属天线的滑坡稳定性监测装置

5.2基于液态金属天线的滑坡稳定性监测系统

5.3本章小结

6 主要结论与展望

6.1全文总结

6.2全文创新点

6.3今后研究展望

致谢

参考文献

附录

A.作者在攻读学位期间发表的论文

B.作者在攻读学位期间申请的专利

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