一种用于fMRI的嗅觉刺激装置优化与验证

为搭建可用于磁共振环境下的自动控制嗅觉刺激器,本文根据刺激装置搭建的通用要求和实验室已有装置的性能提出了改进需求和系统整体设计方案．刺激装置分为控制系统与气体输送系统两部分．控制系统的软件部分基于LabVIEW平台编程,采用了虚拟仪器方案,提供可输入刺激序列的人机界面,并根据不同的刺激需求来控制电磁阀动作,以切换不同气路．气体输送系统由4条可变支路和1条恒流支路组成,其中的3条可变气路由洁净空气分别通过装有不同气味液体的洗气瓶来产生3种刺激气味．系统搭建完成后,使用霍尼韦尔AWM43600空气流量传感器测量了系统气体流量波动率为0.3%,同时测得不同刺激气路切换时的切换响应时间为1.07 s．最后使用该刺激装置对8名被试进行嗅觉刺激的同时进行功能磁共振成像（fMRI）实验,实验采用了乙醇、吡啶和乙酸异戊酯3种刺激气味,fMRI图像结果显示被试的嗅觉受到刺激后,丘脑、杏仁核、梨状皮质、眶额皮层等嗅觉相关脑区激活．以上实验表明,本文搭建的指标可量化的刺激器更能满足嗅觉fMRI实验的要求．     

一种用于fMRI的嗅觉刺激装置设计与验证

为了实现任务态f MRI的嗅觉刺激装置的设计和功能验证.满足嗅觉f MRI实验的自动化刺激要求.首先,针对嗅觉刺激和人体嗅觉感受的特点,结合使用环境的要求,总结嗅觉f MRI的实验设计方法,归纳出用于f MRI的嗅觉刺激装置的具体需求.将刺激装置分为气路系统和控制系统、气路系统采用洁净空气通过气味溶液产生相应的气味气体,通过多支路切换达到输出不同气味的目的;控制系统采用虚拟仪器方案,其软件基于Lab VIEW平台编程,提供可输入刺激序列的人机界面,并根据要求控制电磁阀切换不同气路.然后,使用该刺激装置对单个被试进行嗅觉刺激并成像,刺激气体采用乙酸异戊酯和吡啶,实验为组块设计,使用Siemens 3.0 T MRI仪器EPI序列进行扫描,数据处理采用基于Matlab软件的SPM8和Mars Ba R工具包.选取眶额叶和岛叶中的脑激活团簇作为感兴趣区域(ROI)进行分析,激活信号在时间上的强度变化与刺激序列变化基本一致,吡啶组块的激活信号强度大于乙酸异戊酯组块激活强度,且其强度变化比乙酸异戊酯组块更符合刺激序列.ROI分析证明刺激装置基本满足嗅觉f MRI实验需要,具有较强的可用性.此外,在相同的刺激时间和间隔时间下,人脑同一区域对不同刺激气味的激活反应可能不同.     

非定常空气流场中污染气体的对流与粘性扩散

基于离散涡方法求得的非定常、不稳定空气流场，数值求解了污染气体在空气中的对流湍流扩散方程．两者在每一个时间步耦合，以求非定常对流项．考虑速度脉动，改进了扩散模式．用SF6作为示踪气体，进行了现场测量实验．测得了各测点的SF6浓度随时间的变化．实验结果与数值仿真进行了对比，两者吻合．     

氮稀释气体氧碘化学激光3维喷管流动模拟

 应用改进的3维化学反应流程序，对基于RADICL装置、以氮气为稀释气体的化学氧碘激光喷管流动做了数值模拟。给出了达到合适副气流穿深的主副气流匹配条件，考虑了提高水汽流量、改变主副气流总温对增益系数的影响，比较了与以氦气为稀释气体的不同特点。结果发现：氮气作为稀释气体条件下，混合气体的流速低，静压大，在亚声速区驻留时间长，碘分子离解快，使得增益系数峰值增大，且下降快。模拟结果提示：改变喷管结构，将副气流喷孔下移，增益分布得到了改善。     

基于激光瞬态特性的气体浓度光纤传感器

报道了一种基于掺铒光纤激光器瞬态特性的新型气体浓度传感器.用光纤环全反镜和光纤Bragg光栅(FBG)构成F-P线形腔，通过调节光栅的反射波长，使激光激射波长落在C₂H₂的一个较强的吸收峰1531.56 nm.激光激射延迟时间与激光器谐振腔损耗密切相关，气体浓度的改变将引起谐振腔损耗的改变，通过测量激光激射延迟时间可以获得气体的浓度.该装置分辨率及灵敏度由抽运光脉冲的高功率电平和低功率电平决定，传感器的动态测量范围由抽运光高功率电平决定.当高功率和低功率电平分别为25 mW和5.9 mW时,该传感器的灵敏度和分辨率分别为100 ppm/μs和20 ppm.     

速差法超声波气体流量计的原理和校准

本文简要地介绍一种利用超声脉冲沿顺、逆流方向上传播速度之差来测定气体流速及流量的新的微机化超声波气体流量计的工作原理，以及它在内径为700mm，流速在3—13m＼s范围内的校准结果．实验结果表明该微机化超声气体流量计的测速精度优于±2％．     

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简要介绍了EAST装置远红外激光干涉仪光源——DCN激光器的工作原理、结构和相关改进。DCN激光器采用He、CD4、D2和N24种工作气体。实验过程中,通过调节气体压强和阴极电流、改变各种工作气体配比等手段优化DCN激光器输出功率。实验结果显示：输出功率随电流的增大会达到饱和,在电流为1.0A输出功率达到最大;输出功率随压强先增大后减小,在压强为32Pa时达到最大值;工作气体的最佳配比为He： CD4： D2： N2=2：3：5：3。     

气体热导率测定实验装置的改进

本文分析了原气体热导率测定实验装置的不足之处，介绍了对原装置──特别是低真空测量系统的改进，使改进后的实验装置结构更加合理，测量更加精确、方便，并有效地克服了水银污染这一关键问题．达到了不断完善实验的目的。     

柠檬醛长时程嗅觉吸入的脑功能活动MEMRI研究

本文使用设计的嗅觉吸入装置使大鼠吸入挥发性柠檬醛或无气味空气，之后使用锰增强磁共振成像（MEMRI）的方法，观察长时程（24 h）吸入柠檬醛之后，大鼠脑功能活动变化情况．基于体素分析和感兴趣区（ROI）分析结果显示，与对照组相比，长时程吸入柠檬醛组大鼠伏隔核中心部（AcbC）、嗅小球层（GL）等脑区功能活动增强；而该组大鼠视皮层（VC）、听觉皮层（AC）、压后皮层（RSC）等脑区锰累积显著减少．且长时程吸入柠檬醛之后，大鼠脑区GL与关联的脑区功能相关性显著增强．从而表明MEMRI可用于长时程嗅觉吸入刺激的脑功能研究，并极具应用前景．     

聚龙一号装置波形调节北大核心CSCD

在聚龙一号装置(PTS装置)上开展了系列波形调节实验,成功在负载上输出脉冲上升时间达到600ns、峰值电流大于5.0 MA的电流。聚龙一号装置在同步放电情况(短脉冲模式)下,负载电流的上升时间约90ns,峰值电流约10.0 MA。波形调节通过装置24台激光触发气体开关分时放电、脉冲输出开关短接等技术调整,实现负载上长上升时间的脉冲电流输出。波形调节根据需要实现的电流波形形状,通过全电路模拟计算,调整激光触发气体开关的触发时序和脉冲输出开关状态,在相应负载上输出接近需求的实验波形。聚龙一号装置波形调节实验研究表明,输出电流脉冲的前沿的最大值取决于24台激光触发气体开关最早触发时刻和最晚触发时刻的时间差,该时间差受制于激光触发气体开关的正常触发。激光触发气体开关能否被正常触发,除了取决于进入开关触发间隙的触发激光能量外,还取决于开关充气压力和加载于开关两端的电位差,该电位差与相关两路的渡越时间相关。通过波形调节研究,聚龙一号装置具备在不同实验负载上输出不同上升时间、不同波形形状的脉冲电流的能力。     

激光共焦球面元件姿态自动调整系统

为解决激光差动共焦元件参数测量系统中人工调整元件姿态效率低、重复性差的问题，研制了激光共焦球面元件姿态自动调整系统。基于共焦原理，建立了元件失调量与电动四维调整机构调整量关系的数学模型，并根据CCD探测器实时获取的光斑位置信号分析出被测件的姿态信息，结合闭环反馈控制算法实现姿态自动调整。利用电动四维调整机构搭建了自动调整实验装置，实验结果表明:研制的电动调整机构平移调整分辨力达到0.5 μm，倾斜调整分辨力达到8″；调整系统能够快速、稳定地将被测件姿态失调量调至误差范围内，有效提高调整重复性及效率，对激光差动共焦测量系统实现全自动球面元件参数检测格外重要。     

Co-regulation of a large and rapidly evolving repertoire of odorant receptor genes

The olfactory system meets niche- and species-specific demands by an accelerated evolution of its odorant receptor repertoires. In this review, we describe evolutionary processes that have shaped olfactory and vomeronasal receptor gene families in vertebrate genomes. We emphasize three important periods in the evolution of the olfactory system evident by comparative genomics: the adaptation to land in amphibian ancestors, the decline of olfaction in primates, and the delineation of putative pheromone receptors concurrent with rodent speciation. The rapid evolution of odorant receptor genes, the sheer size of the repertoire, as well as their wide distribution in the genome, presents a developmental challenge: how are these ever-changing odorant receptor repertoires coordinated within the olfactory system? A central organizing principle in olfaction is the specialization of sensory neurons resulting from each sensory neuron expressing only ~one odorant receptor allele. In this review, we also discuss this mutually exclusive expression of odorant receptor genes. We have considered several models to account for co-regulation of odorant receptor repertoires, as well as discussed a new hypothesis that invokes important epigenetic properties of the system.     

基于光腔环路衰荡光谱技术气体浓度测量的研究

为了实现痕量气体在线测量与分析,设计了光纤环路光腔衰荡多组分气体浓度在线测量系统;基于非线性光腔衰荡技术,利用所设计的系统对气体浓度在线测量并进行了实验分析;得出了同种气体不同浓度时光的吸收程度随时间变化的规律和1 ppb的分辨率.实验表明该方法对痕量气体的在线测量是有效的.     

烟气组分浓度实时连续监测系统

采用紫外差分吸收光谱法对工业生产所排放的烟气（SO2、NOx等）浓度进行实时连续监测,为使现场光路调整更加方便,设计了单边插入式四自由度调整探头,有效地提高光耦合效率。研究了光谱自适应算法,根据所接收到的光谱强度,自动调整光谱仪积分时间,延长了光源的使用寿命。将所研制的系统进行了现场应用实验,SO2、NO的测量误差小于±2％。     

HL—1装置等离子体密度反馈实验

本文叙述HL-1装置用反馈脉冲补充送气方式控制等离子体密度的方法及实验结果。给出了在固有的物理实验条件下的最佳反馈方式,实现了对密度的有效控制及反馈。讨论了在不同密度条件下的几种反馈方式及反馈系统尚存在的不足之处。     

最小可分辨气体浓度的等效测试评价方法

最小可分辨气体浓度(MRGC)是最新提出的一种客观评价气体泄漏红外成像检测系统的性能参数, 但MRGC测试系统较为复杂. 本文首先推导建立了MRGC的数学模型, 然后在比较MRGC与常规热成像系统的最小可分辨温差(MRTD)性能参数模型原理以及测试方法的基础上, 依据最小可分辨辐射响应差相等的条件, 提出了一种气体泄漏红外成像检测系统的MRGC等效测试评价方法, 并对乙烯气体进行了MRGC的直接测量与等效测试结果的比较. 结果表明两者具有较好的一致性, 是一种可行的普适测试方法. 由于等效测试法只需常规MRTD 测试结果及气体红外光谱数据库, 方法简单可靠, 具有推广应用价值, 对气体泄漏红外成像检测系统的研发和应用具有重要的意义.     

基于可调谐半导体激光吸收光谱的氧气测量方法的研究

O₂是工业过程中广泛应用的重要气体, 在工业生产环境下实现O₂浓度的快速在线检测对提高燃烧效率和节能减排具有重要的意义。可调谐半导体激光吸收光谱谐波探测技术是一种具有高灵敏、高选择性、快速响应等特点的气体检测新技术,该技术利用了半导体激光器的可调谐和窄线宽特性,通过精心选择待测气体的某条吸收线可排除其他气体的干扰,实现待测气体浓度的高灵敏快速在线检测。文章以可调谐分布反馈(Distributed feedback, DFB)半导体激光器作为光源,通过波长调制方法对760 nm附近氧气某一吸收线的二次谐波信号测量,从而实现了对氧气浓度的快速在线检测。系统指标达到：检测范围0.01%～20%;检测精度0.1%;长期稳定性1%。     

基于PLC不稳定烟气脱硫控制系统的设计

针对脱硫的工况特点,设计了一种基于PLC的智能化高效烟气脱硫控制系统。该系统通过监控烟气管道中的温度、流量、颗粒浓度等动态拟合出实时二氧化硫的流量,经分析后及时输出控制指令,进而有效的控制脱硫装置的运行状况,提高脱硫效率,降低了成本。系统以西门子PLC作为脱硫装置控制核心,以紫金桥监控软件为上位机组态软件,通过实际的生产运行,系统的脱硫效率达到了96.2%,,且该系统具有良好的稳定性和实用性。