基于光纤形状改变实现的液位传感器实验

利用光纤自身形状的变化制作的传感器是一种新型液位传感器.本文介绍了光纤液位传感器的实验原理、光纤尖的制作方法,并利用光纤液位传感器实验系统测量了光纤尖在空气、甘油、酒精和水中不同位置的反射光功率.     

光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot)腔液位传感器

提出了一种用于测量液体容器液位高度的新型光纤F-P(Fabry-Perot)腔传感器,它灵敏度高,实现了全光传感和传输,特别适用于一些有害、易燃、易爆液体容器液位的测定.详细分析了该类传感器的传感原理,并给出了传感头参量设计方法.实验结果表明,光纤F-P腔传感器测量液位方法简单,并且可达到相当高的精度.文中分析了实验中的误差,探讨了传感器的稳定性及改进方法,是光纤法布里-珀罗腔传感器实用化的有效尝试.     

基于啁啾布喇格光栅的液位传感器

设计了一种基于啁啾光纤布喇格光栅的新型液位传感器,该传感器主要由矩形悬臂梁构成的传感机构和光纤光谱仪组成。导出了啁啾光纤布喇格光栅的反射谱带宽与液位的关系;通过光谱仪检测啁啾光纤布拉格光栅反射谱的带宽,就可以得到被测液位的高度。并对设计的传感器系统进行了实验验证,实验结果表明,该啁啾光纤布拉格光栅反射谱带宽对温度变化不敏感,且在测量范围内,反射谱带宽与被测液位间有很好的线性关系。     

一种性能优良的液位检测电路

一种性能优良的液位检测电路王力虎（广西师范大学物理与电子科学系桂林５４１００１）液位检测被广泛用于自动控制，其所使用电子控制的主要方法有两种：液位传感器检测法和液位探针检测法。液位传感器检测法一般是通过压力传感变送，它可以精确地测出当前的液位值，广泛...     

电容式传感器测量动态容器中液位的方法研究

论文提出了一种测量动态容器中液体液位的实用传感方法。该法采用了一种新的传感器结构,它主要由装在圆柱形框架内壁的三个电极构成。在不同液位下,采集容器不同倾向倾角时电极之间电容值并送入径向基网络进行训练,构建网络模型应用于实际液位测量。研究结果证明所设计的传感器及其数据融合方法可以在容器不同倾向倾角状态下均能对同一液位正确评价,体现出良好的应用前景。     

双波纹管补偿式差动光纤液位计

本文给出了一种双波纹管结构光纤液位传感器。该传感器能以差动方式工作,特别适于石油、化工产品的液位测量。在设计中,采用了全光路补偿方法和多种温度补偿技术,使得该光纤液位计具有自动补偿性能,克服了光源强度起伏和环境温度变化这两大主要因素对结构式强度型光纤传感器测量精度的影响。     

油罐光纤传感液位测量系统的研究

采用先进的光纤传感技术在人工浮子液位计的基础上研制了一种新型的液位测量系统。系统利用力平衡原理测量液位,利用光纤传感器探测和传输信号,采用自制的光学编码盘实现光信号的调节。测试结果表明,在0~1000mm测量范围内,测量误差≤±6mm,相对误差<2%。现场应用表明,该系统的各项性能指标符合生产要求,运行稳定,性能可靠。     

干涉条纹计数法光纤Fabry-Perot腔液位传感器

提出一种抗光源波动和外界干扰的条纹计数法光纤Fabry-Perot腔干涉型液位传感器.为适应这种条纹计数法对应变大挠度的要求,采用波纹管作应力弹性元件;对干涉条纹走向(或液位升降判向),分别提出实用的硬件设计方案和计算机软件处理办法;给出一种腔长温度补偿设计;实际制作了双光路光纤Fabry-Perot腔液位传感器,进行了实际气压模拟试验和实际水位测量试验,取得了良好结果.     

温度对光纤法-珀液位传感器腔深度的影响与补偿

在深入研究温度对光纤法-珀液位传感器腔深度影响的基础上,提出一种特别的腔结构设计,可以几乎完全补偿温度对F-P腔深度影响,使得腔的温度稳定性很好.这种压力式全光型光纤液位传感器的安装非常方便,特别适合于对已有的装载易燃易爆物质的大型油罐、储液罐等进行自动化监测与管理,也适合于一般工业生产与生活中液位的精密监控.     

船用超声液位传感器的分析与设计

介绍了一种船用某型超声液位传感器的基本结构和工作原理。在对脉冲式超声探头的轴向声压分布特点及其声透射强度分析研究的基础上,给出了该传感器的超声信号发射端与接收端之间距离d和压电晶片保护膜的壁厚δ值的确定方法。最后设计了一套超声液位传感器性能测试实验平台,对上述理论研究结论进行了实验验证。     

Principles of demineralization: modern strategies for the isolation of organic frameworks. Part I. Common definitions and history

In contrast to biomineralization phenomena, that are among the most widely studied topics in modern material and earth science and biomedicine, much less is systematized on modern view of demineralization. Biomineralized structures and tissues are composites, containing a biologically produced organic matrix and nano- or microscale amorphous or crystalline minerals. Demineralization is the process of removing the inorganic part, or the biominerals, that takes place in nature via either physiological or pathological pathways in organisms. In vitro demineralization processes, used to obtain mechanistic information, consist in the isolation of the mineral phase of the composite biomaterials from the organic matrix. Physiological and pathological demineralization include, for example, bone resorption mediated by osteoclasts. Bioerosion, a more general term for the process of deterioration of the composite biomaterials represents chemical deterioration of the organic and mineral phase followed by biological attack of the composite by microorganisms and enzymes. Bioerosional organisms are represented by endolithic cyanobacteria, fungi, algae, plants, sponges, phoronids and polychaetes, mollusks, fish and echinoids.In the history of demineralization studies, the driving force was based on problems of human health, mostly dental caries. In this paper we summarize and integrate a number of events, discoveries, milestone papers and books on different aspect of demineralization during the last 400 years. Overall, demineralization is a rapidly growing and challenging aspect of various scientific disciplines such as astrobiology, paleoclimatology, geomedicine, archaeology, geobiology, dentistry, histology, biotechnology, and others to mention just a few.     

绿松石成分的EDXRF方法研究

利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)测试方法对来自湖北的26块表面相对干净、颜色均匀的绿松石样品进行定值,每个样品表面按照“田字格”的方式逐一测试9个点,用于评价绿松石成分的均匀性。数据结果显示,绿松石样品中Al,P,K,Cu,Fe,V,Cr和Zn的平均变异系数在5.4%以下,而CaO和SiO₂的平均变异系数分别为34.8%和16.2%,说明绿松石中Si和Ca元素存在明显的不均匀性。选取其中的21个样品作为参考标准样品,5个作为未知样品,采用能量色散型X射线荧光光谱仪(EDXRF)建立绿松石的工作曲线,用于测定绿松石的成分。研究结果显示主量元素Al,P和Cu工作曲线的相关系数在92.3%~94.3%之间,平均相对误差在4.6%~9.7%;微量元素Fe,Cr和Zn的相关系数达到0.990以上,K和V元素工作曲线的相关系数分别为0.939和0.972,这五种元素平均相对误差范围在7.2%~13.9%;而Si和Ca元素工作曲线的相关系数分别为0.958和0.866,且在5个未知样品中,Si和Ca元素的平均相对误差分别为348%和27.8%,这与绿松石中Si和Ca元素的含量低和不均匀性,以及仪器方法的检出限等影响因素有关。重复性实验显示Al,P,Cu,Fe和Zn元素的相对标准偏差(RSD)均在1%以内,精密度较高;V,Cr,K,Ca和Si元素的RSD在1.34%~10.17%之间。该研究为快速、准确、无损地定量测定绿松石中Al,P,Cu,Fe,Cr,Zn,V和K等元素的含量提供了一种新思路和新方法,可运用于实验室的绿松石检测鉴定。     

近红外光谱技术在葡萄及其制品品质检测中的应用研究进展

葡萄具有丰富的营养价值、药用价值和经济价值,是世界上种植面积最大的水果之一。根据人们的消费需求及产品的贮运要求,葡萄被加工成葡萄干、葡萄汁、葡萄酒、葡萄籽油等常见葡萄制品。基于食品质量安全的关注以及高品质果蔬农产品的需求,如何快速有效地评价葡萄及其制品的质量已成为当务之急。随着无损检测技术及装备的快速发展,近红外光谱（NIR）技术因其快速、无损、精确、经济及便于在线分析的优点,也逐渐被应用在果蔬等农产品质量品质检测领域。近年来,国内外学者利用NIR技术在不损坏被检测葡萄及其制品的前提下,结合化学计量法、主成分聚类分析（PCA）、偏最小二乘判别分析（PLS-DA）、主成分回归（PCR）、偏最小二乘回归（PLSR）、支持向量机（SVM）及神经网络（NN）等数据处理方法探究了糖、酒精、酸等一般成分及色素、单宁、芳香物质等特有成分含量与有效光谱信息的关联性,以此建立了葡萄及其制品主要品质指标的定性鉴别与定量分析模型,为便携式近红外葡萄品质检测设备的研制和在线葡萄汁、葡萄酒酿制过程监测系统的开发提供了一定技术支持。文章系统概述了近十年来国内外NIR技术在葡萄、葡萄酒、葡萄汁及葡萄副产物检测中的应用现状,旨在为葡萄及其制品在后续分类鉴定与品质评价研究方面提供参考。研究表明NIR技术通过定量定性分析可实现葡萄复杂理化成分的多组分检测和分类鉴别,在测定葡萄理化特性与内部品质方面的研究已经有了一定的进展,且在葡萄酒、葡萄汁的品质过程监测和定性鉴别方面的研究应用逐渐增多,并逐步应用于葡萄皮中多酚、花青素等葡萄副产物分析,以及葡萄藤、葡萄叶营养生长状况监测等其他方面,进一步证实了NIR技术正成为检测葡萄及其制品品质的一种有效工具,为进一步提高葡萄及其制品品质价值以及实现葡萄果园的实时、高效生产管理提供了技术支持,应用前景极为广泛。如何深入挖掘葡萄及葡萄制品不同类检测数据所反映信息的内在关联性,结合视觉、味觉、嗅觉等多源信息融合技术建立预测精确度更高、更稳健的模型去全面评价葡萄生产、果园管理、成熟期收获及产后加工全过程,实现对葡萄及其制品生产全过程质量控制和在线监测将成为今后的发展趋势。     

Quenched! The ISABELLE Saga, I

The story of ISABELLE, a colliding-beam accelerator conceived in 1971, officially approved in 1978, partially constructed, and terminated in 1983, is an important episode in the history of post-World War II science in the United States.The events surrounding its planning, construction, and termination reveal much about the ambitions, strategies, and tensions of American high-energy physicists, their collaborations and rivalries, and the difficulties of funding and constructing a large scientific facility in the age of Big Science. In this article, the first of two parts, I cover the period up to the beginning of construction in 1978. I place ISABELLE in the context of the early history of colliders, outline the physics goals that motivated the machine, and describe the research and motivations behind its innovative but ultimately problematic superconducting magnet design. I cover the key technological and administrative steps that the laboratory took to get the project underway and steer it past several review committees. I also treat some of the conflicts within the laboratory, and between Brookhaven and other laboratories, especially Fermilab, that hampered the project. Robert P. Crease is a Professor in the Department of Philosophy of Stony Brook University in Stony Brook, New York, and historian at Brookhaven National Laboratory.     

火成岩中长石含量与其特征光谱间响应关系研究

长石是地表岩石最重要的造岩矿物,在地壳中的比例高达60%,几乎是所有火成岩的主要矿物成分。随着高光谱技术的发展,国内外众多学者研究主要造岩矿物含量与其特征光谱的响应关系,对遥感岩矿识别以及矿化蚀变信息提取提供了多种可能性。该研究以USGS光谱库里18个火成岩样本为基础数据,研究长石的特征光谱及其与含量之间的定量关系。通过原始光谱反射率及其变换(包括小波三层分解高频分量、小波二层分解、去包络线后光谱、去包络线后小波三层分解高频分量及去包络线后小波二层分解),研究其与长石的含量之间的相关关系,结果表明：(1)分析六种光谱反射率的变换,去包络线后小波三层分解高频分量的光谱反射率与长石含量的相关关系最好,且相关系数正负不断变化,根据相关系数极值获得长石的特征谱带为431,570,972,1 456,1 856,2 292.9和2 481 nm;(2)原始光谱反射率与长石含量的相关性曲线趋势较为平缓,而经小波分解得到的高频分量后,趋势明显,经去包络线及小波分解得到高频分量后,相关性曲线的变化趋势愈加明显,由此可见,自变量的微小变化就会引起因变量变化,当岩石中长石的含量极小时,小波分解处理能够提高模型的精度。将长石含量与特征光谱的关系量化,运用多元逐步线性回归分析以及最小二乘法建模,建立6个线性回归模型和6个最小二乘法回归模型,结果表明：(1)去包络线后的光谱比原始光谱建立的回归模型精度更高,经过小波二层分解后的低频分量建模的回归模型精度优于未进行小波分解的光谱,其中去包络线后小波二层分解低频分量建立的回归模型效果最佳。(2)多元线性回归建立的模型精度优于最小二乘法,同时筛选对因变量影响较大的自变量,972,1 456,1 856,2 292.9以及2 481 nm。因此选择去包络线后的光谱进行多元线性回归法进行分析长石含量与光谱反射率之间关系,考虑到不同的特征吸收波段对长石含量的影响因子不同,可以利用长石的特征光谱定量反演某一区域内的长石的含量,对识别矿物具有重要意义。     

铀元素的激光诱导击穿光谱测量分析

为促进LIBS技术在微量重金属元素检测以及核污染检测领域的应用,提高检测灵敏度和准确性,采用了激光双脉冲LIBS技术和光电双脉冲LIBS技术,分别对土壤和二氧化硅中的铀元素进行分析。首先,对激光脉冲能量、电压和采集延时等参数进行优化,提高铀元素特征谱线的强度和信噪比;然后在优化实验参数条件下,对含不同浓度铀元素的土壤样品和二氧化硅样品进行激发;选取UII 367.01 nm、 UII 454.36 nm两条铀元素的特征谱线作为分析线,通过铀元素浓度与特征谱线强度的线性关系,建立定标曲线。双脉冲激光激发条件为：激光脉冲1作为预脉冲,主要参数为1 064 nm, 90 mJ, 9.2 ns,激光脉冲2作为再加热脉冲,主要参数为355 nm, 50 mJ, 8 ns,两个脉冲的时间间隔800 ns,光谱采集相对第二个脉冲延时1μs,得到铀元素在土壤和二氧化硅两种样品中的浓度检测下限分别为572和110 mg·kg^-1,拟合优度值R²分别为0.958和0.999。在光电双脉冲激发条件下,激光脉冲作为预脉冲,主要参数为355 nm, 50 mJ, 8 ...     

烃源岩可溶烃、热解烃、总有机碳含量与光谱指数相关性研究

烃源岩的可溶烃含量(S1)、热解烃含量(S2)和总有机碳含量(TOC)是进行烃源岩研究和评价的重要指标,以往主要通过实验室分析方法获得,时效性得不到保证。为了探讨野外快速测量这些指标的可行性,采集了乌兹别克斯坦克孜勒库姆地块10件烃源岩样品,运用地面ASD光谱仪和碳硫分析仪,分别测定了样品的可见光-近红外-短波红外(Vis-NIR-SWIR)反射光谱和S1, S2和TOC含量参数。运用光谱拟合微分,获得了上述样品反射光谱的一阶导数、二价导数等微分数据;并运用线性回归方程拟合和拟合结果统计分析,研究了这些数据同S1, S2和TOC含量之间的相关性。结果表明:烃源岩S1含量与原始光谱、光谱一阶导数、二阶导数分别有1 973, 511和239个波段相关,相关系数绝对值最大值分别为0.612, 0.823和0.889,相关性程度分别为弱、较强、极强;烃源岩S2含量与原始光谱、光谱一阶导数、二阶导数分别有2, 144和205个波段相关,相关系数绝对值最大值分别为0.561, 0.867和0.926,相关性程度分别为弱、较强、极强;烃源岩TOC含量与原始光谱无相关性,与光谱一阶导数、二阶导数分别有18、 180个波段相关,相关系数绝对值最大值分别为0.882和0.879,相关性都极强。此外, S1含量与光谱二阶导数的2 012 nm波段拟合优度最高,达0.790;S2含量与光谱二阶导数的363 nm波段拟合优度最高,达0.858;TOC含量与光谱一阶导数的2 480 nm波段拟合优度最高,达0.777。结果说明,利用可见光-近红外-短波红外反射光谱反演烃源岩S1, S2和TOC含量具有比较好的效果。为研究野外烃源岩的原位检测奠定了重要的基础。     

基于三维荧光光谱的沥青老化行为研究

沥青在服役过程中暴露在自然环境里,受到光、热、氧等的作用,易出现老化从而引起的多种病害,如裂缝、龟裂和坑槽等,严重影响沥青混凝土路面的服役寿命。为了提高沥青混凝土路面的耐久性能,揭示沥青在老化过程中的成分与结构的变化规律,基于荧光光谱技术,从沥青的荧光猝灭现象出发,利用实验室内的紫外老化与热氧老化,针对两种不同沥青进行了老化实验,并研究了沥青在老化前后的性能和组分变化;借助荧光分光光度计采集了沥青的三维荧光光谱,并分析了沥青荧光光谱谱图的特征,获取了沥青荧光光谱的峰值强度坐标,计算了老化前后峰值坐标的偏移向量。实验结果表明,沥青避免出现荧光猝灭的理想浓度是0.1 g·L-1;沥青老化后其软化点增加,针入度与延度减小;其四组分中饱和分基本不变,芳香分减小,胶质与沥青质增加。结合三维荧光光谱发现,沥青的荧光强度峰值坐标出现了“蓝移”,且沥青组成中的芳香分的含量决定了荧光光谱峰值的偏移程度;通过向量计算表明,峰值坐标偏移的向量的模大于36时,沥青已经严重老化。通过对沥青三维荧光光谱特征值的分析,可以有效评价沥青的老化过程,对提高沥青的耐久性具有重要意义。     

光谱法锌离子检测系统的研究

采取标准锌显色剂与锌发生显色反应，生成不溶于水的絮状络合物。用光谱仪测它的吸光度，研究其特征谱与吸光度的特点，建立其浓度与特征波长吸光度间的数学模型。本文所采用的显色剂主要与锌、铜、镉、镍四种离子发生络合反应。因此分别探索了四种离子高浓度以及低浓度时显色反应的吸光度，最终通过得到锌离子浓度与吸光度的关系式以及锌离子浓度与四波长下四种离子混合溶液显色后的吸光度的关系式，给出了锌离子的吸光度与总吸光度的关系式。显色反应能否满足分光光度法的要求，主要与显色剂的性质有关，同时显色反应的条件也至关重要。因为在显色反应过程中，主要是锌离子与锌显色剂发生络合反应形成络离子，进而形成絮状络合物。络离子一般比较稳定，但在水溶液中也存在着电离平衡，也就是说当显色条件发生变化时，既有可能形成络离子，也有可能发生络离子的分解，从而影响络合反应的程度。显色条件包括显色剂用量、pH值、反应温度、显色时间、待测溶液的盐度以及浊度等。重点研究待测溶液的盐度对锌离子浓度测量值的影响，并通过实验给出影响规律以及校正模型。     

Effect of ultrastructural changes on the toughness of bone

The ultrastructure of bone can be considered as a conjunction between the biology and the biomechanics of the tissue. It is the result of cellular and molecular activities of bone formation, and its organization dominates the mechanical behavior of bone. Following this perspective, the objective of this review is to provide a current understanding of bone ultrastructure and its relationships with the toughness of the tissue. Therefore, we first provide a discussion on the organization of bone constituents, namely collagen, mineral, and water. Then, we present evidence on how the toughness of bone relates to its ultrastructure through the formation of microdamage. In addition, attention is given to how damage accumulation serves as a toughening mechanism. Finally, we describe how changes in the ultrastructure-caused by osteogenesis imperfecta, gamma irradiation, fluoride treatment, and aging affect the toughness and competence of bone.