结构光三维成像系统的计算机仿真

基于相位测量轮廓术和摄像机模型,提出一种结构照明三维成像系统的高精度计算机仿真算法。对于给定的物体三维模型,首先根据系统结构,采用Z缓冲技术消除遮挡和阴影部分,得到与摄像机像素点对应的物体表面采样点三维坐标,再使用统一的数学模型和方法处理投影过程。根据摄像机及投影仪的内、外参数,最终得到了摄像机像素点、物体表面采样点和投影仪像素坐标三者之间的对应关系,从而实现了结构照明三维成像系统仿真。为实际系统的结构设计、调整和参数校正提供了参考。     

偏最小二乘辅助紫外可见光谱法同时测定烟草中的葡萄糖与木糖含量

烟草中含有葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、木糖等多种糖类物质,占据烟草干重的25%～50%,是烟草的重要组成部分,也是评估烟草内在品质的重要指标。不同的糖类物质在卷烟燃烧过程中会生成不同产物,从而直接或间接地影响卷烟的香气和口感。建立烟草中各种单糖的测定方法,对烟草制品的质量控制具有现实意义。传统的检测方法如费林试剂法、连续流动分析法只能对烟草中的水溶性糖或总糖含量进行测定,无法对单一糖组分进行定量检测;气相色谱、液相色谱等方法虽能检测出不同单项,但是存在样品前处理过程麻烦、检测耗时较长等局限性。该工作在传统间苯三酚显色法测定木糖的基础上,以显色机理对该方法进行改进,解决了该检测体系下葡萄糖显色效果不佳的技术问题,可通过紫外可见光谱技术简单、高效地实现对烟草及卷烟制品中葡萄糖和木糖含量的精准测定。当同时测定上述两种糖组分时,由于二者的紫外可见光谱出峰位置相近,会相互影响彼此的测量准确性。为消除这一干扰,采用偏最小二乘回归法(PLS)建立光谱分析的多元校正模型,辅助改进后的间苯三酚法对烟草及其制品中葡萄糖和木糖含量进行同时检测。研究结果表明：改进后的间苯三酚法对于葡萄糖和木糖的单糖溶液,浓度...     

基于准连续域束缚态的全介质超构表面双参数传感器

本文设计了由不对称半圆柱对阵列组成的全介质超构表面,获得了两个高品质因子的准连续域束缚态模式(quasi-bound states in the continuum, QBIC).通过选择不同形式的对称破缺,在近红外频段均可产生两个稳健的QBIC,并且二者的谐振波长、品质因子、偏振依赖等表现出不同的特性.模拟计算表明,通过测量两个QBIC的谐振波长,能够实现折射率和温度的双参数传感;通过调节不对称参数,利用QBIC的品质因子依赖于不对称参数的二次方反比关系,理论上能够提高品质因子到任意的数值,从而实现传感性能的提升和调节.该超构表面的折射率传感灵敏度、品质因子和优值分别达到194.7 nm/RIU, 45829和8197,其温度传感灵敏度达到24 pm/℃.     

单壁碳纳米管太赫兹超表面窄带吸收及其传感特性

由于碳纳米管具有优异的电学和光学特性,因此在光电子学领域具有广泛的应用前景.本文使用真空抽滤法,将单壁碳纳米管粉末分散液通过真空过滤的方式,制备了一种各向同性的单壁碳纳米管薄膜;进而提取了薄膜在0.4—2.0 THz范围内介电参数,并设计了一种基于单壁碳纳米管薄膜的新型太赫兹超表面窄带吸收器,这种超表面吸收器是由方形与工字形狭缝谐振器构成.实验和仿真结果表明,提出的太赫兹超表面吸收器在0.65,0.85,1.16和1.31 THz处存在4个明显的共振吸收峰,实现了最高可达90%的完美吸收.利用多重反射干涉理论阐明了这种多频带新型太赫兹超表面的吸收机制.通过在超表面器件表面覆盖具有不同折射率的介质层,深入研究了超表面作为折射率传感器的传感性能.研究结果表明,这种新型超表面吸收器用于折射率传感具有较高的灵敏度,为进一步开发新型碳基太赫兹超表面吸收器提供了新的思路和方案.     

荧光聚多巴胺纳米材料的构筑及对金属离子检测的应用进展

荧光聚多巴胺（FPDA）纳米材料因制备方法简单,发光性能、水分散性和生物相容性良好等优点,在化学传感、生物检测及细胞成像等领域有重要的应用价值。然而,通过传统的多巴胺（DA）氧化自聚合路径获得的聚多巴胺（PDA）往往不发光/弱荧光。该文首先从结构上剖析PDA不发光/弱荧光的根源,即PDA分子内/间的堆积程度过高,聚集诱导荧光猝灭;然后综述了近些年通过抑制多巴胺聚合度或减弱PDA中平面芳香环间的π-π堆积构筑FPDA纳米材料的方法,主要包括：化学氧化、共掺杂、化学降解以及碳化等,并深入阐述了FPDA纳米材料的形态、发光机制及其在金属离子检测领域的应用进展。     

双亲聚乙烯醇气凝胶过氧化物酶催化性能及对葡萄糖的传感研究

利用聚乙烯醇(PVA)为基本骨架,马来酸(MA)为辅助交联剂,合成了具有优异类过氧化物酶活性的双亲气凝胶.通过调整马来酸的用量,使气凝胶表面暴露出大量的羧基和酯基,可分别作为酶促反应的催化活性位点和底物3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)、多巴胺及过氧化氢(H2O2)的结合位点.利用此气凝胶高效催化H2O2氧化T...     

基于光纤光栅振动传感的石油管道安全监测系统研究

针对目前管道泄漏监测与安全预警技术的不足,提出了光纤布拉格光栅(FBG)振动传感的方法,搭建了管道振动信号实时监测系统,并在石油管道上进行了现场实验。通过对实验得到的时域信号进行初步分析,以及采用基于偏最小二乘判别分析法(PLSDA)的模式识别方法,可以对管道上的噪声、铁锹敲击、铁锤敲击、电钻钻孔信号进行有效区分,且信号识别正确率达到96%,得出FBG加速度振动传感器系统检测管道振动信号具有可行性的结论,为石油管道运输中存在的打孔盗油等破坏性行为的监测提供了可行方案,从而实现管道上振动信号的实时在线监测与科学管理。     

上转换纳米粒子CaF2∶E3+,Yb3+的合成及其温敏特性

采用水热合成法制备了CaF2∶Yb3+,Er3+上转换纳米粒子.在980 nm激发下,研究了来源于Er3+的2H11/2/4S3/2→4I15/2跃迁的绿光发射和来源于4F9/2→4I15/2跃迁的红光发射.由于Er3+具有一对热耦合能级(2H11/2/4S3/2),所合成的样品在293～573 K温度范围内有良好的温敏特性.利用荧光强度比(FIR)技术,测得样品在483 K时具有最大灵敏度0.002 85 K-1.     

基于倏逝波的锥形光纤马赫-曾德尔湿度传感器

提出了一种基于倏逝波原理的光纤马赫-曾德尔湿度传感器,传感器是在2个单模光纤粗锥的传感臂中心通过绝热火焰熔融拉锥处理而成。光由传感器输入端传入,经过第1个粗锥时,将激发出若干高阶模,各模式光传输经过细锥区进入第2个粗锥时被耦合进入传感器输出端。当外界湿度变化时,细锥区倏逝场随之变化,最终导致透射谱能量变化。通过测量透射谱能量变化,可以实现环境湿度传感测量。实验结果表明,在35%~85%RH的湿度变化范围内,透射谱的能量具有相同变化趋势,处于水蒸气吸收峰附近的干涉谷湿度响应灵敏度可达0.157 dBm/%RH,温度交叉灵敏度仅为0.014 %RH/ ℃。该传感器因其制作简单、灵敏度高,温度交叉敏感小等特点,具有很好的应用前景。     

基于耦合开口方环共振空腔的可控法诺共振研究

基于表面等离子激元理论与金属-介质-金属波导结构提出一个由开口方环共振空腔、挡板及MIM波导组成的波导结构,并使用有限元方法系统地研究了该结构的透射特性.仿真计算结果表明:该结构可以产生法诺共振现象,其共振波长可以通过改变开口方环空腔的长度及开口大小进行调节,该结构敏感度可达1 600nm/RIU,品质因数为1.31×10~5.此外,通过调整方环共振空腔上开口的位置,在波导中产生了双重法诺共振现象,其敏感度可达1 700nm/RIU,品质因数为8.3×10~4.该结构有望在光学集成回路,尤其是纳米生物传感器方面得到比较广泛的应用.