Real-time three-dimensional infrared imaging using fringe projection profilometry

Infrared thermography determines the surface temperature of an object or human body. It is a promising imaging technology for medical and biological observations due to its contactless and completely non- invasive properties. However, traditional two-dimensional （2D） infrared thermography cannot retain the spatial information, and thus provides only qualitative diagnosis information. A novel real-time three- dimensional （3D） infrared imaging system which takes full advantages of high-speed, high-quality, high- sensitivity, and low-cost in 3D thermograph is presented. We demonstrate the real-time 3D thermal imaging at the speed of 24 frmnes per second （fps）, with resolution of 640 ×480 points. Experimental results demonstrate quantitatively measurement of temperature distribution of 3D surfaces in real-time is realized with this system.     

Volt-ampere characteristics of a nitrogen DC plasma arc with anode melting

The characteristics of a nitrogen arc using a graphite cathode and a melting anode in a pilot-scale plasma furnace are investigated. The voltage is examined as a function of current and apparent plasma length. The voltage increases non-linearly with the increase of apparent plasma length, with the current fixed. The experimental data so obtained are compared with the predictions of the Bowman model for the electric arc, and with numerical simulations as well. The level of agreement between the experimental data at the melting anode and the numerical predictions confirms the suitability of the proposed the Bowman model. These characteristics are relevant to the engineering design and evaluation of a DC plasma furnace and reactor for the treatment of hazardous fly ash waste.     

Fe3O4/GO/PPy复合材料的制备及其对2-硝基-1,3-苯二酚的吸附性能

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,用水热法首次制备了Fe_3O_4/GO/PPy(聚吡咯)三元复合粒子用于处理含2-硝基-1,3-苯二酚(NRC)的废水,研究了其对水中NRC的吸附性能。采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计及ζ电位等对所制备复合粒子的结构进行了表征;研究了溶液pH值、吸附剂用量、NRC的初始浓度、吸附时间和温度对吸附NRC的吸附性能的影响,并对吸附过程进行了吸附动力学模拟。结果表明:制备的Fe_3O_4/GO/PPy复合材料为层状分散结构,PPy及Fe_3O_4颗粒无规则地镶嵌在石墨烯片层之间。Fe_3O_4颗粒为多面体晶体结构,尺寸为100～300 nm。Fe_3O_4/GO/PPy具有超顺磁性,40 s可以磁分离,NRC移除率达91.6%;在NRC浓度为200 mg·L~(-1)、pH=5±0.05、温度T=318 K、吸附剂用量10 mg·L~(-1)和吸附时间6 h的条件下Fe_3O_4/GO/PPy对NRC的吸附量最大,达到163.3mg·g~(-1)。NRC吸附动力学符合二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型。循环使用5次后,NRC的移除率由最初的91.6%下降至77.6%,说明Fe_3O_4/GO/Ppy磁性复合物的结构具有较好的稳定性,且可以再重复利用。     

激光熔覆Al2O3/Fe901复合涂层的强化机制及耐磨性

为提高金属材料表面涂层的耐磨性,采用激光熔覆工艺制备了Al_2O_3增强Fe901金属陶瓷复合涂层,研究了Al_2O_3陶瓷增强相对Fe基熔覆层组织与性能的影响。利用扫描电镜和X射线衍射仪检测了复合涂层的微观组织和物相;采用显微硬度仪和摩擦磨损试验机分析了复合涂层的显微硬度与耐磨性。结果表明:Fe901涂层的组织以柱状枝晶和等轴枝晶为主,添加的Al_2O_3可促使涂层组织转变为均匀的白色网状晶间组织及其包裹的细小黑色晶粒;复合涂层中的Al_2O_3陶瓷颗粒表面发生微熔,与Fe、Cr结合生成Fe3Al及(Al,Fe)4Cr金属间化合物,起到增加Al_2O_3陶瓷颗粒与金属黏结相结合强度的作用;当Al_2O_3陶瓷颗粒的质量分数为10%时,复合涂层的显微硬度较Fe901涂层增加了16.4%,复合涂层的摩擦磨损质量损失较Fe901涂层降低了50%;添加适量的Al_2O_3陶瓷有助于提高涂层的显微硬度及耐磨性。     

基于离散Morse理论的散乱点云特征提取

为了有效提取散乱点云上的特征点,针对现有点云特征提取算法采用全局统一的特征度量阈值易造成特征误判、漏判及需要多次人工调参的问题,基于离散Morse理论,提出一种自适应的特征提取算法。首先,采用基于局部邻域的协方差分析计算每个数据点的特征度量,标定潜在特征点。然后将潜在特征点与其邻域点在主方向上所形成的夹角平均值作为局部特征检测算子,利用该算子计算该点的离散梯度;最后,构建每个潜在特征点局部邻域内的Voronoi图,利用线性插值法计算离散点所在泰森多边形所有顶点的梯度构建离散梯度向量域,将离散梯度向量域中的梯度极值点判定为特征点。为提高算法的稳健性和抗噪能力,将离散梯度计算扩展到多尺度上,将邻域大小作为离散的尺度参数,多尺度地对一点进行判定。实验结果表明,该方法简单、稳健性好,不依赖于特征的尖锐程度,能在有效提取较尖锐特征的同时,尽可能多地保留较平滑特征。当噪声为0.03 dB时,可以有效地提取点云特征,而当噪声为0.05 dB时,尽管存在个别特征点消失的情况,但整体上显著特征点能够得到较好地提取,效果令人满意。     

圆内旋轮线形状异质夹杂热弹性问题的解析解

论文研究具有圆内旋轮线型形状夹杂域的平面热弹性体在夹杂域内非均匀温度场作用下对弹性场所产生的影响，其中考虑的夹杂与基体的材料不同但是具有相同的剪切模量。借助黎曼映射理论，将平面光滑闭合曲线外部区域映射到单位圆外部区域，进而利用解析函数性质，结合柯西型积分与Faber多项式，求解得到夹杂域内外场势函数的显式解。通过得到的势函数求出内外场应力，并对应力分布进行分析，结果表明：一般形状异质夹杂时，内场应力值与有限元计算值相吻合；退化到椭圆同质夹杂时，与相关文献中的结果相同，但是更具一般性与实际可操作性。     

离子液体BmmimOAc催化2-芳氨基乙醇与二硫化碳一步缩合合成3-芳基-2-噻唑硫酮（英文）

噻唑硫酮因具有独特的生物活性,使其在医学和杂环化学等领域有着广泛的应用,从而引起了科研工作者的研究兴趣。本文以离子液体1-丁基-2,3-二甲基咪唑鎓醋酸盐(Bmmim OAc)为催化剂,2-芳氨基乙醇和二硫化碳为起始原料,一步缩合合成3-芳基-2-噻唑硫酮。以2-苯氨基乙醇和二硫化碳的反应为模型,考察了一系列离子液体的催化活性。发现只有阴离子为醋酸根的离子液体才具有催化活性,这可能是由醋酸根的碱性所导致的。在这些阴离子为醋酸根的离子液体中,Bmmim OAc的催化活性最高。以其为催化剂,系统考察了反应时间、反应温度、催化剂用量以及二硫化碳和2-苯氨基乙醇摩尔比对该反应的影响。得到最优的反应条件:反应时间6 h、反应温度130℃、10%的Bmmim OAc用量以及5:1的二硫化碳和2-苯氨基乙醇摩尔比。在该反应条件下,目标产物3-苯基-2-噻唑硫酮的收率达到了97%。以不同的2-芳氨基乙醇为原料,考察了该反应的普适性。结果表明无论是具有给电子基团、吸电子基团或较大空间位阻的2-芳氨基乙醇均可顺利地与二硫化碳反应生成相应的3-芳基-2-噻唑硫酮,且分离收率高达83%–95%。核磁共振波谱和质谱分析表明反应过程中Bmmim OAc的醋酸根阴离子可以自发地与二硫化碳反应生成硫代醋酸根阴离子,因此离子液体1-丁基-2,3-二甲基咪唑鎓硫代醋酸盐(Bmmim COS)可能是2-芳氨基乙醇和二硫化碳反应的催化剂。通过核磁共振波谱研究了Bmmim COS与反应底物2-苯氨基乙醇和二硫化碳之间的相互作用,发现Bmmim COS与2-苯氨基乙醇之间存在氢键相互作用。在反应过程中硫代醋酸根阴离子通过氢键作用活化2-苯氨基乙醇,从而促进反应高效进行。基于表征结果,提出了一个可能的反应机理。首先,Bmmim OAc自发地与二硫化碳反应生成Bmmim COS。然后,Bmmim COS中的硫代醋酸根阴离子通过氢键作用活化2-苯氨基乙醇。随后,活化的2-苯氨基乙醇与二硫化碳反应生成中间体。最后,中间体分子内环化生成目标产物3-苯基-2-噻唑硫酮。正2喀土穆大学教育学院化学系,思图曼406,苏丹     

焦测序法检测禽流感病毒

以焦测序技术为检测平台,在研究禽流感病毒基因特性的基础上,建立一种检测禽流感病毒及确定其是否为高致病性禽流感病毒的序列测定法。首先,选择一段保守的M基因序列及一段包含裂解位点的HA基因序列为研究对象,采用聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增技术初步判断其是否为禽流感病毒及病毒亚型;然后采用焦测序法检测目的片段序列;最后,对焦测序法检测序列进行分析,从基因序列上判断其是否为禽流感病毒,并进一步判断病毒的亚型以及是否为高致病性禽流感病毒。研究结果表明,当焦测序反应中三磷酸酰苷双磷酸酶(Apyrase)的浓度为1.6U/mL时,能有效抑制错误信号的产生;当Klenow的浓度为90U/mL时,可读序列长度为33个碱基。采用优化的焦测序反应体系测定了4个样本,其中1个样本被判断为H5N1亚型禽流感病毒,具有潜在的高致病性;另外3个样本为H9N2型禽流感病毒,具有低致病性。本方法具有准确、快速和实时检测等优点。     

含油污泥的热解特性研究

利用热重 傅里叶变换红外光谱联用仪与管式电阻炉对含油污泥热解特性进行了研究,分析了热解过程及影响因素（污泥性质与升温速率）,并由气体析出特性研究了热解机理。结果表明,热解过程包括水分挥发、轻质油挥发、重质油热解、半焦炭化与矿物质分解五种反应,矿物油反应集中发生在220℃～480℃。污泥性质影响因素中,产生环节最为显著,罐底泥、污水污泥失重明显而落地油泥失重不明显,矿物质组分含量越高,挥发分转化率越低;而污泥的油源基属影响较小。升温速率越大,反应进行的越快,挥发分转化率降低。热解机理包括矿物油含氧官能团裂解,链烃及侧链上的断链,环化、芳构化以及缩合脱氢。