基于光纤光栅传感器和卡尔曼滤波器的载荷识别算法

载荷识别在结构健康监测中的地位十分重要,为了在结构健康监测的同时利用最优化算法对系统进行有效控制,提出了一种基于光纤光栅(FBG)传感器和卡尔曼滤波器的载荷识别算法。该算法建立在卡尔曼滤波器的基础上,以FBG传感器测得的应变值作为观测信号,通过卡尔曼滤波器产生的增益矩阵、新息序列和协方差矩阵,利用最小二乘算法实时估计载荷的大小。此算法只需采集前一时刻的估计值和当前时刻的观测值即可估计出当前时刻的载荷,无需存储和读取大量数据。同时,基于卡尔曼滤波器在进行结构健康监测的同时能够应用最优化算法对系统进行控制。为了对识别算法进行验证,采用梁系统作为仿真和试验对象,通过FBG传感器测得的应变值识别载荷。结果表明,所提动态载荷识别算法能够很好地抑制噪声,具有良好的稳定性和实时性。     

基于光谱特征分析的光纤光栅腐蚀传感器研究

针对航空航天领域铝合金结构服役过程腐蚀监测需求,提出了一种基于铝质细管结构的预载荷型光纤光栅腐蚀传感器。给出了铝合金结构腐蚀在役监测机理,得到光纤光栅反射光谱特征与铝质细管厚度变化之间的理论关系模型,构建了酸碱环境下的光纤光栅腐蚀监测试验系统。通过在细管内部配置不受力且仅感受温度变化的光纤光栅传感器,解决了被测目标的温度与应力交叉敏感问题。研究表明,这种铝质细管封装设计不仅可以感受腐蚀对其力学性能的影响,还能够屏蔽外界腐蚀因素对管内光纤感知器件的干扰。随着金属管腐蚀程度加深,其管壁逐渐变薄,光纤光栅反射光谱逐渐向短波长方向偏移,且管壁厚度变化与光栅中心波长偏移量之间呈较好单调关系。这些特性能够为进一步开展基于光纤感知器件的机械结构在役腐蚀监测研究提供有益帮助。     

紫杉醇水凝胶成胶因子延缓微管蛋白聚集

Paclitaxel (PTX) is one of the most efficient anticancer drugs for the treatment of cancers through β-tubulin-binding. Our previous work indicated that a PTX-derivative hydroge-lator Fmoc-Phe-Phe-Lys(paclitaxel)-Tyr(H₂PO₃)-OH (1)could promote neuron branching but the underlying mechanism remains unclear. Using tubulin assembly-disassembly assay, in this work, we found that compound 1 obviously delayed more microtubule aggregation than PTX did. Under the catalysis of alkaline phosphatase, Fmoc-Phe-Phe-Lys(paclitaxel)-Tyr(H₂PO₃)-OH could self-assemble into nanofiber Fmoc-Phe-Phe-Lys(paclitaxel)-Tyr-OH with width comparable to the size of αβ-tubulin dimer. Therefore, we proposed in this work that nanofiber Fmoc-Phe-Phe-Lys(paclitaxel)-Tyr-OH not only inhibits the αβ-tubulin dimer binding to each other but also interferes with the plus end aggregation of microtubule. This work provides a new mechanism of the inhibition of microtubule formation by a PTX-derivative hydrogelator.     

反应烧结碳材料表面异质外延生长SiO2晶体的研究

利用高温反应烧结在不同结构碳材料表面热蒸发进行二氧化硅(SiO2)晶体的外延生长.采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电子能谱仪(EDS)分析和研究了碳材料表面生成物的物相组成与显微形貌,探讨了SiO2晶体的外延生长机理.研究结果表明,不同结构碳材料表面能外延生长SiO2晶体,但形态不同.在碳纤维表面形成颗粒和短晶须状SiO2晶体,在石墨片上形成凸起团聚状SiO2晶体,而在金刚石表面首先形成了Si-O涂层,然后在Si-O涂层上生长棒状SiO2体.碳材料外延生长SiO2晶体是首先通过热蒸发法使Si沉积到碳材料表面,然后Si与体系中的O反应形成SiO2晶核,在不同结构碳材料表面生长SiO2晶体.     

β-锂霞石低膨胀陶瓷粉体的固相合成

以超细氧化铝、水磨石英和碳酸锂为原料,采用固相法合成了锂铝硅(LAS)系β-锂霞石(LiAlSiO4)低膨胀陶瓷粉体.用TG-DTA研究了β-锂霞石陶瓷粉体的固相合成工艺,找出合适的工艺参数.用XRD、SEM等对样品进行了表征,研究以β-锂霞石为目标晶相的锂铝硅(LAS)三元系统配合料晶相组成随温度的演化过程.结果表明:石英在658℃左右先于氧化铝参与反应形成了偏硅酸锂;石英和氧化铝的引入,使得Li2 CO3由纯物质达到熔点后熔融-逐步分解模式转变为LAS三元系统中迅速、完全地直接分解模式.当温度为1200℃、保温时间120 min时,能完全生成β-锂霞石(LiAlSiO4)陶瓷粉体,其晶相组成随温度的演化次序为:Li2 SiO3 →LixAlxSi1-xO2→α-锂辉石→β-锂辉石→β-锂霞石.     

乙炔电催化氧化制备草酸的机理研究

选择铂为电极电催化乙炔合成草酸,通过紫外-可见分光光度法和红外光谱法对产品进行表征,利用第一性原理计算方法探讨乙炔在催化剂Pt(111)表面的吸附情况,采用循环伏安法（CV）研究铂电极在硫酸钠溶液中氧化乙炔的电极过程,重点测定电极的稳态极化曲线并根据极化曲线推算塔菲尔斜率,结合表观传递系数及反应级数对拟定的乙炔电催化氧化制备草酸的反应机理进行验证. 实验结果表明,乙炔分子在Pt(111)面上呈平行桥键构型时吸附最稳定;铂电极在含体积分数为2%丙酮的0.4 mol·L^-1硫酸钠溶液中可将乙炔电催化氧化为草酸;反应的速率控制步骤为.     

内标法测定卡波姆中乙酸乙酯和环己烷的残留量

建立了卡波姆中环己烷和乙酸乙酯残留量的内标GC测定方法.色谱柱:DB-WAX,30 m×0.32 mm×0.25μm;柱温:50℃维持3 min,然后以5℃/min的速度升至120℃,维持15 min.进样口温度:250℃;FID检测器,温度:250℃;进样量:1μL.空白溶液色谱图中,丁酮、环己烷、乙酸乙酯峰处无干扰.环己烷与相邻峰的分离度约为6;乙酸乙酯与相邻峰的分离度约为2.5.环己烷和乙酸乙酯进样量在0.2～1.2 ng范围内线性关系良好(r=0.999 2和0.999 8).环己烷平均回收率为101.4%,RSD=1.3%(n=6),乙酸乙酯平均回收率为100.6%,RSD=1.1%(n=6).该方法操作简便,灵敏度高,分离度好,结果准确,重复性也比较好,适合卡波姆中乙酸乙酯和环己烷的含量测定.     

四带近完美吸收双曲超构材料（英文）

当前的多带近完美吸收通常是利用多层叠堆或多特征尺寸组合阵列结构来实现,这给实验制备带来了一定的难度.本文从理论上提出了吸收率高达99%的四窄带近完美吸收,它是通过将单特征尺寸的金属和介电材料阵列置于金属衬底之上而构成.其四带近完美吸收的机理可通过求解双曲超构材料的色散关系,结合波导理论来解释.此外,由于这种多带近完美吸收具有高品质因子的特点,对外界环境的变化较为敏感,因而本文也就其在传感器方面的潜在应用进行了讨论.     

一种用于电子纸的电泳液的显示性能研究

用有机颜料汉沙黄(P.Y.3)、苏丹黑和合适的稳定剂为原料配制了一种性能稳定的电泳显示液.分析了此电泳显示液中颜料微粒的带电机理及其影响因素,研究了在改变电压方向时反射光谱与吸收光谱的变化及其原因,光谱分析结果表明体系中存在的各种吸附使显示效果受到局限,反射谱与吸收谱的变化在表征器件的显示特性时呈现出一致性,器件的反射光强和反射率在不同波长上有区域选择性,同时对比度也有区域选择性,这决定了在监测器件的响应时应选择的波长范围以及可利用的光源.兼顾灵敏性和测试信号强度的需求,选用峰值波长为470 nm的蓝光二极管为光源,电泳槽的厚度为0.2 mm,用荧光光谱仪监测相同周期不同幅值脉冲电压作用下颜料微粒在493 nm波长处的反射光强的变化,并由示波器记录并输出反射光强随驱动电压的变化,还结合相关理论讨论了驱动电压对器件的反射光强和对比度的影响.