含周期性空腔结构吸声机理的研究*

首先建立并验证了含轴对称空腔周期性结构吸声特性计算的简化有限元仿真方法。在水下环境,用简化的有限元模型结合遗传算法对含周期性圆柱空腔结构的吸声性能进行了优化设计。从能量耗散、变形和模态的角度分析了含周期性空腔结构的吸声机理。空腔结构谐振包括表层的弯曲振动和空腔附近粒子的径向运动,且径向运动随吸声结构厚度方向也是变化的。相对低频区主要激起表层振动模态,高频区激起径向运动模态,且径向振动对声学性能影响很大,其更有利于促进纵波转化为能量更易消散的横波。     

短波红外成像光谱技术在小麦赤霉病检测中的应用

小麦是人类主要食物来源之一,广泛分布于世界各地。赤霉病是小麦的主要病害,目前赤霉病的检测技术无法实现小麦快速、无损的在线检测。为了研究短波红外成像光谱技术应用于小麦赤霉病检测的可行性,基于LabVIEW开发专用于样品检测的数据采集系统,利用短波红外光谱仪获取样本光谱图像并进行数据分析与处理。实验数据表明:赤霉病小麦种子与健康小麦种子的短波红外光谱图像在1350～1600nm光谱范围内谱线数据特征差异明显,证明短波红外成像光谱技术应用于小麦赤霉病的检测具有一定的推广应用性。     

面向下一代光通信的VCSEL激光器仿真模型

根据L-I经验公式得到参数待定的L-I模型,并利用遗传算法搜索最优参数得到参数模型,对结果进行拟合优度检验,求出误差.在该模型基础上对环境温度进行修正并且考虑电流瞬时变化的影响,建立微分方程模型,采用Ode23求解,并利用遗传算法搜索最优参数得到参数,对结果进行拟合优度检验,得出了该激光器不同温度下的L-I特性曲线和激光器小信号幅频响应.同时根据速率方程推导出了带宽响应的数学模型,对参数归一化后,利用遗传算法搜索最优参数得到参数.     

补偿波段建模方法及其在血清葡萄糖光谱分析中的应用

利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)和衰减全反射(ATR)技术,建立血清葡萄糖的快速定量分析方法。基于模型预测效果,提出了一种联合最佳单波段的补偿波段建模方法。在全谱(4000~600 cm-1)区间,根据移动窗口偏最小二乘法得到人体血清葡萄糖的最佳单个连续波段后,另外选择一个波段进行补偿建模,优选出最佳补偿波段。结果表明,这种补偿波段建模方法建模效果不仅仅远好于全谱,也好于最佳单个波段。用独立的实际样品对模型进行测试,补偿模型的预测均方根偏差(RMSEP)和预测相关系数(Rp)分别为0.782 mmol/L和0.944。     

浓度分段模型应用于人体血清葡萄糖的FTIR/ATR光谱分析

利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)和衰减全反射(ATR)技术,建立了人血清葡萄糖的快速定量分析方法。根据葡萄糖水溶液与纯净水差谱得到葡萄糖的指纹吸收波段(1 200~900 cm-1),分别在全谱(4 000~600 cm-1)和指纹波段建立偏最小二乘法(PLS)模型,指纹波段的预测效果明显好于全谱。选择指纹波段后,提出一种根据浓度分段分别建模然后进行组合的建模方法。按照全部样品、低浓度样品、高浓度样品分别建立模型后,根据3个模型进行综合决策。应用独立的检验集对样品进行测试表明,按葡萄糖浓度范围分段建立组合模型的预测效果优于基于全部样品建模的预测效果。对于分段阈值附近的样本,低浓度和高浓度模型的预测效果差别不大。浓度分段组合模型的预测均方根偏差(RMSEP)和预测相关系数(Rp)分别为0.732mmol/L和0.948。     

锥形纳米孔内的电压整流及流体流动

文章以生物纳米通道及纳米孔中的离子传输及化学反应为背景,以离子流整流、电渗流整流、离子积累耗散模型为理论基础,使用有限元数值计算方法研究压力及电场交互作用下的锥形纳米孔孔内离子浓度分布及速度场分布现象.分析了不同电压下压力和电场的交互作用对锥形纳米孔中速度场、流场及浓度分布的影响.结果表明纳米孔孔内氢离子运动方向主要受电场方向影响.由于静电吸附效应,沿着孔壁流动的电渗流中的氢离子浓度会高于体溶液中的氢离子浓度.当电压较小时,流场方向主要受压力流的影响,当电压较大时,流场流动方向由电渗流带动的流体流动和压力驱动的流体流动共同决定.      

一种新型沼气和太阳能互补的分布式能量系统

利用可再生能源,有望进一步提升分布式能量系统的热力性能,降低对化石能源的依赖,从而降低碳排放。本文基于污水处理厂的用能情况,提出一种沼气和太阳能互补的新型分布式能源系统。相比于沼气直接燃烧利用,沼气在新系统中首先参与沼气重整过程,吸收聚集的太阳能转变为更高热值的合成气,进而在冷热电子系统中进行利用。新系统实现了沼气的间接燃烧,减少了沼气燃烧过程的不可逆损失,实现了太阳能品位的提升和化学储存。本文建立了该新系统的动态热力过程模型,以西藏拉萨作为参考地域,得到了系统全年的热力性能。研究表明:相比于沼气和太阳能单独利用系统,新系统多生产299.3 MWh(7%)电能和58.7 MWh(54.9%)冷能,每年节省16340 m3(标况)(11.7%)天然气。本研究为沼气高效利用提供了一种新型技术方案。     

浓度分段模型应用于人体血清葡萄糖的FTlR/ATR光谱分析

利用傅立叶变换红外光谱（ FTlR）和衰减全反射（ ATR）技术,建立了人血清葡萄糖的快速定量分析方法。根据葡萄糖水溶液与纯净水差谱得到葡萄糖的指纹吸收波段（1200~900 cm-1）,分别在全谱（4000~600 cm-1）和指纹波段建立偏最小二乘法（ PLS）模型,指纹波段的预测效果明显好于全谱。选择指纹波段后,提出一种根据浓度分段分别建模然后进行组合的建模方法。按照全部样品、低浓度样品、高浓度样品分别建立模型后,根据3个模型进行综合决策。应用独立的检验集对样品进行测试表明,按葡萄糖浓度范围分段建立组合模型的预测效果优于基于全部样品建模的预测效果。对于分段阈值附近的样本,低浓度和高浓度模型的预测效果差别不大。浓度分段组合模型的预测均方根偏差（ RMSEP）和预测相关系数（ Rp ）分别为0.732 mmol/L和0.948。