用于木材水分检测的单边核磁共振传感器设计

为了实现对木材水分的无损检测,设计了一种单边核磁共振（unilateral nuclear magnetic resonance,UMR）传感器,该传感器由单边磁体、抗涡流板、射频线圈、阻抗匹配和调谐电路构成．在距离传感器表面上方75 mm处的50 mm×50 mm的平面内,建立了71.1 mT（共振频率为3.027 MHz）的静态磁场．本文详细介绍了该传感器的设计思路和实现方法,并开展了初步的木材水分无损测量实验．对圆柱形树桩的径向水分分布进行了一维扫描测量,观察了水分由树皮向树芯逐步深入过程中横向弛豫时间（T₂）的变化规律,还使用UMR仪对木材干燥过程中水分的挥发进行了测量.实验结果表明,随着干燥的加剧,被测样品T₂谱的长T₂波峰明显左移、积分面积渐减,而且积分面积与木材样品含水率呈正比．本文为木材研究提供了一种便携的NMR测量设备设计方案,且可以实现野外活体树木的无损测量．     

Shim coil design for Halbach magnet by equivalent magnetic dipole method

Low-field nuclear magnetic resonance magnet(2 MHz) is required for rock core analysis. However, due to its low field strength, it is hard to achieve a high uniform B_0 field only by using the passive shimming. Therefore, active shimming is necessarily used to further improve uniformity for Halbach magnet. In this work, an equivalent magnetic dipole method is presented for designing shim coils. The minimization of the coil power dissipation is considered as an optimal object to minimize coil heating effect, and the deviation from the target field is selected as a penalty function term. The lsqnonlin optimization toolbox of MATLAB is used to solve the optimization problem. Eight shim coils are obtained in accordance with the contour of the stream function. We simulate each shim coil by ANSYS Maxwell software to verify the validity of the designed coils. Measurement results of the field distribution of these coils are consistent with those of the target fields.The uniformity of the B_0 field is improved from 114.2 ppm to 26.9 ppm after using these shim coils.     

基于蒙特卡罗算法的低场核磁共振测量效率提高方法

核磁共振（NMR）的纵向弛豫时间（T₁）、横向弛豫时间（T₂）、自扩散系数（D₀）,以及T₂-T₁、T₂-D₀测量目前广泛应用于石油测井行业.在测量D₀的SGSE序列中,通过逐渐增大90°和180°脉冲之间的时间间隔（T_d）,可以对液体扩散行为产生的影响进行调节.然而T_d的"起点"、"步进数"和"终点"等参数必须设置得当才能准确测量T₁和D₀.目前参数的设置依赖多次的人工调整和测量人员的经验,耗时且使用门槛较高.本文用蒙特卡罗方法进行大量随机模拟,根据前面若干点的测量结果筛选出满足要求的随机值,预测下一个测量点的位置.该算法可以实时更新参数设置,实现自动化测量,达到降低测量门槛、缩短测量时间的目的.经验证,该算法可以适用于T₁、D₀的测量.     

一种测量大型原木内部水分的微型NMR 传感器

木材中的水分对木材的性能有着决定性的影响,目前测量木材水分的方法多适用于小型木材的检测．然而,当树木被砍伐后,在加工前希望了解其内部水分状态,因此需要一种方法来检测大型原木的水分．该文设计了一种微型核磁共振(NMR)传感器,该传感器为圆柱型结构（直径为 28 mm,长度为 60 mm）,测量区域位于传感器外侧,形成与传感器同轴的圆环．测量前,需在被测部位凿一个与传感器直径相当的孔．测量时传感器沿着孔壁测量即可获得对应位置的 NMR 参数信息．初步实验结果表明,该传感器可以分辨被测木材中自由水和束缚水的分布以及各部位水分的相对含量．

     

剪切波变换在星点提取中的应用

为了实现高精度和高准确性的星图识别和姿态确定,本文对星点提取算法进行了研究,将剪切波变换应用到星点提取技术中。首先,通过利用剪切波变换对星图进行分解,得到不同尺度、不同方向的系数;然后,对剪切系数进行阈值处理并重构得到去噪后的星图,再对重构星图进行顶帽变换和自适应阈值处理,完成星图滤波;最后,通过质心误差补偿法提取星点的坐标,有效地完成星点提取。实验结果表明,采用剪切波变换的星图滤波对噪声去除非常有效;质心误差补偿法的误差在0.003左右,明显优于传统的质心法,基本满足星敏感器的精度高和抗干扰能力强等要求。     

基于相移光纤光栅微分器超短光脉冲整形

基于耦合模理论和传输矩阵法,对相移光纤光栅的反射谱、相移特性进行了分析.结果表明,相移光纤光栅随着相移点个数的增加,反射谱透射窗口数目增多,相移发生多次跳变,从而形成对信号的微分效应,并且相移的微分阶数与所增加的相移点个数成正比.设计出基于相移光纤光栅微分特性的脉冲整形器,通过优化高斯信号各阶微分的加权系数,将高斯型输入脉冲整形成近似方形或三角形状的输出脉冲,通过调整光纤光栅第一段与第二段的长度比,使输出三角脉冲形状的失真现象得到改善.分析输入的高斯脉冲的脉宽发生±5%的波动时,输出波形依然可以获得很好的三角和平顶方形脉冲效果,从而证明了所设计的脉冲整形器的稳定性和实用性.     

螺旋碳纳米管修饰电极对硫利达嗪的测定

螺旋碳纳米管(HCNTs)作为一种新型碳纳米材料具有比表面积大、催化性能好等特点。本文采用循环伏安法,研究了盐酸硫利达嗪(TR)在HCNTs修饰玻碳电极(HCNTs/GCE)上的电化学行为。HCNTs/GCE与裸玻碳电极及碳纳米管修饰的玻碳电极相比,对TR具有更强的催化氧化性能,其差分脉冲伏安法的峰电流与浓度在18.67~122.7μmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为5.120μmol/L。     

Equivalent magnetic dipole method used to design gradient coil for unilateral magnetic resonance imaging

The conventional magnetic resonance imaging(MRI) equipment cannot measure large volume samples nondestructively in the engineering site for its heavy weight and closed structure. In order to realize the mobile MRI, this study focuses on the design of gradient coil of unilateral magnet. The unilateral MRI system is used to image the local area above the magnet. The current density distribution of the gradient coil cannot be used as a series of superconducting nuclear magnetic resonance gradient coils, because the region of interest(ROI) and the wiring area of the unilateral magnet are both cylindrical side arc surfaces. Therefore, the equivalent magnetic dipole method is used to design the gradient coil, and the algorithm is improved for the special case of the wiring area and the ROI, so the X and Y gradient coils are designed.Finally, a flexible printed circuit board(PCB) is used to fabricate the gradient coil, and the magnetic field distribution of the ROI is measured by a Gauss meter, and the measured results match with the simulation results. The gradient linearities of x and y coils are 2.82% and 3.56%, respectively, less than 5% of the commercial gradient coil requirement.     

石墨烯-纳米钯复合材料对乙醇的电催化氧化研究

采用新颖简便的液相氧化-热膨胀还原法制备出石墨烯(RGO),然后用一步化学还原法使Pd纳米粒子负载到RGO材料上,得到分散均匀、催化性能稳定的石墨烯-钯(RGO-Pd)复合材料。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等表征手段对复合材料的形貌和结构进行了表征。结果显示,Pd纳米粒子成功负载到石墨烯载体上,且分散均匀,粒径3~5nm。通过循环伏安法、计时电流法等电化学方法进一步研究了RGO-Pd复合材料在碱性介质中对乙醇的催化性能,并与碳黑-Pd(VX-72-Pd)复合材料做对比,结果表明RGO-Pd复合材料的电化学催化性能明显优于碳黑-Pd复合材料,有望成为新型高效的直接醇类燃料电池(DAFCs)的电催化材料。