新型微梁阵列生化传感器的研制

为了消除单微梁生化传感系统中存在的温度漂移、溶液折射率变化等环境噪声影响,同时实现多种靶标分子的快速并行检测,设计制作了新型微梁阵列生化传感器.利用压电驱动激光束扫描微梁阵列,并通过光杠杆法实时读出微梁弯曲信号,即可得到在微梁表面发生的特异性生化反应的动力学曲线.对250 μm间距的两定点的9h扫描实验数据验证了系统光路的稳定性;同时进行了温度激励测试,升温6℃后微梁阵列弯曲信号基本保持一致(误差6.5％),验证了系统检测的可靠性.最后,利用自制毛细管阵列套合修饰装置,成功将克伦特罗抗体修饰到微梁阵列一侧的金表面上,对待测液中10μg/L克伦特罗标样进行了准确检测,验证了此传感系统在生化检测中的实际可行性.     

自生核壳结构MnO2的电磁性能及其生长机理研究

采用水热合成法,以(NH₄)₂S₂O₈作氧化剂,以MnSO₄·H₂O为锰源,制备了自生核壳结构MnO₂粉体。利用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、振动样品磁强计和热重分析对产物进行成分、晶型、形貌、磁性能和热稳定性分析,并通过电磁参数的测试对产物的电磁特性以及电磁波损耗机制进行阐述。结果表明：所制得粉体是直径3～5 μm的核壳结构海胆球形MnO₂,其复介电常数实部在8.40～5.35,虚部在2.66～2.07;复磁导率实部和虚部都很小,分别在1.04～1.14和0.03～0.21范围内。最后分析了核壳结构MnO₂的电磁波损耗机制以及热稳定性能。     

机器人动力学与控制专题序

机器人动力学的研究是所有类型机器人发展过程中不可逾越的环节,也是形成机器人终极产品性能评价指标重要的科学依据,以往机器人的发展已经表明,多体系统动力学是机器人研发中不可或缺的基础力学理论。随着新型传动与驱动机构以及智能与软物质材料的出现,可以预计柔性化、软性化、可变化、微型化和控制智能化将成为未来机器人发展的重要方向,使机器人的各种作动更接近生物体的仿生体,因此,以仿生为主要特征的刚柔耦合、柔软体和变形机器人对任务和环境的适应性强,其快速发展在一定程度上将促进机器人研究的步伐,同时,这种趋势和需求也将会使得机器人动力学和控制研究面临重大挑战。本刊组织了“机器人动力学与控制研究专题”,主要介绍以下两个方面的研究进展。     

基于坐标映射的类周期电磁金属阵列布局设计的灵敏度分析方法

特定性能的类周期电磁金属阵列已成功应用于多种类型的电磁器件中,以实现其电磁辐射或散射性能的提升设计.类周期电磁金属阵列可描述为由多个相似形状的电磁金属单元按照特定的布局形式组合形成.布局形式由阵列的布局参数确定,通常包括每个单元的尺寸、转角以及位置参数.布局参数往往规模较大且相互独立,需要经过设计优化以满足阵列的性能要...     

单相旋转型驻波超声电机的数学模型及仿真

尽管单相驱动的旋转型驻波超声电机的原理样机早巳研制成功，但对这类电机的运动机理的研究却一直局限在定性分析上。本文将从能量角度，根据Hamilton变分原理，定、转子摩擦界面采用纯滑动模型建立了该种电机的数学模型；并根据此模型，用MATLAB语言作了计算机仿真，得到了该种电机的开、关过程动态响应。     

两空间耦合下齿轮传动系统多稳态特性研究

通过将系统参数定义为参数变量, 构成参数空间,研究齿轮传动系统在参数空间和状态空间耦合下的非线性全局动力学特性,以及多参数、多初值和多稳态行为之间的关联特性.首先设计了一个两空间耦合下非线性系统多稳态行为的计算和辨识方法.其次,基于该方法并结合相图、Poincaré映射图、分岔图、最大Lyapunov指数、吸引域等,研究齿轮传动系统在不同参数平面上多稳态行为的存在区域和分布特性,以及多稳态行为在状态平面上的分布特性,揭示了参数平面和状态平面上系统可能隐藏的多稳态行为和分岔,并分析了多稳态行为的形成机理. 结果发现,两空间耦合下系统在参数平面上存在大量多稳态行为并呈"带状"分布, 状态平面上多稳态行为出现两种不同的侵蚀现象, 即内部侵蚀和边界侵蚀.分岔点或分岔曲线对初值的敏感性导致多稳态行为的出现.当齿侧间隙和误差波动在较小的范围内变化时,系统全局动力学特性受间隙和误差扰动的影响较小,受啮合频率的影响较大.两空间耦合下系统全局动力学特性变得丰富和复杂.      

竞争性因果学习及其应用

因果关系的研究一直紧密围绕人类探索世界和发现世界的主题,传统的仅仅研究事物之间的统计相关关系作用有限,很难满足经济社会快速发展的需要.文章将自监督学习和对抗学习结合,利用图网络模型和系统动力学的反演模型,从大规模无监督数据中挖掘潜在的隐含信息,基于对比约束,构建物理驱动与数据驱动的统一框架,然后采用极大极小博弈策略学习不同因果模态的一致性表征,从而逼近真正的因果关系,为揭示潜藏在数据背后的内在规律提供了有力的分析工具.文章将非随机因果学习思想融入机器学习框架,对克服现有深度学习在抽象、推理及神经网络可解释性等方面的不足具有重要指导意义.     

电磁波在军事上的重要应用——电子对抗

 电磁波是人类的共同财富,人类一直就生活在电磁波之中。有史以来,人类就在努力认识、了解电磁波,并积极开发和应用电磁波。在现代战争中,由于电磁波软杀伤武器的出现,对战争的胜负造成极大的影响,因此,电磁波在军事上的一个重要应用---电子对抗已成为世界各国十分重视的研究领域。电子对抗(又称电子战)是指敌我双方用专门的无线电电子设备和器材进行的相互斗争。实质上是利用这些设备、武器产生和接收处于无线电波段内的电磁波,以电磁波为斗争的武器。     

矿井瞬变电磁精细探查技术在铁矿防治水中的应用

在铁矿开采过程中,经常会遇到断层破碎带、软弱夹层及含水异常体等不可直接预测的不良地质构造,不及时预测及治理将影响安全生产.在诸多的预测方法中物探技术以其无损、准确、高效、快捷而得到认可.其中,矿井瞬变电磁对存在视电阻率差异的岩性响应明显,其探测结果能准确区别岩性电性变化界面,在很多煤矿防治水工程中得到了印证.本文在简单介绍矿井瞬变电磁基本原理及精细探测技术的基础上,结合大牛铁矿实际地质情况,通过具体的探测实例的尝试,阐述了矿井瞬变电磁精细探测技术在铁矿防治水中的作用.     

一个了解宇宙的新窗口——分子天体物理学介绍

 现代科学的显著特点之一是它的综合性和整体性,即各个学科之间的交互影响.分子天体物理学的建立和发展是一个很好的例子.在它的发展过程中,物理学和化学的基础研究,射电天文学和空间天文学的最新技术成就与天体物理学和天体化学密切配合,相互推动.在短短的二十多年中形成了一门生气勃勃的新学科.它为天文学提供了一个了解宇宙的新窗口,有力地推动了恒星演化的极早期阶段和晚期阶段的研究.