“新工科”背景下模拟电子技术课程教学改革探索

在“模拟电子技术”课程教学中,利用“雨课堂”智慧教学工具、引入MOOC教学资源构建移动学习平台,培养学生“课前课后、线上线下”自主学习习惯。教学中引入“以问题为导向”的PBL教学方法和适量“以学生为中心”的翻转课堂等教学手段,激发学生自主学习兴趣,提高学生独立思考、团队协作以及表达能力。通过优化教学内容、完善课程学习考核机制等措施促进教学效果的提高和学生工程能力的培养。     

中红外光谱血糖检测影响因素研究

中红外衰减全反射光谱技术在人体血糖检测方面具有快速、绿色的天然优势。但人体血液中其他组分的存在会影响葡萄糖含量检测的准确度。因此,研究了人体血液中胆固醇、白蛋白以及尿素的存在对红外光谱法血糖检测的干扰程度。以117份含有不同干扰物以及不同质量浓度的葡萄糖仿体溶液为研究对象,对原始光谱进行SG(Savitzky-Golay)平滑处理后构建偏最小二乘回归模型,并构建Clarke Error Grid以及预测值与真实值对比图进行进一步分析。结果表明：全干扰物模型预测集相关系数（Rp）以及预测集均方根误差（RMSEP）分别为0.9785和40.0187,有85.7%的预测结果落在Clarke Error Grid可靠区（A区）;缺失胆固醇模型的Rp以及RMSEP分别为0.9042和175.7292,有40%的预测结果落在A区;缺失白蛋白模型的Rp以及RMSEP分别为0.9616和103.6627,有42.9%的预测结果落在A区;缺失尿素模型的Rp以及RMSEP分别为0.9742和38.6716,所有预测结果都落在A区。由此可以看出,胆固醇的干扰程度最大,白蛋白次之,尿素产生的干扰较小。本研究对...     

反射式光纤束位移传感器的建模与仿真

系统地建立了具有普遍适用性的反射式光纤束传感器的理论模型。对于小数目光纤组成的光纤束,通过建立60°角坐标系来分析不同排列形式的光纤束,建立了离散式通用模型;对于大数目光纤组成的光纤束,通过引入轴间距分布密度参量,建立了积分式通用模型;进而给出了组合式光纤束传感器的模型。对常用的几种排列形式的光纤束进行了计算机仿真和分析,并与测量值进行了比对。结果表明,该模型准确有效。     

基于SiPLS-SPA波长优选的血红蛋白定量分析研究

血红蛋白是人体的一项重要生理指标,浓度异常会导致人体产生各种疾病。红外光谱技术具有简单、无损、快速等优点,非常适合用于生理参数的定量分析。由于光谱背景复杂、有效信息弱,如何提取有效特征变量,构建精准定量模型是个难题。针对此问题,以血液样本和血红蛋白仿体溶液样本光谱数据为研究对象,采用SPXY法、 K＿S法、 duplex法、等间隔划分法四种数据集划分方法划分数据并通过建模对比,优选出最佳数据集划分方法为SPXY法。遍历了SavitzkyGolay一阶求导滤波(S＿G1)+小波变换、小波变换+S＿G1、标准正态变量变换(SNV)+S＿G1三种预处理方法,优选出SNV+S＿G1预处理方法。结合串联思想,提出组合区间偏最小二乘法(SiPLS)与连续投影算法(SPA)串联的特征波长优选方法,构建SiPLS-SPA-PLS预测模型,用两组数据对模型进行验证,依据评价指标判断模型的优劣,并与全谱PLS, SPA-PLS和SiPLS三种定量模型相比较。实验结果表明：(1)使用SiPLS-SPA-PLS模型进行定量分析,血液样本的R_c,R_p, RMSEC和R...     

“电子技术”课程的混合式教学改革与实践

在新工科的背景下,开展生物医学工程类专业的“电子技术”课程混合式教学改革与实践模式的研究。在课程教学中,利用超星学习通构建线上学习平台,与传统课堂教学融合,提升教学效果。教学中引入“以问题为导向”的教学方法,培养学生工程应用和实践能力。完善课程学习考核机制,注重过程考核,使课程考核更透明、更科学。     

用于快速检测铅离子的新型双发射碳点比率荧光探针

碳量子点(CQDs),一类具有显著荧光性能的零维碳纳米材料,是近年来生物传感应用研究的热点材料。铅在化妆品、工业污染等环境的来源众多,吸入或误食吸附在颗粒物上的铅都会造成铅中毒,从而引发各种疾病,因此快速检测Pb²⁺含量在临床医学应用中极其重要。基于CQDs的荧光特性,提出了一种新型蓝、红双发射比率荧光探针用于快速检测Pb²⁺含量,采用透射电子显微镜、荧光光谱等多种手段对探针的形态结构与性质进行表征、检测和分析,对Pb²⁺响应探针的光学特性以及应用可行性等进行了深入研究。双发射碳点通过与自身的对比标定,有效避免外界环境的干扰,从而提高对被测物浓度的检测效果和灵敏度。该探针采用水相合成,步骤简单可重复性高,且能够在短短几秒内对Pb²⁺实现快速响应,检测过程无需借助大型仪器,仅在紫外灯辅助下便可裸眼观测到比率探针荧光从蓝色到红色的变化,可用于即时检测。在符合目前医学应用的Pb²⁺浓度范围0～0.5 mg·L^-1内,两种荧光基团之间的荧光强度比I_BCD...     

多功能光源调制驱动系统

为满足医学光疗、医学检测上对LED光源高稳定性和高精度且需具有多种发光模式的需求,利用DDS技术,研制了一种多功能光源调制驱动器.以ARM stm32和FPGA作为控制器,控制恒流源提供恒流信号的方法,实现提供可分时切换的双频正弦、正弦、方波等多种模式驱动信号的功能.实验结果表明：不同功率的LED均能在各种驱动模式下正常发光,稳定性好,精度高,满足多功能光源驱动装置的要求.     

高性能氧温双传感材料的研究

本文研究了荧光纳米材料与有机染料结合在多传感领域的应用:将荧光纳米材料CdSe/ZnS与有机染料铂(Ⅱ)四(五氟苯基)卟啉包埋于聚氨酯水凝胶D4,经过水解、缩合获得固体薄膜,来实现氧气浓度和温度的同时检测.利用发射峰在524nm的CdSe/ZnS荧光纳米材料提供温度传感,氧气传感则是基于发射峰为650nm的铂(Ⅱ)四(五氟苯基)卟啉的动态猝灭.所制得的薄膜具有良好的光学稳定性,由405nm的紫外光激发,得到两发射峰互不重叠的光谱.实验结果表明,在氧气浓度(0~30%)和温度(15~67℃)下传感膜能很好地应用于氧气和温度双传感系统,且氧气传感的灵敏系数为9.69×10-4,温度传感系数为-0.0035(误差在±0.0002),该技术为新型便携式多传感器提供了可能.     

同步监测氧气和温度的新型便携式传感器

采用同时测量红绿蓝(RGB)三种颜色的数字颜色芯片,实现了一种同步监测氧气和温度的便携式传感器。涂覆于颜色芯片上的传感膜由三种荧光染料嵌入有机改性硅溶胶凝胶基质构成。所有染料均用405 nm的发光二极管光源激发,其荧光波长分别与颜色芯片的RGB三个通道相匹配且无光谱交叠。不同氧气浓度和温度下的实验结果表明,所研发的传感器能有效地同步监测氧气和温度,且在氧气浓度为0%～30%和温度为25～75℃时具有良好的线性响应。     

多功能光源调制驱动系统

为满足医学光疗、医学检测上对LED光源高稳定性和高精度且需具有多种发光模式的需求,利用DDS技术,研制了一种多功能光源调制驱动器。以ARM stm32和FPGA作为控制器,控制恒流源提供恒流信号的方法,实现提供可分时切换的双频正弦、正弦、方波等多种模式驱动信号的功能。实验结果表明:不同功率的LED均能在各种驱动模式下正常发光,稳定性好,精度高,满足多功能光源驱动装置的要求。