基于比例积分-双流法的湿度可调配气系统的研制

浓度校准是气体分析仪器实现准确定量检测的前提,浓度校准需采用气体稀释系统。本研究将比例积分（Proportional integral, PI）算法与双流法结合,发展了一种新的湿度控制方法,即PI-双流法,并基于此建立了一套具有湿度调控功能的气体稀释新系统。首先,对系统中重要部件加湿器的性能进行考察,结果表明,加湿器出口处的相对湿度（Relative humidity, RH）存在一定波动（96%～103%）,因此,本系统通过引入自整定PI控制算法来减小波动对整个系统湿度控制精度的影响。随后,对新系统的性能进行考察,结果表明,本系统的RH调控范围为5%～100%, RH准确度最高可达0.026%RH(25℃,100%RH),调节时间最快可达38 s (25℃,500 mL/min),可跟踪周期大于175 s的正弦输入。在不同温度和RH条件下,研究了湿度对PTR-MS反应离子分布的影响,结果表明,本系统可在较宽湿度范围（10%～100%）内满足进样流量大且连续进样气体分析仪器（如PTR-MS）的应用需求。本系统有望用于受湿度影响的气体测量仪器的校准。     

基于局部线性关系的扇束X射线荧光CT几何校正研究

基于X射线管的X射线荧光计算机断层扫描术(CT)受多种因素影响,成像质量不佳,几何参数误差是制约其高质量图像重建的重要因素之一.本文分析成像二维平面模体与探测器相对位置偏移对投影数据的影响,并基于原始投影数据和原始重建图像再投影数据的局部线性关系实现几何偏移参数校正;利用Geant4模拟存在偏移参数的扇束X射线荧光CT系统,使用模拟投影数据验证校正方法.研究结果表明:该方法能计算出相对精确的几何偏移量,有效消除几何参数误差对重建图像的影响,校正后的重建图像信息熵降低,平均梯度和标准差提高,图像质量提升.     

大气挥发性有机物实时在线监测的双极性质子转移反应质谱仪研制

大气中挥发性有机物(VOCs)能参与光化学反应,导致臭氧和气溶胶等二次污染物的产生,实时精准地监测VOCs对于大气污染成因研究具有重要意义。在质子转移反应质谱(PTR-MS)研究基础上,本工作研制一套用于大气VOCs实时在线监测的双极性质子转移反应质谱仪(Dipolar proton transfer reaction mass spectrometer,DP-PTR-MS)。相比单一反应离子H_3O~+的常规PTR-MS,DP-PTR-MS中有正负3种反应离子(H_3O~+、OH~-、(CH_3)_2COH~+),可根据实际检测需要选择切换,提高定性能力,并有效扩展检测范围。其中,H_3O~+反应离子用于检测质子亲和势大于H_2O的VOCs;OH~-反应离子可与H_3O~+反应离子配合识别VOCs,还可用于检测CO_2等无机物;(CH_3)_2COH~+反应离子可在排除干扰的情况下准确检测NH_3。利用6种标准气体测定DP-PTR-MS检出限和灵敏度,结果表明,DP-PTR-MS对甲苯的检出限为7×10~(-12)(V/V),对氨气的灵敏度为126.0 cps/10~(-9)(V/V)。利用DP-PTR-MS对合肥市区大气VOCs开展连续78h实时在线监测验证实验,结果表明,DP-PTR-MS可对大气中10~(-12)(V/V)量级VOCs进行长期实时在线监测,可作为大气污染成因研究和痕量VOCs排放监测的重要工具。     

基于夹层多模光纤干涉计的可穿戴呼吸传感器

提出了一种基于夹层多模光纤干涉计的可穿戴式呼吸传感器。该传感单元是将一段长度为1～3 mm的渐变型多模光纤(GIMMF)夹在两段长度为1 mm的阶跃型多模光纤(SIMMF)之间制作而成的,由于二者芯径不匹配,故会构成光纤马赫-曾德尔干涉光路,其干涉峰的强度对微弯曲非常敏感,在0～2.36m^-1曲率范围内最大灵敏度可达-74.03 dB/m^-1。基于此,将该夹层多模光纤干涉计集成到弹性腰带上并固定在人的腹部,通过监测该传感器透射谱中特征峰的强度变化可实时准确地获取呼吸信号。实验结果表明,该传感器可以区分不同类型的呼吸状况,且具有普遍适用性。     

高血糖人群呼气标志物的质子转移反应质谱研究

利用自制的质子转移反应质谱(PTR-MS)探索了高血糖人群呼气特征挥发性有机物(VOCs),利用改进的呼气分析系统对70名血糖含量正常志愿者与22名高血糖志愿者的呼气进行实时在线分析,数据统计分析采用Mann-Whitney U非参数检验和线性判别分析法。实验结果表明两组受试者呼气存在5种差异VOCs,该5种VOCs的质荷比(m/z)分别为61、31、120、104、82。其线性判别模型的受试者工作曲线(Re-ceiver operating curve,ROC)下面积达到0.926,灵敏度和特异度分别为86.4%和84.3%,该模型有一定的诊断价值。考察了两组志愿者呼气中丙酮含量的分布情况,统计分析结果显示两组的丙酮含量无显著性差异,丙酮含量与血糖浓度间也无显著相关性。     

基于薄包层极大倾角光纤光栅的灵敏度增强型振动传感器

提出了一种薄包层极大倾角光纤光栅悬臂梁振动传感器,采用基于标准单模光纤的极大倾角光纤光栅,从理论上分析包层半径的减小对波导色散因子、包层模的有效折射率、轴向应变灵敏度因子、轴向应变灵敏度及模式阶数的影响,并进行数值仿真,为其振动传感增敏方法提供理论依据.然后使用氢氟酸腐蚀光纤包层,构成不同直径的极大倾角光纤光栅并进行相...     

Synthesis,Crystal Structure and DFT Study of 6-Hydroxybentazon

6-Hydroxybentazon, a metabolite of bentazon, was synthesized and characterized herein. The structure of the title compound 11 was verified by single-crystal X-ray crystallography. The optimized crystal structure as well as the HOMO and LUMO levels of the title compound was determined by density functional theory calculations at the B3 LYP/6-311 G(d, p) level.     

基于双通道反射式微纳光纤耦合器膜片的精准连续血压监测

提出一种反射式微纳光纤耦合器传感膜片,以实现高精度、连续和无创血压监测。该传感膜片由反射式微纳光纤耦合器、聚二甲基硅氧烷薄膜和环氧树脂基底组成,具有很高的压力灵敏度(-0.682 kPa^-1),且无需精确空间对准即可实现脉搏波检测;然后,构建双通道脉搏波检测系统,以获得肱动脉传导时间、桡动脉传导时间以及桡动脉和肱动脉之间的传导时间差值;基于上述参量,利用支持向量回归算法建立血压预测模型。实验结果表明,所提系统的收缩压平均偏差和标准偏差分别为0.08 mmHg和1.13 mmHg,舒张压的平均偏差和标准偏差分别为-0.35 mmHg和1.25 mmHg,符合美国医学仪器促进协会的标准,与其他类型的传感器相比,所提系统的准确度有明显提高。使用该系统监测一天内以及运动时的血压波动,结果表明该系统在连续精准测量血压方面具有可行性及很大的应用潜力。     

基于银膜的自准直光纤法布里-珀罗腔设计及声源定位研究

提出一种基于银膜的自准直外腔式光纤法布里-珀罗(EFPI)干涉仪声传感器阵列,用于中低频声信号的检测以及二维平面声源定位。传感器阵列由三个相同结构的EFPI组成,结构简单、制作简便。银膜的应用和准直器的引入提高了传感器的声压灵敏度,扩大了声源定位范围。实验结果表明：单个传感器声压灵敏度为185 mV/Pa,最小可探测声压为52.7μPa/Hz^1/2@500 Hz。在声源指向性实验中,声源设置在传感器正前方时,其声压灵敏度达到185 mV/Pa,声源设置在传感器侧面(90°,270°)时,其声压灵敏度衰减仅为4.5%。传感器阵列结合到达时间差技术,成功实现高精度的声源定位,系统的理论空间分辨率为0.71 cm,最大定位误差不超过2.8 cm,定位范围为200 cm×200 cm,具有成本低、实用性高等优点。