基于光纤侧边抛磨技术的醋酸浓度光纤传感器

演示了两种利用光纤侧边抛磨技术制备的用于醋酸浓度检测的光纤传感器。其中一种光纤传感器采用轮式抛磨法对光纤光栅的光栅区包层进行侧边抛磨加工而成,将醋酸溶液覆盖于光纤光栅的抛磨区,利用侧边抛磨光纤光栅反射峰波长的变化对醋酸浓度进行测量;另一种光纤传感器采用轮式抛磨法对普通单模光纤包层进行侧边抛磨加工而成,将醋酸溶液覆盖于光纤抛磨区,利用抛磨光纤插入损耗的变化对醋酸浓度进行测量。两种光纤传感器的实验都表明:光纤包层抛磨表面与纤芯的距离越小,测量分辨率越高。剩余包层厚度为0μm的侧边抛磨光纤光栅传感器测量醋酸溶液浓度分辨率为6.67%;剩余包层厚度为0.5μm的侧边抛磨光纤传感器测量醋酸溶液浓度分辨率为0.55%。

用于地沟油快速检测的光纤传感器

基于侧边抛磨光纤倏逝波原理,研制出的地沟油和食用植物油快速检验和测定的光纤传感器。该传感器是在光源稳定的情况下,用地沟油和食用植物油分别完全覆盖侧边抛磨光纤抛磨区,用光功率计测量侧边抛磨光纤出射光功率。实验表明,在常温下(25℃),将地沟油和食用植物油分别完全覆盖抛磨区,造成的输出光功率衰减值相差5～20 dB,可以有效的检验出地沟油。这种新的传感器具有可携带、分辨率较高、响应迅速、检测时间短、成本低廉等优点,易于推广和应用。

用于食品安全检测的便携式表面等离子体共振生物传感器

针对食品安全检测,构建了一种角度扫描型便携式表面等离子体共振生物传感器。详细介绍了光学系统、硬件电路及软件设计。并以盐酸克伦特罗(瘦肉精的一种)为检测样品,通过在传感器芯片固定生物探针,对浓度分别为2 mg/L、4 mg/L、8 mg/L、16 mg/L和32 mg/L的盐酸克伦特罗抗体进行了连续检测实验。实验结果符合生物分子免疫反应规律,证明了该装置的可行性。该装置便携、易操作,在食品安全检测领域具有广泛应用前景。

波长调制型表面等离子体共振的传感特性研究

表面等离子体共振（SPR）光学传感器能实现生物医学的快速、无标记、高精度检测，是生物化学分析的重要方法。研制了基于波长调制型的Kretschmann结构表面等离子体共振（SPR）生物传感系统，研究了在体溶液传感方式下的传感性能。利用不同浓度的乙醇和乙二醇溶液进行体溶液传感测试。实验结果表明，在折射率低时共振波长对折射率变化响应的灵敏度低，但响应的线性度高；随着折射率增大，共振波长对折射率的响应变化的灵敏度提高。在1.4070～1.430 RIU折射率范围内，灵敏度高达11487 nm ＆#183; RIU -1。传感器的共振波长的稳定性为0.2138 nm ，可分辨最小折射率趋近10-6 RIU。所研制的波长调制型表面等离子共振传感器操作简单、灵敏度高、检测范围大，可实现浓度极低生物标记物的有效检测，在化学、生物传感领域有重要的应用。

表面等离子体共振免疫传感器用于快速检测微囊藻毒素的研究

针对现有微囊藻毒素(MC-LR)检测方法操作复杂、因标记而污染环境、仪器贵重,不利于现场快速检测等问题,将自行研制的表面等离子体共振(SPR)生物芯片检测仪应用于微囊藻毒素的检测,提出抑制型SPR生物芯片快速检测痕量微囊藻毒素的方法。采用该方法分别对浓度为3.5、2.5、1.5、1、0μg/L的MC-LR样品进行了检测。结果表明:该方法检测限小于1μg/L,可满足世界卫生组织(WHO)对于饮用水和我国地表水环境质量标准中MC-LR最低含量检测的需求。该方法完成一个样品检测耗时约8 min,相比于高效液相色谱法(HPLC)和酶联免疫吸附法(ELISA)等传统检测方法,快速定量是其最大的优势,可用于食品质量监控和现场实时检测。

角度扫描型SPR传感器在免疫反应检测中的数据处理研究

表面等离子体共振(SPR)传感器广泛应用于生物分子的免疫反应检测。针对自行研制的角度扫描型SPR传感器,根据Langumair模型开发了动力学检测和动力学数据分析软件系统,提出了一种采用多项式拟合和质心法相结合的数据处理方法,该方法可有效抑制免疫反应检测过程中噪声、环境温度和机械振动等对SPR共振角测量的干扰。检测小鼠抗原、抗体免疫反应动力学,求出其结合速率常数ka≈2.05×104 M-s-、解离速率常数kd≈0.005 s-,验证了该装置和数据处理方法的可行性。该方法能有效提高角度扫描型表面等离子体共振传感器的精度和抗干扰能力,具有良好的应用和推广价值。

基于无线光传输的高速旋转体信息采集系统

高速旋转体工作状态的信息采集与高速传输是大型精密旋转机械(发电机、高级印刷机等)研制过程急需的检测监控手段。为了突破传统技术传输速度慢,环境适应能力差的限制,研究了无线光传输技术。利用单片机MPS430的低功耗信号处理与控制技术,完成高速旋转体的数据采集、编码、通信等功能;利用LED将信息以光通信的方式传输到固定的接收设备。研究了三机系统的通信链接方式,采用双中断的技术来解决时序冲突难题。为了保证传输数据的高速和有效性,设计了时分复用光传输信道的数据帧格式。系统实现了旋转端与固定端之间75cm距离,高达1Mb/s的瞬态传输数据速率,并在恶劣环境下获得理想的参数检测与传输效果。

基于电聚合多巴胺-透明质酸复合膜界面构建过氧化氢电化学传感器

在玻碳电极上,通过电聚合方式修饰聚多巴胺,基于静电作用与透明质酸形成复合膜界面,利用活性氧H2O2对透明质酸的降解作用和电化学阻抗检测技术,实现对H2O2的检测。结果表明,在0.01 mol/L PBS(pH 7.0)介质中,加入H2O2作用30～40 min,此传感器可成功用于对H2O2的检测,线性范围为1.0×10"5～4.0×10"4mol/L,检出限为2.0×10"6mol/L。此电化学传感器具有灵敏、廉价、良好的稳定性和重现性等优点,建立了一种活性氧检测方法。

侧边抛磨单模光纤表面等离子体传感器的设计和优化

光纤表面等离子体共振传感器具有体积小、抗电磁干扰,可以实现在线实时远距离检测的优点。为提高传感器的性能,建立了侧边抛磨光纤表面等离子体共振传感的物理模型,分别研究了侧边抛磨光纤的剩余厚度、银膜层的厚度对传感器的灵敏度、共振峰的深度和半高全宽等的影响。结果表明:光纤剩余厚度越小,表面等离子体共振现象越强;随银膜层的厚度增大,共振峰的宽度变宽,而传感器的灵敏度呈现非单调变化。通过综合表面等离子体共振传感器的折射率传感灵敏度和共振峰半高全宽,提出了质量因数作为传感器的优化指标,并最终得到最优化的设计方案为光纤剩余厚度为66.5μm,银膜的厚度为50nm,此时质量因数达到98.67。

基于聚苯胺纳米纤维复合膜界面构建电化学细胞传感器及其对癌细胞的识别检测

合成了聚苯胺纳米纤维,直径在50～70 nm之间;基于静电作用构建聚苯胺纳米纤维-纳米金复合膜界面,并在此界面上层层组装修饰叶酸分子,构建叶酸功能化传感界面,基于叶酸分子与癌细胞表面过量表达的叶酸受体之间的特异性识别作用,将此传感界面应用于对癌细胞的识别和捕获。结果表明:叶酸功能化传感界面能够特异性识别和捕获叶酸受体过量表达的癌细胞。采用电化学阻抗技术,以HeLa细胞为模型,应用于对癌细胞的识别和检测,细胞在1.0×104～6.4×106cells/mL浓度范围内与阻抗变化值ΔRct呈良好的线性关系;检出限为2000 cells/mL。本方法简单、快速灵敏、重现性和稳定性良好;制备的传感器可以再生使用。

基于侧边抛磨光纤传感器的混合液晶薄膜光折变特性研究

利用侧边抛磨光纤(SPF)传感器抛磨区对外界折射率敏感的特性,研究了混合有偶氮苯(AZO)和手征材料(ZLI811)的液晶混合物薄膜在紫外光照射下产生的光折变效应。将液晶、AZO和ZLI811等3种材料的混合物涂覆在经过标定的SPF传感器的抛磨区上,制备成混合物薄膜。用UV光照射光敏薄膜导致SPF中传输光功率改变。实验表明:混合物薄膜在UV光照射下有光敏特性,会产生折射率变化,其折射率从1.474变到1.470。这表明此光敏薄膜材料是负光折变材料。这种光敏薄膜材料可应用于制作新型全光纤光控器件和传感器。

白光LED室内可见光通信的关键技术

可见光通信是一项新兴基于白光LED的无线光通信技术,具有发射功率高、不占用无线电频谱、无电磁干扰、无电磁辐射和节约能源等优点,能够同时实现照明和通信的双重功能。阐述了可见光通信技术的发展动态,介绍基于白光LED的室内可见光通信系统,并对提高系统整体性能的若干关键技术进行了研究讨论,为白光LED室内可见光通信系统进一步研究提供依据。

40G/100G以太网关键技术的研究与应用

分析了40G、100G高速以太网的体系结构特征及它们相对于10G以太网的改进,研究了实现40G/100G的关键技术——多通道分发(MLD)机制。以高速以太网为核心,提出了四种可分别应用在数据中心、政府部门、大客户专线、远程医疗的网络方案设计,可为将来高速以太网系统的部署提供参考。

10G GPON技术研究及实现方案(本期优秀论文)

简要介绍了10G GPON的系统结构和工作原理,比较分析了10G GPON技术的优势,进而研究了现有GPON向10G GPON系统升级的过程以及上下行对称10G GPON的关键技术,最后提出了一种新的10GGPON的实现方案,它兼容了现有的GPON,具有10Gb/s的上下行速率。它为将来10G GPON接入网系统的发展提供了参考。

全光纤电流互感器的调制相位扰动补偿

为了提高全光纤电流互感器中的电流测量精度，针对正弦调制方案提出了一种改进的信号解调方法．首先给出了有效调制深度的表达式，分析了有效调制深度在实际工程应用中存在的3种外界干扰来源．为了克服这些干扰，采用高次谐波分量实时解出调制深度数值，以实现调制相位的扰动补偿．实验结果表明，被测电流在200．1500A范围时，改进的算法使系统的抗干扰性能提高了30倍，系统测量相对偏差维持在0．2％以下，满足高精度电流测量要求．

基于DLP Link的3D统一帧序光通信同步技术

主动快门式3D技术的关键在于左右眼帧序的同步,尤其在无线及多人观看的条件下,帧序同步仍存在着很多问题。提出了一种在DLP Link 3D投影显示平台上利用红外光通信实现统一帧序同步的解决方案,旨在进一步提高DLP Link主动快门3D技术的易用性和灵活性。

测量旋转部件切向位移偏差的高精度光电监测系统的设计与实现

彩色印刷机依靠印刷滚筒的旋转运动来完成套色印刷，而旋转过程中的切向位移偏差会引起套印误差，影响印刷品质。基于光电转换技术的高精度光电监测系统可实现对旋转部件切向位移偏差的实时监测。论文主要介绍了系统整体结构中关键模块的原理和功能以及软件设计的思路。通过实验验证，系统可以分辨107m的位移偏差，测量误差低于±3？m。监测系统稳定可靠、检测速度快、精度高，为旋转部件切向位移偏差的测量提供了一种全新的技术手段。

带抛磨过渡区的侧边抛磨光纤波导传输特性分析

根据侧边抛磨光纤实验结果,建立了带抛磨过渡区侧边抛磨光纤的三维光学波导模型,用三维有限差分光束传输法计算和分析了侧边抛磨光纤的光传输特性。带抛磨过渡区光纤波导模型的计算结果与实验吻合较好,此模型较好地反映了在侧边抛磨光纤中的光功率传输特性。计算分析表明,侧边抛磨区的长度对侧边抛磨光纤光传输特性有影响,但在抛磨区长度小于一定数值时,传输损耗并不随抛磨区长度的增加而单调增加。侧边抛磨光纤中,传输光由于抛磨过渡区的存在,光功率的衰减随包层剩余厚度的变化关系不是单调的,存在多值现象。侧边抛磨区覆盖物折射率对光传输特性的影响较大,特别是对光衰减影响很大。侧边抛磨区覆盖物宽度和高度的变化也使光功率传输损耗呈振荡变化。

Vis-NIR光谱模式识别结合SG平滑用于转基因甘蔗育种筛查

以Savitzky-Golay(SG)平滑筛选,主成分分析(PCA)分别结合有监督的线性判别分析(LDA)、无监督的系统聚类分析(HCA),应用于转基因甘蔗育种筛查的可见-近红外(Vis-NIR)无损检测。提出兼顾随机性、稳定性的定标、预测、检验框架;取田间种植处于伸长期甘蔗叶样品456个,具有Bt基因和Bar基因的转基因样品(阳)306个,非转基因样品(阴)150个;随机选取156个为检验集(阴性50、阳性106),余下为建模集(阴性100、阳性200,共300),建模集再随机划分为定标集(阴性50、阳性100,共150)、预测集(阴性50、阳性100,共150)共50次;扩充SG平滑点数,同时删除绝对值偏小的高阶导数模式,共264个平滑模式用于模型筛选;采用前3个主成分两两组合,再根据模型效果选出最优主成分组合;基于所有定标、预测集划分和SG平滑模式,建立SG-PCA-LDA和SG-PCA-HCA模型,根据平均预测效果优选参数,使模型具有稳定性;最后用检验集进行模型检验。经SG平滑后,PCA-LDA和PCA-HCA的建模精度、稳定性均显著改善;最优SG-PCA-LDA模型阳性、阴性样品检验识别率分别达到94.3%和96.0%;最优SG-PCA-HCA模型阳性、阴性样品检验识别率分别达到92.5%和98.0%。结果表明:Vis-NIR光谱模式识别结合SG平滑可用于转基因甘蔗叶的准确识别,提供了一种简便的转基因甘蔗育种筛查方法。

一种实现色温可调白光LED的方法研究

提出了利用暖白光、绿光、蓝光三种颜色的LED混合得到色温动态可调的白光LED的方法,并验证这一方法的可行性。选取色温为3 000K的暖白光LED与绿光、蓝光LED进行混色,可以得到色温大范围准确可调的白光LED,且改善了白光光源的显色性。