电场调控激光诱导石墨烯基重金属电化学检测装置的研制

为了快速、精准分析农田重金属,该文设计了一款基于施加电场与激光诱导石墨烯(laser-inducedgraphene,LIG)电极阵列的功能核酸比率电化学检测装置,用于农田中典型重金属离子Hg^(2+)、Pb^(2+)的分析。该装置主要包括电场施加模块与LIG电极阵列传感器两个部分,前者以AT89S52单片机作为主控芯片、DAC0832作为电压输出端口,设计单片机控制电压输出的电场施加装置,实现了可编程电压的稳定输出;后者则通过结合CO_(2)激光直写和环氧树脂转印技术,提出了LIG电极阵列的快速制备方法,并进一步构建了LIG基功能核酸比率电化学传感器。在检测过程中,通过调控施加电场的性质,该装置实现了Hg^(2+)、Pb^(2+)在传感器表面的快速特异性富集以及响应信号的稳定获取,其对Hg^(2+)、Pb^(2+)检测限分别低至8.5×10^(-12)mol/L(4.25×10^(-11)mg/L)和4.6×10^(-13)mol/L(2.22×10^(-12)mg/L),实现了农田灌溉用水中Hg^(2+)、Pb^(2+)的现场精准检测。该装置利用施加电场与LIG阵列传感器,实现了重金属离子的快速、精准、现场分析需求,对于农田环境重金属污染的监测及治理具有重要意义。

一种轻薄型光伏/光热集热器性能分析及实验研究

【目的】野外作业和户外生存对能源的需求越来越大,现有常规供能方式存在一些重要缺陷,例如常规发电机需携带大量燃油、蓄电池重量大等。太阳能光伏/光热(photovoltaic/thermal,PV/T)发电技术可有效解决户外生存和野外作业能源缺乏的问题,而现有的PV/T集热器多为刚性结构、重量大而不便于携带。【方法】提出一种基于铜铟镓硒薄膜电池和毛细管网相结合的轻薄型PV/T组件,通过实验的方法研究该组件的集热性能及水流量对组件光电、光热转换效率的影响。【结果】在典型上海气候下,该组件的全天电效率、热效率分别为13.04%、22.50%;在平均辐照度为760 W/m^(2)的实验条件下,水流量为2.1 L/min时,此PV/T的集能性能最优;毛细管网内冷却水可有效降低电池温度(10℃)、提高能量利用效率(23.94%)。【结论】该组件具有高功率密度、轻便灵活的特点,可用于野外作业、户外生存时的能源供给,为户外能源装备的设计提供了新思路。

核电厂便携式低放废水在线监测设备关键技术探讨

结合核电厂的实际情况和需求,梳理了低放废水的特点,明确了其对便携式在线监测设备的技术要求,其中最关键是能同时满足低探测下限(MDAC≤8 Bq/L)和便携性(设备总重≤50 kg)的限制。讨论了测量方式、探测器选型和校准方式等在线监测设备的关键技术,对低放废水进行了放射性在线监测,测量方式选择取样式,探测器选择大体积NaI晶体,校准方式选择代表点法。调研了低放废水在线监测设备的研究现状,现有的在线监测设备重量都在200 kg以上,与核电厂的要求之间存在较大的差距,有必要开展同时具备低探测下限和优异便携性的新型在线监测设备的研制。对新型探测器的应用、结构和新型测量方式的发展这三个研究方向给出了建议。最后,从提高探测效率的角度,提出了一种基于环形NaI晶体的新型探测器结构,初步论证了其探测下限和设备总重指标有望满足核电厂的要求。

高压气瓶非接触压力测量系统设计

常规状态下气瓶压力测量,在气瓶出口管路上开口进行引压测量,对于高压气瓶在长期贮存的情况下,开口引压存在开口部位压力泄漏的隐患;为克服气瓶开口引压泄漏问题,对气瓶非接触压力测量系统进行分析研究,基于气瓶壁在压力下产生形变的情况,通过对气瓶壁进行应变测量关键技术,建立气瓶壁的应变量与内部压力之间的关系计算模型,经多次实验验证,积累不同温度及压力下的相关数据参数,运用数据模型拟合具有温度补偿的压力计算公式,通过编程写进便携式测试仪,实现对高压气瓶在不接触介质的情况下非接触压力测量的目的,并满足了气瓶在高压下进行长期贮存时随机测量的应用需求。

副溶血弧菌现场检测系统的研发及应用

为满足现场检测海产品中的副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)的需求,本文建立了一种基于电化学检测和环介导等温扩增方法的副溶血弧菌现场检测系统,设备核心电路的尺寸仅为7 cm×4 cm,质量为30 g,易于携带,可以在30 min内出检测结果,且可以对样本中的副溶血弧菌进行定量分析,检测限可达103 CFU/mL。同时,利用该系统对加标虾样品中副溶血弧菌进行检测,检测限低至3.6×103 CFU/g。随着核酸扩增反应的进行,核酸扩增体系的pH降低,本文制备的pH敏感电极可以实时监测核酸扩增体系的pH微量变化,精度为0.016个pH单位,本系统的检测限与荧光检测的检测限一致。本系统具有便携、快速、特异性好、灵敏度高、成本低、可现场检测等优点,本研究有利于食品安全中分子诊断技术的基层下沉,满足公共卫生安全的战略需求。

军用便携式机械能发电技术

鉴于便携式机械能发供电技术可从多维度丰富战场电能源保障方式,聚焦机械外骨骼发电、摩擦发电、压电发电和手摇发电机(微型电机)等便携式机械能发电技术,分析比较各发电技术的原理及其衍生的前沿技术或装备成品在军事上的应用效能和发展前景。机械外骨骼可为士兵系统提供稳定电源,延长作战续航时间;摩擦发电可为通信和导航设备充电,增强士兵战场感知能力;压电技术嵌入军服可为泛在传感器和医疗监测设备供电,提升士兵生存能力;手摇发电机可用于紧急情况中关键设备的应急供电。由此,提出后续应从泛在能量收集、能量高效存储和电源管理系统的集成设计方面提升便携式机械能发电装置的性能,也可将其与物理或化学电源进行灵活组装以获得供电能力更高、适应性更强、可靠性和安全性更好的供电体系。总体而言,这些技术应结合装备和设施供电能力需求等来考虑技术可行性、可靠性和安全性,以确保在实战中发挥最大效益。

基于丙烷催化部分氧化的微管式固体氧化物燃料电池系统特性研究

【目的】便携式固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)系统包含气体供给模块、燃料处理模块、SOFC发电模块、热管理模块、尾气处理模块和控制模块等,其中,燃料处理模块与SOFC发电模块之间存在复杂的耦合匹配关系,明确模块间的耦合特性对提升系统性能以及运行寿命十分关键。【方法】分析了温度、碳氧比等因素对以Rh为催化剂的丙烷催化部分氧化(catalytic partial oxidation,CPOx)性能的影响,并进一步测试了CPOx与SOFC电堆的耦合性能。【结果】随着体积空速的升高,CPOx重整效率先升高后下降,100、150 mL/min是较为合适的体积空速;而温度的升高则能一直提升重整效率,但是高温度下相同温度增幅带来的重整效率提升逐渐减小;实验得到的最优碳氧比为1.0;在CPOx的最优工况下,SOFC电堆的性能达到了8.38 W。【结论】在丙烷体积空速150 min^(-1),碳、氧摩尔分数比1.0,工作温度800℃的条件下,SOFC电堆与CPOx的耦合性能最佳,丙烷便携式发电系统在体积为12 L时发电功率达到150 W。

便携式食品快速检测设备在食品安全监管中的应用研究

本文分析了便携式食品快速检测设备的技术特性和应用场景,发现这些设备能显著提升监管效率、扩展监管范围、促进部门合作,探讨了将这些设备整合进现有食品安全监管体系中的策略,如强化现场检测、促进跨部门协作、加强监管人员培训,以及通过公众教育增强消费者的食品安全意识。通过技术创新和社会协作,提升全社会的食品安全水平。

便携式通用检测仪的硬件设计

为方便、准确地检测通用设备,设计了一种通用设备检测仪。该检测仪主要由测试主机和测试单元组成,可应用于多种类型的检测系统,完成对通用设备的信号检测,具有结构简单、使用方便、整体体量小、便于随身携带的特点。

便携式粮食库存数量检测设备研发及应用

为提升粮食库存数量大清查的信息化与智能化技术水平,综合应用光电检测、集成电路、软件开发、数学建模等技术进行了便携式粮食库存数量检测设备的研发。在功能需求分析的基础上制定了设备研发的总体技术路线,重点阐述了高精度测量设备及集成控制程序、自适应粮堆体积测量方案及算法、粮堆平均密度算法、管理软件等关键问题及其解决方案,简要介绍了设备的应用情况。该设备为粮食库存数量检查提供了全新的技术手段。

基于ADRV9009的便携式测控数传测试设备设计

针对常用的标准化上架机箱结构测控数传测试设备带来的产品尺寸大、重量重、转场不便以及难以满足外场便携测试的现状,设计了一种基于Zynq7100+ADRV9009的便携式测控数传测试设备,给出了设备的设计架构、硬件方案和软件配置流程,对外场无线传输链路进行了复核。系统联试结果表明,设计的便携式测控数传设备体积小、重量轻、工作稳定,可满足飞行器遥控、遥测和数传链路外场测试需求。

IEC/TC1082023年春季虚拟会议综述

介绍TC108 HBSDT工作组2023年春季虚拟会议情况,包括对新发布的IEC 62368-1:2023以及即将发布的IEC TR 62368-2第4版的修订意见讨论、新技术提案讨论、解释组文件讨论、标准动态及相关决议通报等。

掌上无线超声引导桡动脉穿刺置管的护理配合

目的总结掌上无线超声引导桡动脉穿刺置管的护理配合要点。方法对51例患者采用掌上超声定位桡动脉穿刺置管,护理配合包括患者准备、仪器及耗材等准备,Allen试验评估,穿刺中配合医生摆放穿刺体位、进行桡动脉穿刺配合,穿刺后护理及常见并发症处理等。结果51例均完成置管,其中一次穿刺成功44例(86.28%),1例5次穿刺成功患者出现穿刺处血肿,其余患者未发生感染、血管痉挛、动脉血栓、神经损伤等并发症。结论高效、规范的护理配合可提高掌上无线超声引导桡动脉穿刺置管成功率,减少并发症。

海洋综合科考船模块化装备发展展望

为解决日益增加的科考设备种类与海洋综合科考船有限空间之间的矛盾,将科考设备改进为模块化之后形成移动装船的模式,进而实现模块化装备和科考船之间的相互共享。通过分析现有模块化装备的应用情况,总结出其在海洋综合科考船上使用的局限性,基于目前的技术积累给出提升模块化能力的方案,以期解决模块化装备装船的适配性,提升使用效率,拓展使用范围。

一种全国产化多接口便携式测试设备

为满足某系列武器装备对测试设备自主可控及便携化的需求,设计一款全国产化多接口的便携式测试设备。该设备采用国产处理器和国产操作系统,结合外场测试应用的实际需求,用于对被测装备提供激励电源、激励信号及进行电性能测试;基于龙芯2K1000J CPU设计,通过FPGA扩展多种功能接口,采用全国产化的软、硬件。实践应用结果表明:该设备减少了现场其他测试设备的种类,携带方便,操作简单,提升了装备维护的便利性,自主可控等级高。

基于虚实结合的便携式装甲模拟训练系统研究

针对分队作战背景下训练装备小型化、轻量化的需求,提出了基于虚实结合的便携式装甲模拟训练系统设计。运用车辆动力学和弹道解算方法,构建了与实装高度一致的性能仿真模型,通过采用与实装一致的主要操纵部件,结合VR头盔和数据手套等虚拟现实设备,构造了虚实结合的人机交互空间。系统能实现专业技能训练和分队战术训练,通用化、模块化的设计增加了资源的可重用性,便携式、轻量化的设计使其具有更广泛的应用价值。

基于RFID的便携式管纱追溯系统设计

针对管纱一体化追溯平台成本高、手工追溯繁琐低效等缺点,设计并实现了一种便携式管纱追溯系统。该系统采用无线射频技术和便携式设备记录管纱与锭位的对应关系,结合5G技术与数据库技术设计PDA采集系统和数据处理系统,实现管纱的逆向追踪。通过某5万锭纺纱车间的实际应用表明:该便携式管纱追溯系统操作简单高效,能够减少约55%的报警纱管数量,且其建设成本仅为一体化追溯系统的1/10。该便携式管纱追溯系统既弥补了非自动化集体落纱车间无法建立一体化追溯体系的缺点,又解决了一体化追溯体系成本高的问题。

执法记录仪防抖算法研究

执法记录仪在执法过程中起到关键性的取证作用,但是由于随身佩戴,录制的视频晃动严重,影响后续的查看和处理。为提高执法记录仪的防抖效果,提出两轴机械防抖和视频防抖相结合的方案。同时,为提升执法记录仪在复杂环境下防抖效果的稳定性,提出一种动态校准的方案;为解决限位碰撞带来的姿态解析失真问题,提出一种快速恢复方案。

一种重型设备便携式快速转运装置设计及分析

为提高狭小地带或无大型吊装设备下重型货物快速转运能力,设计了一种适用于重型设备短程转运的便携式转运装置。其动力源为柱塞液压起重,支撑机构为两侧对称的剪式联动结构。该文首先建立了支撑机构运动学模型,分析了其受力和运动情况;然后基于ANSYS软件模拟分析了转运装置工作时的静态力学性能,得到转运装置在工作状态下应力分布情况。分析结果表明:支撑机构的受力和运动可靠可控,为转运装置的设计提供了理论依据,有效确保了转运装置作业过程中的可靠性。该装置便携、成本低,适用于重型设备短程快速转运。