PCCP broken wire detection based on orthogonal electromagnetic principle

Aiming at the major failure mode of prestressed concrete cylinder pipes (PCCP),namely the fracture of prestressed steel wires,the broken wire detection technology based on orthogonal electromagnetic principle is studied. The detection system model is established and optimized by using COMSOL finite element simulation software. Furthermore,the theoretical analysis of the wire-breaking effect is carried out. The influence of factors on broken wire signal characteristics such as edge effect,circumferential relative position of the detector and broken wires,excitation frequency and relative permeability of steel wires is analyzed,which provides a theoretical guidance for the field detection. The influence of the steel cylinder structure on the simulation results is analyzed,which provides a reference for the improvement of calculation efficiency. The corresponding detection system is designed and implemented. Concretely,a high-voltage and high-power sinusoidal signal coil drive scheme based on sinusoidal pulse width modulation technology and an intelligent power module is innovatively proposed and the corresponding protection circuit is designed. The broken wire signal could be effectively extracted through a lock-in amplifier. The experimental results show that this system can effectively identify the broken wires with low cost.

强信号全覆盖下反射式强度型传感器信号调制设计

反射式强度型传感器在强信号全覆盖环境下常常受到干扰和影响,导致传感器信号的质量下降甚至失真,给后续的信号处理和数据分析带来了困难。对此,提出强信号全覆盖下反射式强度型传感器信号调制方法。首先,判断强信号全覆盖环境下传感器信号的稀疏性,并根据环境的干扰因素建立信号的观测矩阵,通过优化算法计算出稀疏向量的估计值,使用稀疏向量的估计值对观测信号进行补偿,得到补偿后的信号;然后,应用正交锁相放大技术,将补偿后的信号与严格正交的两路参考信号相乘,提高信噪比,获得增强后的信号;最后,利用连续相位多支路调制方法,对增强后的传感器信号展开比特信息分离、二维信号映射与载波相位调制操作,完成信号调制。实验结果表明,所提方法可扩展性强、稳定性高且抗干扰能力强。

诺如病毒TaqMan荧光定量PCR检测方法的设计与优化

为设计一种快速、高灵敏度检测诺如病毒(Norovirus,NV)的方法.本文通过检索参考NCBI数据库中收录的国内典型流行的NV毒株BJSMQ的基因序列NC_039476.1,合成了NV的标准重组质粒,根据NV的ORF1基因保守序列设计一组特异性引物和荧光探针;通过正交试验进行程序及试剂反应体系的优化,设计TaqMan荧光定量PCR检测方法.结果表明该检测方法具有高灵敏度,最低检测限可达1.2 copies/μL,且在标准重组质粒浓度1.2×10^(5)~1.2×10^(0) copies/μL范围内具有较好的线性关系,其R^(2)=0.9907;该方法特异性强,在病毒的混合重组质粒样液中仅与NV病毒反应;组内和组间的重复性良好,变异系数(CV)值均小于2%;在数字PCR试验中进一步验证了该方法的可行性.本文设计的TaqMan荧光定量PCR检测方法可用于NV毒株的快速准确检测,有望成为NV诊断的有效工具.

非理想条件下认知非正交多址接入系统中断性能研究

为满足网络需求,提高系统频谱利用率,该文提出一种覆盖式认知非正交多址接入(CR-NOMA)网络。考虑实际中非线性功率放大(NLPA)、非理想连续干扰消除(ipSIC)和非完美信道状态信息(CSI)等非理性因素,研究所提网络的可靠性能,推导出系统中断概率(OP)和系统吞吐量的解析表达式,并进一步分析高信噪比下中断概率的表达式、理想状态下中断概率的高信噪比(SNR)近似、分集阶数。分析及仿真结果表明:NLPA,ipSIC和信道估计误差参数对系统中断概率性能有负面影响;中断概率随着信噪比的增加而减小,在高信噪比下收敛到一个固定常数;中断概率随着功率分配系数的改变也会产生相应的变化。

Chip-scale Brillouin instantaneous frequency measurement by use of one-shot frequency-to-power mapping based on lock-in amplification

We demonstrate a chip-scale scheme of Brillouin instantaneous frequency measurement(IFM) in a CMOS-compatible doped silica waveguide chip. In the chip-scale Brillouin IFM scheme, the frequency-to-power mapping process is achieved by one-shot detection without additional time averaging and implemented by lock-in amplification, which successfully detects the Brillouin gain of the doped silica waveguide chip in the time domain. A Costas frequency modulated signal ranging from 8 GHz to 9 GHz is experimentally measured, and the frequency measurement errors are maintained within 58 MHz.

正交优化枣树ISSR-PCR反应体系的研究

为建立适用于枣树ISSR-PCR的最佳反应体系,本研究针对Mg2+、dNTPs、TaqDNA聚合酶和引物共4个因素分别设置4个浓度水平进行正交优化设计。采用极差、方差和多重比较的方法进行分析,以期获得最佳优化体系。研究结果表明:20μLISSR-PCR反应体系中4个因素的最佳浓度分别为2.0mmol/LMg2+、0.2mmol/LdNTPs、0.05U/μLTaqDNA聚合酶和0.6μmol/L引物。采用该优化体系对枣树不同品种进行扩增,扩增条带清晰、锐利,进一步证实了该体系的稳定性。

华仁杏ISSR-PCR反应体系的正交优化分析

为有效利用ISSR技术开展华仁杏种质资源与遗传多样性研究,通过L16(45)正交试验设计,对华仁杏ISSR-PCR反应体系中的5个主要因素进行了最优条件的筛选试验,借助极差分析和方差分析,建立了华仁杏最佳的ISSR-PCR反应体系(25μL):10×PCR Buffer without MgCl22.5μL、MgCl22.0 mmol/L、TaqDNA Polymerase 2.0 U、dNTPMiX 100μmol/L、ISSR Primer 0.2μmol/L、DNA2.4 ng/μL。

一种正交型压电位移放大机构的研究

叠层型压电陶瓷利用逆压电效应可得到精确的微位移量,用作执行器。基于正交三角放大原理设计了一种微位移放大机构。通过有限元法分析设计放大机构,使其将叠层型压电微位移器的位移量放大。研制了样机,并对其进行静、动态性能实验。实验结果表明,该机构各项指标均达到设计要求,证明了设计理论的正确性。

基于转录组序列的夏蜡梅SSR位点特征与引物开发

夏蜡梅Sinocalycanthus chinensis是中国二级濒危植物。为了开发基于夏蜡梅转录组序列的表达序列标签SSR(EST-SSRs)引物,从夏蜡梅转录组数据库组装的125 014条unigene序列中检测到26 564个简单重复序列(SSRs),平均密度为5.18 kb,最丰富的类型是2碱基重复、单碱基重复和3碱基重复,分别占总SSRs的42.43%,29.50%和23.25%,其中主导类型是(AG/CT)_n。利用L_(16)(4~5)正交试验获得夏蜡梅的最优简单重复序列-聚合酶链式反应(SSR-PCR)体系:20.0μL含Taq酶0.6 U(1 U=16.67 nkat),镁离子(Mg2+)1.50 mmol·L^(-1),三磷酸碱基脱氧核苷酸(d NTP)0.25 mmol·L^(-1),引物0.20μmol·L^(-1),DNA 75 ng。针对所有EST-SSRs共设计出15 585对符合要求的引物,随机选择了220对进行聚合酶链式反应(PCR)扩增,其中120对(54.55%)成功扩增出产物,14对在不同种群个体中扩增出多态,平均扩增等位基因数为2.64,7对在同一种群个体中扩增出多态。这些多态引物的开发可为夏蜡梅的遗传分析提供更丰富的标记。

黄瓜DAMD反应体系的建立及种质遗传资源研究

通过L16（45）正交试验,研究Mg^2＋、dNTPs、Taq酶、引物和模板DNA对黄瓜DAMD（direct amplificationof minisatellite region DNA）反应的影响.结果表明,适宜的DAMD反应体系包括1×Taq酶缓冲液、1.5 mmol/LMg^2＋、0.25 mmol/L dNTPs、1.2 UTaq酶、2.0μmol/L引物和10-80 ng模板DNA,总体积20μL.采用该体系并结合温度梯度PCR,确定了15种小卫星核心DNA引物的适宜退火温度.利用这些引物对20份不同类型的黄瓜材料进行扩增,引物平均检测到10.2个位点,平均多态性位点7.3个,平均多态性百分率71.4%.PCA分析表明,20份材料明显可分为3个区域,第I区包含绝大部分华南型黄瓜,第II区包含绝大部分华北型黄瓜,第III区为野生型黄瓜.此结果与SSR标记的研究结果基本一致,证明本实验构建的DAMD反应体系的稳定性及DAMD标记的可行性.

丹参ISSR-PCR反应体系的建立与正交优化

利用正交试验设计的方法,从引物浓度、Taq DNA聚合酶浓度、Mg2+浓度、dNTP浓度4种因素3个水平,对丹参ISSR-PCR反应体系进行优化分析,并在此基础上对模板DNA浓度、PCR反应过程中的退火温度进行梯度检测。结果表明:20μL ISSR-PCR反应体系中各因素的最佳浓度为1×PCR buffer、200μmol/L dNTP、1.0μmol/L引物、1.5mmol/L Mg2+和1 U Taq DNA聚合酶,最佳模板DNA浓度为20～60ng,引物UBC 835的最佳退火温度为51.7℃。

长柄石杉ISSR-PCR反应体系的建立与正交优化

长柄石杉ISSR反应体系的建立能为利用ISSR标记技术进行长柄石杉品种鉴别、分类、种质资源遗传多样性分析奠定良好基础。利用正交试验设计的方法,从dNTP浓度、TaqDNA聚合酶浓度、引物浓度和Mg2+浓度4种因素,对长柄石杉ISSR-PCR反应体系进行优化分析,并在此基础上对模板DNA浓度进行梯度检测。结果表明,20μLISSR-PCR反应体系中各因素的最佳浓度为1×PCRbuffer、300μmol/LdNTP、0.2μmol/L引物、2.0mmol/LMg2+、1.75UTaqDNA聚合酶、40ng模板DNA。该优化体系的建立为下一步进行长柄石杉ISSR分子标记奠定了基础。

基于FPGA+DSP的浅地表频域电磁探测数字处理系统

针对浅地表频域电磁探测对接收信号采集、传输和现场高效处理的要求,提出基于FPGA+DSP的浅地表频域电磁探测数字处理系统.在FPGA中实现数据采集、控制和传输FIFO(First Input First Output)模块,采用新式通用并行端口UPP(Universal Parallel Port)实现大数据传输,基于TMS320C6748平台,采用正交锁定放大方法,设计高效率数据处理算法,利用上位机软件通过RJ45网口对系统进行控制并显示结果.实测结果表明:该架构数字处理系统,对不同金属有着较强探测能力,加快了数据传输速率,缩短了系统工作时间,提高了工作效率.

正交优化设计蒙药阿给ISSR-PCR反应体系

[目的]建立适用于蒙药阿给(Artemisia frigidaWilld.)的ISSR反应体系,为ISSR标记技术在蒙药阿给遗传多样性研究中的应用奠定技术基础。[方法]利用正交试验设计,从Mg2+、dNTP、TaqDNA聚合酶和引物浓度4因素3水平,对蒙药阿给ISSR-PCR反应体系进行优化分析,并在此基础上对PCR的循环次数及退火温度进行试验。[结果]在20μl反应体系中,Mg2+为1.5mmol/L,dNTP为0.25mmol/L,TaqDNA聚合酶为1.5U,引物为0.75μmol/L时,且ISSR最适的循环次数为40,最适退火温度为56.0℃,扩增效果最好。[结论]筛选出的反应体系适用于蒙药阿给的ISSR扩增。

基于阶梯波参考信号的改进型正交锁定放大

对以阶梯波作为参考信号的正交锁定放大的探测精度进行了建模分析,基于硬件简单原则给出了以阶梯波作为参考信号的正交锁定放大信号检测方法的实现策略。综合考虑参考波形的失真度与采样率之间的关系,对比分析了基于面积等效法和特定谐波消去法的阶梯波合成方法。根据阶梯波参考信号对采集电路相位精度的要求及待检测信号的周期性,提出了匹配采样技术。实测结果表明：采用现场可编程门阵列（Field programmable gate array,FPGA）实现所提出的正交锁定放大,方法简单、硬件要求低、可用于识别不同异常体。改进后方法的误差为0.7%-7%,与以方波为参考信号的正交锁定放大相比,提高了探测精度。

适合工业化生产蛹虫草菌丝体发酵条件的优化

为了优化适合工业化生产蛹虫草菌丝体的发酵条件,以菌丝体干质量或总多糖含量为筛选指标,采用摇瓶培养、发酵罐培养方法,通过正交试验对发酵配方中的N、C源,发酵过程中的接种量、接种时间进行了优化,同时,对通气量条件进行了筛选。结果显示,适合工业化生产蛹虫草菌丝体发酵培养基为:葡萄糖20g·L-1、大豆蛋白粉8g·L-1。发酵条件为:接种量5%、通气量1∶0.4(V/V·min)、发酵时间108h。在上述条件下获得的发酵液菌丝体含量达到了17.16g·L-1,总多糖含量达到1073.82mg·L-1。

飞机轮毂裂纹检测涡流探头的设计与实现

为了实现对飞机轮毂根部疲劳裂纹的无损检测,设计了一种放置式线圈探头,该探头由1个检测线圈和1个参考线圈组成,利用电桥电路实现对微弱裂纹信号的差动放大检出。信号调理电路采用正交锁相放大对输出进行正交分解,得到包含信号幅值和相位信息的两路直流分量作为裂纹检测的特征量。根据数值仿真得出的结论指导实际探头的设计,对轮毂试件的检测结果表明:该探头能够很好地实现轮毂根部具有一定曲度的表面上小裂纹的检测,且灵敏度高。

基于正交设计的畜禽废水处理中活性污泥DNA的16S rDNA-PCR扩增体系

用SBR反应器处理畜禽废水,提取其中好氧活性污泥总DNA,比较3种物理破壁方法对DNA质量的影响,同时选择4个因素(DNA模板,Mg2+,dNTP,引物)对16SrDNA-PCR反应体系进行正交优化,并确定最适退火温度。结果表明,反复冻融法的DNA纯度大于玻珠振荡法和摇床振荡法,可不经纯化直接扩增;DNA浓度对PCR结果影响最大,Mg2+和dNTP浓度的影响次之且程度相同,引物浓度影响最小;最佳PCR扩增体系(25μL)的组成为:模板DNA0.32μg,dNTP200μmol·L-1,Mg2+1.5mmol·L-1,引物1.0μmol·L-1,TaqDNA聚合酶0.2U,且最适退火温度为56.5℃。

植物细胞DNA提取与PCR实验的设计及其关键参数的优选

以草本类型的蓼科5种植物为实验材料,研究了DNA提取方法。探讨了nrDNA ITS片段的PCR扩增方法,通过正交试验法,对该实验的关键步骤中PCR体系主要成分的最适含量进行了优化。为植物细胞DNA提取和PCR扩增这一现代生物学必不可少的实验教学和相关科学研究提供方法借鉴。

不同保存条件对中国蛤蜊总DNA提取及线粒体16S rRNA基因扩增的影响

[目的]初步探讨保存条件对中国蛤蜊总DNA提取及线粒体16S rRNA基因扩增的影响。[方法]设置3种温度和4个时间点的正交试验,对不同温度和不同时间保存的中国蛤蜊进行总DNA提取及检验,判断不同保存条件对线粒体16S rRNA基因PCR扩增的影响。[结果]中国蛤蜊在4、-20和-40℃条件下保存7 d,其DNA含量和PCR电泳条带检出率均无明显差异,说明7 d内中国蛤蜊线粒体基因的保存是完好的。20和28 d的保存结果表明,在4、-20和-40℃条件下保存中国蛤蜊组织样的总DNA仍可出现很亮的电泳条带,但PCR结果则显示,线粒体16S rRNA基因扩增效果不好。[结论]若要利用中国蛤蜊总DNA作为模板扩增线粒体16S rRNA基因,最好能在7 d内进行。若需保存较长时间,应将样品放置在-40℃或更低温度。