高灵敏度SiC动态高温压力传感器仿真研究

为了提高碳化硅(SiC)动态高温压力传感器的灵敏度,采用p型SiC材料,同时对传感器的敏感单元的不同结构———方膜和圆膜,利用Ansys软件进行了静力学仿真与分析,并完成了敏感芯片的尺寸设计。仿真结果表明:优化后的传感器输出灵敏度为14.2μV/(V·kPa)。在100~600℃内非线性误差小于1.53%。动态仿真表明:传感器的固有频率为481kHz,传感器可以在160kHz高频环境中安全工作,该结果为进一步制备SiC高温压力传感器奠定了理论支撑。

放射性氙高灵敏度现场快速自动化监测系统研制

放射性氙监测是禁核试核查现场视察和核设施安全监测的重要项目之一,能够快速准确地甄别违约核活动和预警识别核设施的泄漏。本文综合运用超低温动态吸附、中空纤维膜除杂和现场低本底测量等技术,研制了一套放射性氙高灵敏度现场快速自动化监测系统,用于放射性氙现场取样、分离和测量。测试结果表明,该系统在氡浓度为20 Bq/m^(3)、采样体积为2 m^(3)、分析周期不大于120 min时,氙回收率为79.9%,对^(133) Xe的最小可探测活度浓度(MDC)小于0.26 Bq/m^(3),测量结果的不确定度小于±12%。该系统具有灵敏度高、分析周期短、全流程自动化的特点,能够应用于核设施安全监测、现场视察放射性氙监测、核应急放射性气体监测等场合。

类蜂窝结构高灵敏度裂变室探测器模拟仿真研究

目前的反应堆功率监测系统要求使用单一裂变电离室在适应反应堆堆芯的高γ辐射场下的中子注量率测量的同时可以以高灵敏度的脉冲工作模式适应反应堆启动阶段的低中子注量率情况下的测量。然而,由于裂变碎片在易裂变物质涂层中的射程较短,具有较强的自吸收效应,因此无法通过增大裂变材料涂层厚度提升探测器的灵敏度。本文提出了一种类蜂窝结构的圆柱栅格裂变室探测器,将探测器比表面积提高为普通圆柱电离室的3倍,从而在不增加裂变物质涂层厚度的情况下,大幅度增加了裂变物质的有效质量,实现了高的中子灵敏度。基于Geant4的蒙特卡罗模拟表明21片栅格板和2.5mg/cm^(2)的^(235)U涂层的裂变电离室可以实现3cps/nv的热中子探测灵敏度。使用Garfield++对探测器内电离电子的迁移和扩散的仿真结果表明,使用Ar/CO_(2)(96/4)作为工作气体可以平衡电离电子的漂移速度和横向扩散,并实现极间电压为725V时96.5%的电子迁移效率。本文的模拟和仿真结果表明,该类蜂窝结构裂变电离室在脉冲模式下具有高的热中子灵敏度,有希望适应反应堆从启动到满功率运行的宽量程的功率监测。

铰链互补结构的宽频段高灵敏度光纤光栅振动传感器

针对振动传感器工作频段与灵敏度相互制约的问题,设计了一种基于铰链互补结构的宽频段高灵敏度光纤光栅振动传感器。将两个“工作区”与谐振峰互补的振动传感单元进行组合,在保证高灵敏度测量的同时,扩展了传感器的工作频率范围。首先建立了传感单元的结构模型,通过力矩平衡方程,得出了影响传感器灵敏度和固有频率的因素,然后使用Ansys与SolidWorks联合仿真,优化了传感器结构参数,最后制作了传感器实物,搭建封装和测试系统完成封装和特性测试。实验结果表明:两个传感单元的谐振峰位于650Hz和925Hz,分别与传感单元2和传感单元1的“工作区”互补,将工作频率范围扩展到0~1500Hz,灵敏度优于410.4pm/g,测量分辨率为0.16mg。文中所设计的传感器具有灵敏度高、工作频段宽等优点,为微振动监测提供新的技术手段。

一种高灵敏度大动态范围的红外焦平面异形读出电路的设计

针对短波红外焦平面探测器高灵敏度、大动态范围的发展需求,设计了一款新型的红外焦平面异形读出电路。传统的像元只使用一种输入级,难以兼顾高灵敏度和大动态范围,而在该设计中包含的组合像元使用了CTIA和大动态范围两种输入级,兼顾了其优点。具体布局为每2×2个CTIA输入级模块阵列中间,含有1个直接注入模式/对数模式可切换的大动态范围输入级模块。工作模式有两种,第一种为CTIA输入级模块和直接注入模式的大动态范围输入级模块同时工作;第二种为CTIA输入级模块和对数模式的大动态范围输入级模块同时工作。基于0.18μm 3.3V标准CMOS工艺,绘制了CTIA输入级阵列规模为320×256,像元中心距为15μm的异形电路像元阵列版图。仿真结果表明,异形电路像元通过小积分电容实现了高灵敏度,通过对数光响应输出实现了大动态范围。

高灵敏度驻极体传声器设计

针对声学测量设备对驻极体传声器灵敏度和一致性的要求,开展驻极体传声器开路输出声压模型研究、驻极体传声器一致性影响因素和控制方法研究,完成驻极体传声器结构设计和样机研制。测试结果表明,驻极体传声器的灵敏度为7.0 mV·Pa^(-1)、频率响应范围为10~40 kHz,在100~1 000 Hz的频率范围内相位一致性保持在±1°以内,达到设计要求,满足测量设备使用要求。

水凝胶用于高灵敏度应变传感器的研究进展

首先综述了压电式、电阻式、摩擦电式以及电容式4种应变传感器的类型的及其传感机理。其次,深入探讨了提升水凝胶应变传感器灵敏度的关键方法。通过选用导电纳米粒子与离子材料等适宜材料,采用微球、锯齿状、多孔等特定结构设计,以及多因素的综合复合等方式,可以赋予水凝胶应变传感器高灵敏度的特征。随后,归纳了此类传感器在智能电子、可穿戴设备和医疗健康领域的应用实例。最后,展望了目前面临的挑战与未来的机遇。

一种改进的高灵敏度长码直接捕获算法

针对微弱卫星导航信号条件下捕获难度大、概率低的问题,提出了多段信号叠加累积的长码直接捕获算法。该算法在典型PMF-FFT的基础上,结合了相干累积和非相干累积,获得了额外的非相干累积增益,从而有效提升了微弱信号条件下的捕获概率。改进算法采用N中取M的方式有效降低了由于非相干累积引入的存储器资源消耗,通过捕获策略优化,采用GEO卫星辅助MEO卫星捕获的方式,大大缩短了信号捕获时间。经应用验证表明,该算法在捕获微弱卫星导航信号时消耗存储器资源少,捕获性能提升较为显著。

基于全介质缺陷纳米四聚体超结构的高灵敏度折射率传感器

本文提出并研究了一种具有高灵敏度的全介质纳米四聚体超结构。该结构由位于SiO 2衬底上的缺陷型圆柱周期性阵列排布而成。利用时域有限差分(FDTD)方法对非对称全介质超结构的透射谱和电磁场分布进行了数值分析。基于连续体中的束缚态(BIC)理论,通过引入了平面内圆柱型缺陷来打破对称性,在近红外波段激发了多重Fano共振,最大Q因子达到1277,调制深度接近100%。结合电磁场分布特性,分析了五个Fano共振峰的共振模式,分别为TD(环形偶极子)、MQ(磁四极子)、MD(磁偶极子)、MDs和TD。仿真结果表明,该结构具有良好的传感性能,灵敏度为826 nm/RIU,品质因数(FOM)达到898 RIU^(-1)。所提出的结构由于其高灵敏度和高Q因子,因此可广泛应用于环境传感、生物传感和非线性光学等领域。

高灵敏度呕吐毒素时间分辨荧光快速定量检测卡的研发和应用

利用时间分辨荧光快速定量检测技术采用稀有元素“铕”作为示踪物,开发出一种用于检测粮食谷物中的呕吐毒素含量的高灵敏度呕吐毒素时间分辨荧光快速定量检测卡。交联剂碳二亚胺(EDC)用量25 μL/mL、抗体量10 μg/mL标记脱氧雪腐镰刀菌烯醇DON单抗并用硼酸-硼砂缓冲液(12 mmol/L,pH 7.27)体系作为喷膜稀释液喷于结合垫上。Tris-HCl (10 mmol/L,pH 7.0)作为T线划膜液体系,羊抗鸡二抗以及呕吐毒素抗原均匀地划于硝酸纤维素膜(NC)上质控线和检测线的位置,C线划膜浓度0.2 mg/mL, T2线划膜浓度0.05 mg/mL, T1线划膜浓度0.15 mg/mL。依次将样品垫、结合垫、NC膜和吸水纸组装切割装入检测卡中。测试结果表明定量值250 μg/kg的抑制率为39.54%。并进一步使用检测卡检测来自国家粮食和物资储备局科学研究院、江苏质检中心以及南京微测生物科技有限公司的18个质控样本,样本类型覆盖玉米、小麦以及小麦制品。与液相色谱法检测出的结果相符,准确度的平均值高达102.41%。该检测方法适合用于现场的快速筛查,具有广阔的市场应用前景。

金-银复合微纳结构制备及高灵敏度表面增强拉曼散射检测

表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman Scattering,SERS)是一种快速且灵敏度高的分子检测技术。拥有高灵敏的、均匀的拉曼信号是光谱技术的必要因素,同时拉曼衬底结构通常也面临复杂的工艺和高昂的成本。为了实现高性能SERS,本文采用多层金-银(Au-Ag)交替沉积、退火和脱合金技术制备多孔Au-Ag复合纳米结构,该方法能用于大面积制备,且制备工艺简便。通过在合适的温度下退火,可以在Au-Ag复合纳米结构表面形成大量纳米孔。这些纳米孔可以牢固地分布在表面形成热点。利用时域有限差分(Finite-difference Time-domain,FDTD)法模拟电场分布,结果表明在Au-Ag复合纳米结构表面可以产生极大的局域场增强效果。实验结果表明SERS检测具有良好的均匀性和高灵敏度。SERS基底检测罗丹明6G(Rhodamine 6G,R6G)分子的增强因子达到2.4×10~5,相对标准偏差(Relative Standard Deviation,RSD)低至6.9%,对R6G分子的最低检测浓度可达10^(-11) mol/L。所提出的Au-Ag复合纳米结构及其制备工艺在制备高灵敏度的、高均匀性的SERS基底方面具有很大的潜力。

高灵敏度淤泥质土水平支撑对钢板桩基坑稳定性影响研究

以灌云四队102.5 MW陆上风电场项目为研究对象,通过实测及数值模拟,研究水平支撑对钢板桩基坑稳定性的影响。结果表明,对于高灵敏度淤泥质土,当仅设置钢板桩作为基坑围护方案时,钢板桩顶部变形及弯矩均较大,桩身进入塑性,无法保证基坑的稳定性。而当钢板桩顶部设置水平腰梁及斜撑后,钢板桩顶部变形及桩身变形均较小,钢板桩处于弹性阶段,基坑处于稳定状态。说明对于高灵敏度淤泥质软土地区,设置水平支撑可保证钢板桩基坑的稳定性。将有限元计算结果与实测桩顶变形值相对比,发现有限元结果比实测结果约偏大10%。

基于PEDOT∶PSS的高灵敏度宽量程透明聚合物应变传感器

柔性应变传感器通常难以兼具高灵敏度、宽量程以及透明的性能。提出一种导电层为聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT∶PSS)的三明治结构聚合物柔性应变传感器,该传感器在兼顾高灵敏度和宽量程的同时具有高透明性。通过旋涂工艺在聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底上制备了可拉伸的透明导电聚合物薄膜;基于掩模氧等离子体刻蚀工艺对聚合物薄膜进行了图案化处理;通过拉伸得到表面具有微裂纹的全聚合物柔性应变传感器。微裂纹在应变加载过程中的开合程度对传感器电阻产生影响,进而能够对各种加载应变做出响应。性能测试结果表明,该柔性传感器在30%的应变下依然能稳定输出信号,满足人体动作检测的最大变形需求;在5%~20%的应变范围内,传感器具备线性响应(线性度>0.9922)和高灵敏度系数(GF为10),克服了传统应变片GF(~2)低、量程小和刚度大的局限性;在可见光波长范围(400~800 nm)内,传感器的透光率超过70%。该传感器能够对人体肌肉和关节运动信号进行监测,在医学康复、运动训练以及人机交互等领域展现出应用前景。

高灵敏度HBV DNA检测在乙型肝炎相关性肝细胞肝癌中的临床应用价值研究

目的探讨高灵敏度HBV DNA检测在乙型肝炎相关性肝细胞肝癌中的临床应用价值研究。方法选取2020年1月至2022年5月于我院经普通荧光探针法检测HBV DNA水平持续低于1000 IU/ml的乙型肝炎相关性肝细胞肝癌患者60例,均通过高灵敏度HBV DNA检测,对患者的肝功能指标、血清免疫学标志和HBV DNA之间的相关性进行分析。结果60例患者中检出46例高灵敏度HBVDNA>10IU/ml的患者(HBVDNA阳性组),其中31例<100IU/ml者,15例>100IU/ml者;14例HBVDNA<10 IU/ml者(HBV DNA阴性组),HBV DNA阳性组发生肝硬化的概率(82.61%)比HBV DNA阴性组(50.00%)高;阴性组癌变前进行抗HBV药物治疗患者占比(45.45%)比癌变前未进行抗HBV药物治疗的患者占比(10.53%)高(P<0.05)。γ-GT、ALT正常组患者的HBV DNA阳性率低于γ-GT、ALT异常组(P<0.05)。结论持续复制的乙型肝炎病毒是导致乙型肝炎相关性肝细胞肝癌发生的关键因素,相较于普通的荧光探针法HBV DNA检测,高灵敏度HBV DNA检测效果更佳,能为临床提供一定的指导意义。

高灵敏度淤泥地质基坑支护体系设计研究

福建滨海地区有大量工程建造在海相沉积淤泥地层上,该地层具有高压缩性、高灵敏度、强度低等特征。通过工程实践案例,探索了在高灵敏度深厚淤泥地质、周边紧邻密集多层普通民宅和高层住宅、基坑边界曲折的复杂环境条件下的基坑支护设计。结果表明,对比灌注桩或工法桩方案,采用HUC组合钢板桩作为基坑支护挡土结构,具有施工速度快、材料可回收、不需要另外设置止水止淤措施的优点;HUC组合钢板桩在高灵敏度的深厚软弱土层中的适应性,采用多种抗侧力体系的组合形式可以做到同时兼顾安全性,便于施工及节省投资,达到预期效果,产生良好的经济效益。

高灵敏度淤质土地质条件下大直径风机基础设计选型研究

软土区分布有大量承载力低、稳定性差、灵敏度高的地层,若不进行地基处理,将无法满足上部结构的承载力及沉降控制要求。以东部沿海软土地区高灵敏度淤质土地质条件下的大直径风机基础设计选型为例,分别介绍了钻孔灌注桩、预制混凝土桩及劲性复合桩3种风机基础方案,从施工工艺、施工周期及施工成本3个方面对比分析了各方案在项目中的适用性。研究表明,预制混凝土桩在桩基质量控制、环境污染控制、施工难易程度以及施工周期等方面具备显著优势,而劲性复合桩在施工成本控制方面具备显著优势。

建筑结构无损检测技术的高灵敏度应用研究

现代工程领域中,建筑结构无损检测技术占据举足轻重的地位,采用高灵敏度技术,可提前识别建筑结构潜在隐患并予以化解,确保建筑物的稳固、安全、持久性。本研究旨在详尽分析建筑结构无损检测技术,关注关键贡献提升建筑结构安全,减低成本,以增强其敏锐度。实案与数据分析相结合,我们证实了这项技术在我国建筑领域具有显著实际效益,未来建筑之构造与保养,因此取得了至关重要的参考。

高灵敏度免疫荧光技术在动物免疫抗体检测中的精准性与可行性研究

该研究旨在探讨高灵敏度免疫荧光技术在动物免疫抗体检测中的精准性与可行性。该技术利用高度特异性的抗体与待检测抗原结合,在荧光显微镜下产生特定荧光信号,从而实现对动物免疫抗体的快速、准确检测。该研究采用多种动物模型和不同抗体样本,系统评估该技术在动物免疫抗体检测中的表现。

高灵敏度接收机通道特性分析

针对组批投产的高灵敏度接收机性能稳定性是否有保证的疑问,根据高灵敏度接收机的遥测参数特性,分析选取了对环境特性敏感的通道AGC和SNR参数,利用环境试验规范规定的试验得到的不同条件下的试验数据,分析了接收通道性能一致性。对地面环境试验数据和在轨数据的分析结果表明:两种不同环境下接收机的通道性能表现横向一致。高灵敏度接收机通道性能稳定,保证了去型号化产品的广阔适应性。

高灵敏度低频光学加速度计的设计

在结构健康监测、地震监测和航空航天等领域,需要准确测量频率低于10 Hz和振幅小于1 mm的低频微振动,对应的加速度在mg~μg量级。现有商用加速度计的灵敏度多低于0.5 V/g,无法满足要求,故开展了高灵敏度低频光学加速度计的研究。基于加速度计的测量原理,通过理论建模确定了低频加速度计设计相关的技术要求,采用簧片和柔性铰链作为弹性元件,搭配使用单质量块和多质量块,构建了一维、二维和三维弹性机构;基于像散、激光三角法和激光自准直等高精度光学传感原理,设计了高灵敏度的光学传感系统;最终完成了一维、二维和三维低频光学加速度计的设计,并通过实验验证了所设计加速度计的性能,其灵敏度均优于9 V/g,分辨力均优于1 mg,可以用于低频微振动的测量。