石英砂高温焙烧-酸洗除铁动力学研究

采用高温焙烧-酸洗方法除石英砂Fe杂质,实验结果表明,900℃焙烧最佳时间为180 min;焙烧后90℃水浴混酸酸洗360 min,石英砂中Fe去除率可达88.3%,Fe杂质含量降为34.61μg/g。通过扫描电子显微镜(SEM)表征该方法处理前后石英砂形貌,结果表明处理后石英砂表面出现明显裂纹和蚀坑,有助于酸液浸入颗粒内部,提高Fe去除率。利用收缩未反应芯模型对实验数据拟合,该酸洗反应控速步骤为产物内扩散控制,焙烧处理后酸洗反应更快,Fe去除率更高,活化能更低。经900℃焙烧,保温180 min处理石英砂,酸洗反应的活化能是30.88 k J/mol,未焙烧酸洗反应活化能为36.18 k J/mol,焙烧后酸洗反应活化能下降了17.2%,说明焙烧处理有利于石英砂的酸洗。

基于卷积神经网络的鲜茶叶智能分选系统研究

机采鲜茶叶中混有各种等级的茶叶,针对风选、筛选等分选方法难以做到精确细分的问题,结合计算机视觉技术和深度学习方法,设计了一套鲜茶叶智能分选系统,搭建了基于7层结构的卷积神经网络识别模型,通过共享权值和逐渐下降的学习速率,提高了卷积神经网络的训练性能。经过实验验证,该分选系统可以实现鲜茶叶的自动识别和分选,识别正确率不低于90%,可对鲜茶叶中的单芽、一芽一叶、一芽二叶、一芽三叶、单片叶、叶梗进行有效的类别分选。

基于卷积神经网络的烟丝物质组成识别方法

为了满足混合烟丝物质组成的检测需求,针对叶丝、梗丝、膨胀叶丝、再造烟叶丝4种烟丝组成的结构特征差异,采用深度学习的方法,建立基于卷积神经网络的烟丝组成识别模型,使用体现烟丝微观结构特征的局部特征图片作为神经网络的输入,分析识别出每个特征图片对应的输出结果,通过统计方法得出烟丝的组成成分。结果表明:识别模型对烟丝训练样本和测试样本的识别正确率分别为100%和84.95%,模型中的卷积神经网络结合相应的结果表示方法,可以更好地提高烟丝样本成分的识别正确率。

基于TDLAS技术同时检测卷烟主流烟气中的CO和CO_2

基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术、波长调制技术和二次谐波检测方法,利用CO和CO_2在1579 nm处的泛频吸收特征,结合改造后的单孔道吸烟机,建立了卷烟主流烟气逐口检测系统。实验结果表明:气体浓度与其二次谐波强度的线性度较好,系统响应速度较快,精度能达到检测要求,逐口检测稳定性、重复性和灵敏度均较好。同类型卷烟主流烟气中CO、CO_2的逐口释放量除第1口之外,均呈递增趋势,CO_2的逐口释放量和递增速率均比CO的大,且不同类型的卷烟遵循相同的规律。所建系统具有检测速度快、时间分辨率高、结构简单等优势,在卷烟烟气有害物质的快速检测领域具有较好的应用前景。

基于小波变换的声雷达模拟信号去噪研究

雷达信号模拟和信号处理技术对雷达系统研制具有重要的意义。文中分析了描述回波幅度和功率谱分布的统计模型,并深入研究了幅度服从一定分布同时具有特定功率谱的声雷达回波信号的建模与仿真方法,实现了声雷达探测大气回波信号的模拟。基于小波变换理论对回波信号进行了去噪方法研究。利用MATLAB仿真对各种影响小波去噪性能的参数进行了比较,确定将db20小波用于声雷达回波信号去噪处理。并通过对比试验得到适用于回波信号的最佳分解层数和阈值,实现了声雷达回波信号中杂波和噪声的去除,仿真结果验证了文中方法的有效性。

有机空穴传输材料在钙钛矿太阳电池中的应用

有机-无机杂化钙钛矿太阳电池(PSCs)由于其诸多优点得到广泛关注,而有机固态空穴传输材料(HTMs)代替液体电解质使其得到飞速的发展,提升了电池的效率和稳定性,已经成为PSCs的重要组成部分。目前应用于PSCs的空穴传输材料分为有机空穴传输材料和无机空穴传输材料两大类。无机空穴传输材料的可选择范围较窄,对应器件的光电转换效率相对较低。开发各类能级匹配、空穴迁移率高的有机空穴传输材料是提高器件效率和稳定性的有效手段,成为相关领域的研究热点。本文依据相对分子质量的大小,将应用于PSCs中的有机空穴传输材料分为小分子类和聚合物类空穴传输材料,详细评述了有机空穴传输材料分子结构对PSCs光电转换效率、填充因子、开路电压、短路电流和稳定性的影响,并对其能级、空穴迁移率的高低、添加剂的使用等进行了讨论。最后详细论述了有机空穴传输材料未来的研究重点和发展趋势。

基于Gabor变换的TDLAS检测信号的降噪研究

可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术结合波长调制光谱（WMS）技术是用于痕量气体检测的重要技术手段。通过锁相放大器进行谐波检测,对解调得到的二次谐波信号进行分析可获得气体吸收的信息。但由于二次谐波信号受到噪声的影响,降低了检测系统的精度和稳定性。为了提高 TDLAS检测系统的信噪比（SNR）,提出了一种基于 Gabor变换对二次谐波信号进行数字滤波降噪的方法。以 CH4在1653.72 nm处的吸收光谱为例,通过仿真和实验对该降噪方法的有效性进行了验证。仿真结果表明,通过 Gabor 变换对信噪比为0dB的二次谐波信号进行处理后,系统的信噪比可提高15.73 dB。实验结果表明,基于Gabor变换进行降噪处理后,CH4浓度在0.001%-0.02%区间内与二次谐波峰值的线性相关系数r达到了0.99659,且系统的检测精度和稳定性明显提高。

基于扩散理论的生物组织固有荧光光谱复原方法研究

组织固有荧光光谱定义为未受生物组织吸收、散射作用影响的荧光光谱,能够直接反映组织微观结构和生物化学性质信息。为了减少吸收和散射特性对组织荧光光谱的干扰,从实测的组织荧光光谱中复原更能反映组织荧光特性的组织固有荧光光谱,搭建了基于光纤探头的组织光谱测量系统,实现生物组织相同位置处的荧光光谱和漫反射光谱测量。提出运用扩散理论从实测的漫反射光谱中提取组织生理参数,包括组织中血液体积分数、血氧饱和度、黑色素含量以及波长500nm处约化散射系数和瑞利散射在总散射中的比例,进而计算可见波段范围内的组织光学参数;然后,根据组织光学参数和实测的漫反射光谱,从实测的荧光光谱中复原得到组织固有荧光光谱。进行临床试验验证,采集受试者皮肤组织荧光光谱与组织漫反射光谱,并复原皮肤固有荧光光谱。通过复原得到的固有荧光光谱反映人体皮肤糖基化终产物积聚量,并最终用于糖尿病无创筛查。结果显示,分别使用实测的荧光光谱和复原得到的固有荧光光谱用于糖尿病筛查时,在特异性水平同为75%时,敏感性分别为69%和90%。

基于TDLAS技术测量卷烟燃吸逐口耗氧量

为了检测卷烟燃吸过程中的耗氧量,采用可调谐激光二极管吸收光谱(TDLAS)技术,结合改造后的单孔道吸烟机,建立了卷烟燃吸过程耗氧量的检测系统与方法。结果表明:氧气浓度在2%~30%(体积分数)范围内与其二次谐波信号峰值的线性较好(R^2=0.999 1),温度对系统检测精度影响很小,检测精确度(<3%)较高,逐口检测灵敏度[0.004 a.u/(0.058%)]、日内(RSD:0.145%)及日间(RSD:0.26%)稳定性均较好。以参比卷烟3R4F为样品进行耗氧量的逐口检测,可知卷烟燃吸耗氧量和抽吸口数正相关。该检测系统具有结构简单、检测速度快、时间分辨率高等优势,在研究卷烟燃烧状态及燃烧状态与卷烟烟气间的关系领域具有较好的应用前景。

石英砂磁选—酸洗除铁机理研究

为了提高石英砂的杂质去除率,采用磁选加混酸酸洗工艺,并研究了酸洗反应动力学模型,对石英砂酸浸除杂进行理论指导。试验结果表明,铁去除率随着粒径减小而增大,150~180μm石英砂磁选效果最好。通过研究不同酸洗组合,发现混酸(硝酸+盐酸+氢氟酸)对铁的去除效果最好;使用混酸(V_酸∶V_水=1∶1),90℃水浴反应360 min,石英砂中铁去除率可达88.3%,铁杂质含量降为24.76μg/g,达到了精制石英砂的纯度要求。利用液固多相未反应核模型拟合发现,石英砂的酸洗过程控速步骤为产物内扩散控制,计算得出反应激活能Ea=51.73 k J/mol。

皮肤自发荧光与颈动脉粥样硬化斑块的关系研究

背景颈动脉粥样硬化斑块是心脑血管疾病重要的危险因素,多用超声评价,但超声检查对设备、人员、经费要求较高。皮肤自发荧光(SAF)能够独立预测心脑血管事件发生及死亡等,操作简便、迅速、无创,因此探讨SAF与颈动脉粥样硬化斑块的关系对于颈动脉病变的预测有一定意义。目的探讨在我国社区人群中SAF与颈动脉粥样硬化斑块病变的相关性。方法2018年9-12月对北京某社区年龄>40岁的6055例居民进行横断面调查研究,对所有受访者进行SAF检测、临床病史采集、体格检查、血液学检测及颈动脉B超检查。根据B超结果是否存在颈动脉粥样硬化斑块分为颈动脉粥样硬化斑块组和无颈动脉粥样硬化斑块组。以颈动脉粥样硬化斑块为因变量,以标准化性别、年龄、BMI、吸烟、糖尿病、高血压、脂代谢紊乱、高尿酸血症、慢性肾功能不全等传统心脑血管病变危险因素及SAF为自变量进行Logistic回归分析,探讨SAF对颈动脉粥样硬化斑块的影响。结果6055例调查对象B超提示存在颈动脉粥样硬化斑块者2953例,无颈动脉粥样硬化斑块者3102例。颈动脉粥样硬化斑块组SAF测量值为77.2(70.8,85.1)AU,明显高于无颈动脉粥样硬化斑块组SAF测量值73.4(68.0,80.1)AU(P<0.001)。Logistic回归分析结果显示,SAF是颈动脉粥样硬化斑块的影响因素〔OR=1.006,95%CI(1.000,1.012),P=0.043〕。以SAF值的第25、50、75百分位值69.2、75.1、82.4 AU为界,分为SAF低、中、高、明显升高4组,SAF明显升高组颈动脉粥样硬化斑块风险是SAF低值组的1.200倍〔OR=1.200,95%CI(1.012,1.423),P=0.036〕。亚组分析显示,校正传统心血管危险因素后,年龄<60岁人群中SAF明显升高组颈动脉粥样硬化斑块风险是SAF低值组的1.751倍〔OR=1.751,95%CI(1.270,2.415),P=0.001〕;吸烟人群中SAF明显升高组颈动脉粥样硬化斑块风险是SAF低值组的1.903倍〔OR=1.903,95%CI(1.297,2.792),P=0.001〕。结论SAF与颈动脉粥样硬化斑块独立相关,在<60岁人群及吸烟人群中SAF明显升高者相比SAF低值者与颈动脉粥样硬化斑块相关性更明显。

石英砂ICP-OES测试溶样方法对比研究:酸溶法和碱熔法

石英砂的ICP-OES测试制样方法分为酸溶法和碱熔法。酸溶法消解缺乏统一的流程,实验中常存在消解不完全、微量元素测定不准确的问题;碱熔融法操作繁琐,容易引入杂质。探明此两种制样方法对石英砂ICP-OES测试结果的影响很有意义。分析对比了酸溶法和碱熔法对石英砂中Al、Zr、Mg等杂质元素检测结果的影响,由能谱分析可知,酸溶法中不溶颗粒相主要成分是F、Al、Zr、Si和Mg杂质元素。实验结果表明,酸溶法制样会造成石英砂中Al、Zr和Mg杂质含量低于实际值,实验偏差大。碱熔法制样测得Al、Zr、Mg杂质含量明显高于酸溶法,经加标回收实验可知,碱熔法实验的回收率介于93.6%~116.3%之间,符合检测要求,但碱熔法存在检测限高、相对偏差较大的缺点。

高通量微流控荧光定量PCR激发光非均匀性研究

研究高通量微流控荧光定量聚合酶链反应(PCR)激发光非均匀性问题对提高DNA浓度定量结果的精度具有重要意义。根据荧光定量PCR的原理,分析了激发光非均匀性对循环阙值(Ct)测量精度的影响,给出了激发光非均匀性引起Ct值测量偏差的表达式,确定了激发光强度标准偏差应小于11.56%的要求。根据微流控芯片结构特点及激发光均匀性要求,设计了基于光棒的匀光光路用于解决激发光照度非均匀性问题。模拟及实验所得到的激发光照度的相对标准偏差分别为3.10%、6.01.%,二者均小于11.56%。所设计匀光光路能够满足高通量微流控荧光定量PCR的要求.

取代基影响邻菲罗啉衍生物-铕能量传递和荧光性能研究

配体结构调控是提高稀土配合物发光强度的有效手段,根据稀土配合物发光原理,理想配体应具备较高的光捕获能力并且能有效地向稀土离子传递能量。研究表明,增加配体的共轭程度可使配体的光吸收能力增强,而不同电子给予特性基团的引入则会改变配体与稀土离子间的能级匹配程度,从而影响配体向稀土离子的有效能量传递,提高配合物的发光效率。本文以引入不同特性(共轭特性、电子给予特性)取代基的邻菲罗啉为配体合成6种铕的配合物,通过分析配合物的吸收光谱、红外光谱、荧光光谱和X射线光电子能谱等发现,供电子基团和共轭基团能够提高配体的电子云密度,增大配体的摩尔吸收系数,同时有利于配体与稀土离子间形成配位键,能够明显提高配合物分子内能量传递,并使配合物发光性能增强。

基于线结构光的机器视觉检测烟包缺陷研究

针对卷烟自动化生产线上烟盒在包装的过程中容易破损、翘边、翻盖、露白、反包、包装错位以及包装盒变形等需要及时检测出来的问题,本文提出一种线结构光辅助机器视觉识别烟包外观不合格的检测方法。线结构光与相机在同侧,位于烟包的检测出口方向。当烟包送达相机检测中心时,烟包的边缘与线结构光相切。烟包缺陷图像处理采用递进式的两个步骤:一是无线结构光辅助的图像处理,通过模板匹配法计算出烟包的缺陷;二是线结构光辅助的二次图像检测处理判别烟包的缺陷。实验以合格烟包和缺陷烟包进行测试,并分有无线结构光辅助两步进行对比测试。结果表明,无线结构光辅助检测时烟包变形的缺陷无法检出,有线结构光辅助检测时所有缺陷烟包能够完全被检出,进一步表明线结构光辅助机器视觉检测烟包外观缺陷能够提高卷烟出厂的合格率。

微波法胶囊滤棒检测算法研究与装置设计

为提高胶囊滤棒的检测效率和精度,基于微波谐振腔微扰法设计了一种胶囊滤棒质量检测装置,主要由下料装置、滤棒输送装置、微波检测单元和分选装置组成。通过建立波峰形位分析算法,对胶囊滤棒中胶囊的缺失、位置偏移和破损3种情况进行快速检测。结果表明,所设计的检测装置和波峰形位分析算法对于胶囊位置具有较高的检测精度,对于胶囊的缺失和破损情况均有较好的识别效果。胶囊位置重复性检测最大标准差为0.111 mm,胶囊缺陷检测准确率达到100%;装置检测速度为120支/min,可满足胶囊滤棒质量检测需求,保障了胶囊卷烟生产质量。该装置为胶囊滤棒质量检测提供了一种快速有效的方法。

血脑脊液屏障转运体研究方法的进展

血脑脊液屏障(blood-cerebrospinal fluid barrier,blood-CSF barrier)已被公认为是一个横亘在脑和血液之间的具有动态及高度组织化特性的界面,其主要目的是防止溶质自由通行和通过孤立它的外围来保护中枢神经系统,其功能异常会先于或者加速一些神经系统疾病的恶化。血脑脊液屏障转运体的研究为解析血脑脊液屏障的功能、探索神经系统相关疾病的发病机制及促进脑部为靶向药物研发提供理论依据。该文主要对血脑脊液屏障转运体的分类和功能、血脑脊液屏障模型及转运体研究方法进行了概述,为中枢神经系统药物的新药设计、提高药物靶向性和药物相互作用等研究提供借鉴。

漫反射光谱技术快速无创检测皮肤胆固醇

针对皮肤胆固醇无创检测的迫切需求,设计了一种基于微型光谱仪的便携式和智能化的皮肤漫反射光谱实时测量系统。配制毛地黄皂苷—辣根过氧化物酶共聚物溶液,利用毛地黄皂苷可与皮肤胆固醇分子中的羟基特异性结合和辣根过氧化物酶能与TMB试剂（主要成分为3,3’,5,5’-四甲基联苯胺）反应显色的特性,实现皮肤胆固醇的高灵敏和高特异的识别与指示,并通过测量反应后颜色的变化程度来定量皮肤胆固醇的浓度。以与人体皮肤结构相近的猪皮肤为实验对象,采用萃取法获得梯度浓度的胆固醇样本,利用上述光谱测量系统检测样本内的胆固醇浓度来验证该方法的可行性。实验结果显示,相对漫反射率能够区分不同浓度的胆固醇样本,在特征单波长（442,450和463nm）处和特征波段442-500nm内,漫反射率强度因子均可以定量反映样本内的胆固醇浓度,经线性拟合,判定系数R2分别为0.960,0.959,0.958和0.958。研究结果表明,使用漫反射光谱技术可以实现皮肤胆固醇的快速无创检测,将其应用于动脉粥样硬化性疾病风险评估,对于该类疾病的防控具有重要意义。

CH3NH3PbI3形貌对钙钛矿电池性能的影响研究

研究不同CH3NH3bI3钙钛矿形貌对钙钛矿太阳电池光伏性能的影响。采用传统的一步法和三步法制备出不同CH3NH3bI3钙钛矿形貌对电池的光伏性能有重要影响。结果表明,钙钛矿在TiO+2电子传输材料表面的覆盖程度对钙钛矿太阳电池的开路电压和填充因子有重要影响。三步法制备的钙钛矿太阳电池获得1.03 V的开路电压和20.25 mA/cm2短路电流密度,而一步法只有0.72 V和18.42 mA/cm2。同时,三步法制备的钙钛矿太阳电池的填充因子高达77.2%,相比一步法只有64.5%。2种方法制备的钙钛矿电池分别获得17.36%和8.55%的光电转换效率。利用电化学阻抗谱进一步分析一步法和三步法制备的钙钛矿太阳电池的内部电荷复合动力学过程,解释三步法制备的钙钛矿太阳电池获得更高开路电压的原因。

酚醛基碳气凝胶的常压制备及电化学应用

本研究利用线性酚醛树脂体系,以溶胶-凝胶法在常压条件下制得有机气凝胶,并进一步碳化制备出碳气凝胶。研究发现,该碳气凝胶经过KOH活化后,具有微/介/大孔的分级孔结构,且比表面高达2091.87 m^(2)·g^(-1)。对材料进行电化学性能研究发现,其在1 A·g^(-1)电流密度下,比电容为282.3 F·g^(-1)。在600 W·kg^(-1)功率密度下,能量密度为7.4 Wh·kg^(-1)。在2.5 A·g^(-1)电流密度下进行5000次充放电循环后,电容保持率为95%。