环境中微塑料检测分析方法研究进展

概述了目前较为常见的微塑料检测方法,包括目检法、光谱分析法和热分析法,归纳分析了各种方法的技术进展、研究成果及优缺点,指出微塑料形状、大小、聚合物种类等方面的定性、定量分析尤为重要,能够为微塑料污染防治、溯源和影响评估提供依据。通过对现有方法的调研总结,提出多种检测分析方法联用将成为研究微塑料的发展方向,未来仍需要改进现有技术或者开发新的检测方法,结合图像处理、深度学习、计算机视觉等手段,缩短识别时间,提高检测精度,进而为微塑料污染防治工程提供技术支撑。

基于偏振成像-空间滤波的相位物体上指纹检测

提出了一种结合偏振成像与空间滤波的指纹检测系统,该系统能有效提取淹没在干扰背景中的指纹信息,实现了在相位物体上指纹目标的高质量成像。通过使用聚焦透镜和通孔反射镜,滤除夫琅禾费衍射图样的低频背景,仅采集高频细节信息,结合偏振成像技术,得到指纹图像的偏振参量和偏振度(P_(DOLP))图像,实现清晰的指纹成像。结果显示,添加空间滤波模块和偏振成像技术得到的指纹图像在指纹图像清晰度上提高了约6.8倍,使得细节和纹路更为突出;相较于指纹强度图像,指纹偏振度P_(DOLP)图像能够很大程度上消除相位物体上其他干扰物质的影响,获取完整、丰富的指纹细节信息。这种技术在指纹验证和刑事侦查等领域具有潜在应用价值。

光电专业人才培养模式及其课程群的创新探析

探索与构建一个以地方产业为导向,融合学生自主人生规划的光电信息科学与工程专业创新性、产业型人才培养模式,通过产业课程群与双创课程群的建设,以成果为导向的创新学分激励,初步实现了多元化、多途径、产业导向明显的应用型本科人才培养。专业建设的成效与经验,希望对当前新工科建设有一定的启发作用。

基于ZYNQ的实时视频边缘检测系统设计

随着微型物体的机器视觉检测技术在市场上逐渐普及,传统现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array,FPGA)在实现图像算法时面临处理速度慢和资源消耗高等挑战。为了克服这些问题,设计了一款基于ZYNQ平台的实时视频边缘检测系统。该系统能够对500万像素摄像头捕获的图像数据进行边缘提取,通过高清多媒体接口(high definition multimedia interface,HDMI)显示屏实时显示处理结果。本系统在确保实时性的前提下,有效降低了资源消耗。这一新的系统架构为需要实时视频反馈的应用场景提供了一种高效的解决方案。

利用DSE-Unet自动分割角膜内皮细胞

眼角膜内皮细胞的形态结构信息对于诊断角膜的健康状况至关重要,但由于角膜内皮细胞数量庞大,人工提取细胞边界任务繁琐、耗时,本文基于深度学习技术开发了一种自动分割角膜内皮细胞的算法。该方法在Unet网络架构上引入了密集连接层和注意力模块,用来提取角膜细胞多尺度的特征信息,并将注意力集中在最有效的特征中,达到提升网络分割细胞性能的目的。此外,本文采用标注细胞中心的方法来辅助网络准确地分割细胞形态和结构。利用网上公开的Alizarine角膜细胞显微图像数据集来评估该模型,得到准确率、精确度、灵敏度、特异性和骰子系数分别为91.88%、82.07%、78.20%、95.49%和80.09%。结果表明,该方法能自动、准确地分割角膜内皮细胞,可应用于临床医生诊断角膜疾病。

科研实验室安全与管理探讨

高校实验室规模在扩大,科研实验室的安全问题是实验室管理中重要的一部分,文中分析了实验室存在的一些常见安全隐患,以及针对可能发生的安全隐患提出了相应的应对措施。建议高校建立一套科学的实验室建设、运行和管理机制,让安全事故防患于未然。

高动态光学血管造影成像（英文）

我们提出一种高动态光学血管造影成像(HDOA)方法来实现活体生物样本血管造影成像.该方法通过设置高动态范围曝光时间,依据动态积分效应和吸收效应以实现高动态积分时间调制.通过该方法,不仅能够同时获得各级血管清晰的造影图像,还能消除样品厚度不均、吸收系数不同对成像造成的影响.论文以仿体和活体金鱼为样品,通过实验验证了HDOA方法根据动态积分调制效应和吸收效应,能有效实现各级血管同时成像.

在SiO2衬底上生长多晶Ge薄膜的结晶机制研究

在低温条件下生长的多晶Ge薄膜在光伏器件和电子器件领域具有非常广泛的应用。在实验研究中,利用Al诱导结晶的生长方法在200℃的低温条件下,在SiO2衬底上生长出结晶质量很好的多晶Ge薄膜。实验中,特意在Al薄膜和非晶Ge薄膜之间生长了一层很薄的GeOx扩散控制层。研究发现,在Al/a-Ge双层薄膜样品中,当Al薄膜与非晶Ge薄膜完成层交换后,生长出的多晶Ge薄膜的晶向得到了有效控制。在非晶Ge薄膜转变为多晶Ge薄膜的结晶过程中,通过进一步控制Ge晶颗粒的成核位置和密度以及二维生长的速率就可以制备出微米量级大小的Ge晶颗粒和(111)晶向较好的多晶Ge薄膜。

二维平面网络渗流模型最大集团的相变研究

利用PR(Product Rule)规则,对二维平面正方网络爆炸性渗流进行了数值模拟,利用最大集团尺寸找到其临界点和临界指数。最大集团尺寸由于规则限制,增长较为缓慢,当接近临界点附近,最大集团尺寸爆发性地增长,相应图像曲线呈阶跃性跳变,且网络尺寸越大,这种爆发性增长越明显。

用于大功率LED测试的脉冲式程控电源设计

大功率LED在普通照明和工业应用中都有取代传统光源的趋势,因此对其制造技术的要求也越来越高。在大功率LED的制造流程中,需要对其进行电性能测试,并根据测试结果进行分选。测试设备的核心是恒流源,目前的恒流源普遍存在电流过冲和恒流上升沿过长的缺点。本文设计一种基于嵌入式系统和独有的电流上升算法的测试电路,可在几十微秒的时间内达到恒流状态,并采用过流保护机制防止过冲对LED造成损坏。新的测试方法可有效提高大功率LED的测试效率,并减小由于过冲电流损伤LED芯片所带来的经济损失。

大功率紫外LED固化光源可编程电源系统设计

随着大功率紫外LED固化光源在工业领域的广泛应用,对其电源的性能参数提出了更高的要求,包括输出的峰值功率、稳定性和自动检测及智能控制等方面。本文以STC单片机作为控制单元,采用BUCK开关降压方式来实现电流的调整,设计一个高效的LED可编程调光电源。通过单片机自带的PWM功能,并结合PID控制器及ADC单元即可实现输出光功率的自动检测和数字调光。电源系统的电压输出为10~30V,电流为0.1~10A,调光精度可达1%,完全达到了目前工业应用的需求。

基于空间频域滤波高动态光学投影层析的斑马鱼三维成像研究

本文提出了一种基于空间频率滤波的多曝光融合的高动态投影层析三维成像方法,实现了活体斑马鱼(17 mm×4 mm,最大厚度为2.33 mm,最小厚度为0.29 mm)的三维结构成像.通过相机采用不同曝光时间记录系列吸收图像,将每张图像取变换到频域去除低频后,将各张滤波后叠加并逆傅里叶变换回空域,对变换后的图像进行归一化处理,最终获得高动态图像.在每个投影角度获得这种高动态吸收投影图像,进行滤波反投影算法重建,获得高动态的整条斑马鱼三维结构信息.实验成像结果表明,这种空间频率滤波多曝光融合的高动态光学投影层析三维成像研究,可以获得复杂结构更丰富的空间信息,对斑马鱼等模式生物早期胚胎生长发育进程进行监测和定量评估有一定的应用前景.

基于离散扩展光源的LED路灯设计

本文设计了由多个离散排布的扩展光源与单个透镜组合而成的LED路灯。其透镜的内表面进行了特有的磨砂处理,保证了离散光源出光光斑的均匀性。热学分析结果表明,在同样的功率下,该光源设计能有效地降低灯具模组的结温。道路照明分析验证了打样实测的配光曲线,结果表明该款路灯能满足国家道路照明的要求。这种基于低成本的离散扩展光源的LED路灯设计方案,能更好地在成本和产品稳定性之间取得平衡,为性价比高的LED照明产品设计提供参考。

GPU并行计算在FD-OCT成像中加速插值计算的应用

FD-OCT(频域光学相干层析成像技术)成像中需要对相机采集到的光谱信号进行插值从而获得干涉信号,插值计算是FD-OCT成像重建的重要步骤,占据了三分之二的计算时间.因而如何加快插值计算的速度,是FD-OCT实时成像的主要问题.本文将基于GPU的CUDA语言引入FD-OCT系统成像的三次样条插值的计算过程中,把整个插值的计算过程并行化,并对其进行优化.从实验结果中可以看出,执行相同的数据处理任务,将GPU作为主要并行计算处理器,与传统基于CPU平台的串行计算模式比较,速度有大幅度的提高,可实现每秒52帧的实时成像.

基于LabVIEW图像处理的激光测距系统

在许多领域普遍存在距离测量的需求,而人工测距效率低,精密测距仪器价格昂贵。为提高测距效率,提出一种成本低、装置结构简单的近距离高精度激光测距系统。该系统以基于LabVIEW的机器视觉为核心,利用激光光源和基于CMOS相机的图像采集模块,配合彩色图像匹配、图像分割、图像预处理、图像质心求解和坐标转换等图像处理算法识别激光点及求取其坐标,根据各装置之间距离的几何关系,对目标物体到摄像头的距离进行测量分析,实现实时自动化测量。该系统的有效测量范围为20~200m,测量误差为±0.2~±3.8mm,提高摄像头分辨率后,理论上测量范围可达到10~500cm,测量误差可达±0.1mm。

准二维空间中的隐秘涡旋量子液滴

本文探究了弱囚禁条件下玻色-玻色混合凝聚体中的准二维隐秘涡旋量子液滴及其动力学特性.前期研究表明,在完全自由的三维空间中,隐秘涡旋量子液滴难以稳定;在二维系统中,当囚禁尺度是窄囚禁条件时,系统仅支持拓扑荷S_(1,2)=±1的隐秘涡旋量子液滴;因此当横向囚禁尺度较弱时,准二维空间中李-黄-杨修正项仍然采用三维空间中的表达式来描述,此时隐秘涡旋量子液滴能否保持稳定是一个重要的科学问题.本文采用虚时间方法获得了拓扑荷S_(1,2)达到±4的隐秘涡旋量子液滴;进一步论证了隐秘涡旋量子液滴的有效面积A_(eff)和化学势μ与总粒子数N之间的依赖关系;并采用线性稳定性分析结合实时传输方法获得了总粒子数临界值N_(th)分别与拓扑荷S_(1)和非线性系数δg之间的依赖关系.在动力学部分,本文研究了由两个不同拓扑荷的隐秘涡旋量子液滴构造的复合涡旋模式,即嵌套涡旋量子液滴.结合量子液滴的密度分布具有“平顶型”的特点,采用Thomas-Fermi近似对数值结果进行了有效验证.

齿条类刀具展成加工修形齿廓的理论设计

采用数控机床进行修形齿廓加工前通常还需加工特定的修形刀具,增加了刀具的加工成本。为此,进行了基于标准齿条类刀具展成加工修形齿廓的理论研究。基于齿廓修形方程和轮齿接触分析理论,推导了齿条刀具与齿轮在修形加工阶段、渐开线啮合阶段以及空啮合过渡阶段的传动误差方程,并给出了齿条类刀具在数控加工过程中的位置及速度控制方程。所模拟的齿廓形状参数与齿廓的理想设计值一致。提出的齿廓修形方法可有效指导齿条类刀具进行齿轮齿廓的数控加工修形。

“流体压强与流速的关系”实验教学设计

“流体压强与流速的关系”是初中物理的一个重要实验。为激发学生的学习兴趣,可在该节课的新课导入环节引入“被禁锢的乒乓球”魔术。同时,为验证“当气体流动时,产生的压强比静止时的压强小;液体流动速度越快,液体所产生的压强越小”两个猜想,可利用纸片、双通玻璃管、吹风机、风筝、鸡蛋、注射器等材料制成相应实验装置加以验证,从而得到流体的两个基本规律,并达成提高学生学习效率的目标。

碳纤维在柔性超级电容器中的研究进展

随着便携式和可穿戴智能电子产品的快速发展,其对储能器件的要求越来越高,传统的超级电容器难以满足其需求,柔性超级电容器因其具有轻便、可弯折以及良好的循环稳定性,成为新一代有巨大潜力的储能器件。本文首先介绍了超级电容器的工作原理和基本结构,然后介绍了以碳纤维在柔性超级电容器的研究进展,最后总结了柔性超级电容器存在的问题并提出了展望。

单边短定子驱动可控磁悬浮小车设计

基于电磁感应基本原理,设计了一款悬浮高度8 mm、可导向、可控制的结构紧凑磁悬浮小车.本设计采用Arduino UNO作为控制中心,PID算法作为导向控制,轻松实现了手机App对磁悬浮小车启动、停止、前进、后退和调速的智能控制.这一款小车教具的制作有助于加深学生对电磁感应基本原理的理解和激发他们设计光电类作品的兴趣.