蛋白质力谱测试中生物分子链耦联技术

蛋白质力谱测试是研究生物学的重要组成部分.蛋白质力谱测试的成功取决于两大技术:一是分子尺度的力谱测量能力,即皮牛量级的力学分辨力和纳米级别的空间分辨力;二是蛋白质样品制备能力,通过将微观生物分子链与介观微球/探针/基底耦联,实现对分子尺度蛋白质的有效测量.然而,蛋白质样品的耦联情况很难在视觉上直接观测,耦联效果的好坏决定测试的成败.因此,蛋白质样品相关制备方法、耦联工艺一直是单分子力谱测试中的研究重点.针对3种主要单分子力谱测试技术即光镊、磁镊及原子力显微术对测试蛋白质的需求特点,特别是对多分子链耦合样品的测试需求特点,介绍了多种基于基底修饰、蛋白质修饰和DNA链修饰的提高连接待测蛋白质与DNA链/微球/探针/玻片/云母片的方法,分析了各自的优缺点,并总结了典型的应用,为相关领域中样品的制备提供参考方案.

基于自校正的三坐标机二维平台误差测量技术

针对三坐标测量机二维平台的高精度校正问题,提出了一种基于自校正算法的二维平台误差测量方法。利用精度要求低于或等于待测平台的刚性栅格板测量二维平台上多个位姿点的坐标,根据基于最小二乘法的自校正算法得到待测平台的二维平台误差,并对实验结果进行了不确定度分析与验证。实验结果表明,利用该方法可有效地获得待测二维平台误差,测量精度可达到亚微米量级。所提出的三坐标测量机平台误差测量方法具有较高的可靠性,无需昂贵的专用高精度辅助装置,在三坐标测量机二维平台误差的测量和校正中具有较好的实用性。

整体叶盘测量机参数标定的关键技术

为解决整体叶盘生产过程中原位检测的问题,设计了专用的关节臂式坐标测量机.该测量机采用具有直线-直线-旋转运动的结构形式,在有限的运动空间内实现了较大范围的测量,满足了测量需求.为标定测量机直行轴与旋转轴之间的平行度误差,提出用平台和方尺作为水平面和铅垂面的实物体现的标定方法,该方法简便易行.经过标定与误差补偿,测量机的测量不确定度小于0.01 mm,符合设计要求.标定结果良好的重复性证明了该方法的正确性.

高光谱成像技术在中医证候客观诊断中的应用

因高光谱成像技术具有灵敏度高、蕴含图谱信息丰富等特点,使其有望被作为突破口来解决中医证候诊断缺乏客观指标的困境。鉴于舌与证候之间存在复杂且模糊的映射关系,针对当前舌信息采集方式的局限性以及现有处理模式存在将混合信息体割裂提取以致重要内涵丢失的缺陷,提出了一种新思路:采用高光谱技术进行舌象采集并将舌体交叠混合的图谱信息作为一个整体进行分析,结合多种线性与非线性数据挖掘算法以黑箱模式关联证候,提取特异性光谱指标群。并将所提取的光谱指标群综合临床的生理、生化及中医症征指标,从多角度分析病因病机的机理,找到一种证候客观诊断的新模式。

显微CT三维分辨率测试方法研究进展

本文从模体观测法和调制传递函数法两个方面总结了显微CT三维空间分辨率的测试方法,重点介绍模体的形式结构和分辨率计算方法.三维分辨率模体通常分为条纹或圆孔模体,能够比较直观地估计分辨率的大概范围,但是受观测者的主观影响较大,且用于三维成像的显微CT的条纹模体成本较高.调制传递函数法模体加工相对简单,可以较客观全面地探究分辨率的空间变化规律,可分为点扩散函数法、线扩散函数法、边缘扩散函数法.本文讨论和比较各种分辨率测试方法的优缺点,然后提出一个新型的分辨率测试模体设计方案,并且通过一个简化模体验证了该方案的可行性.

微铣削切削力特性及表面质量的实验研究

为了研究微铣削加工过程中切削用量对切削力的影响规律及加工质量,采用直径150μm的硬质合金微铣刀进行了微铣削加工实验.一方面,采用单因素实验方法,研究了铣削微槽时主轴转速、轴向切削深度和每齿进给量对切削力的影响规律,实验发现主轴转速和轴向切削深度是影响切削力的重要因素,而每齿进给量的影响最小.以每齿进给量与切削刃刃口半径的比值fz/Re为变量,研究了切削比能的尺寸效应现象,发现随着fz/Re的减小,切削比能增大,当fz/Re<1.0以后,切削比能急剧增大.另一方面,从毛刺宽度和表面粗糙度两个方面研究了fz/Re对微铣削加工质量的影响规律,其结果表现出明显的尺寸效应现象,随着每齿进给量的的减小,毛刺宽度和表面粗糙度均先减小后增大.当fz/Re=0.5时毛刺最小;当fz/Re=1.0时,表面粗糙度最小.本研究可以为实际加工中合理选择切削用量以及分析微铣削尺寸效应现象提供理论依据.

时域光声谱技术及其在生物组织检测中的应用

当强度调制的光束照射于吸收物质,周期性热流使周围的介质热胀冷缩而激发声波,这种将光能转化为声能的现象称为光声效应。基于光声效应的时域光声谱技术将光学和声学有机地结合,为生物组织的无损检测技术提供了新的检测手段。该技术能够实现类似光学技术的高对比度和近似于声学技术的高精度和穿透深度,在生物医学检测中具有广阔的应用前景。文章介绍时域光声谱技术的原理及其在生物组织成分检测和层析成像检测中的应用。

微透镜阵列超精密切削正弦过渡路径优化设计

微透镜阵列由于具有质量轻、结构小、视场大、分辨率高等优点,被广泛应用于光学领域.微注塑成型是实现其低成本批量生产的主要方法.如何高效、高精度、低成本加工模芯一直是研究的重点与难点.本文在传统微透镜阵列加工路径基础上,提出了一种正弦过渡加工路径,并对其过渡正弦的振幅和波长进行了分析,该方法有效避免了传统加工路径的不连续与突变问题.进行了正弦过渡路径优化设计和实际对比加工实验,实验结果表明该路径优化方法能有效地消除加工表面纹理,提高表面质量和加工效率.

图像处理技术用于计算液滴体积

液体的液滴体积大小包含了该液体的许多物理、化学特性,提出用图像处理技术测量液滴体积的方法。通过CCD摄像机实时采集液滴生长过程中的轮廓变化情况,通过图像处理系统存储图像并运用Sobel或Laplacian检测算子进行边缘提取,最后根据液滴的轮廓边缘积分计算出液滴的体积。给出了液滴生成过程的CCD图像记录和液滴体积变化曲线。

一种适用于原位纳米力学测试的AFM测头

设计并制作了一种适用于原位纳米力学测试的原子力显微镜(AFM)测头.测头由光学检测系统和Z向压电陶瓷微位移机构组成.其中光学检测系统采用光杠杆与显微镜同轴光路检测探针形变,压电位移机构内置电容传感器可实现探针进给量的闭环控制.标定实验表明该测头闭环位移分辨力优于10 nm,在标定范围内具有很好的线性.利用该测头对某型微悬臂梁法向弹性常数进行了测量,测得值与采用具有溯源性的标定方法所得结果一致.

基于交流电机电子模拟器的伺服系统检测技术

为解决伺服系统故障时无法准确判断故障的部位和原因,现场检查、排故困难等问题,设计开发了一种交流永磁伺服电机电子模拟系统,实现了伺服系统在线检测,通过MATLAB仿真以及在伺服系统设定转速500 r/min和1 000 r/min下的跟随实验,研究了交流永磁伺服电机电子模拟系统配合驱动控制系统工作的效果.结果表明:电机模拟系统能够模拟交流永磁伺服电机内部结构及负载,收集三相电流,计算伺服系统转速和角度,转速相对误差不超过10!,再现了交流永磁伺服电机及其负载的工作状态,并能模拟出准确转速及位置反馈信号,简单快速地实现了伺服系统的检测检验.

用于水听器线列阵的精密时钟同步方法

针对海洋水声探测时水听器间的数据采集同步问题,提出了一种全阵列精确同步的采集时钟产生与传递方法。采用独立的高精度主时钟、异步差分传输线和从时钟端的锁相环(PLL),实现了多节点长时间不间断工作方式下的同步采集,具有抗干扰能力强、同步性能好的特点。建立了时钟同步模型,详细分析了同步延迟的产生环节。通过电路实验验证了整个方案的可行性,在经过长度为18 m的非屏蔽双绞线传递后,恢复的从时钟延迟不大于165 ns,且与距离成线性正比关系。所提方法已经用于实际的水听器阵列数据采集系统,取得较好的效果。

基于精密二轴转台的大尺寸测量相机高效灵活标定方法（英文）

针对大尺寸视觉测量领域的相机标定问题,研究了一种使用精密二轴转台和单个固定不动的光学参考点进行相机标定的方法.通过精密二轴转台带动相机做二维转动并拍摄前方光学参考点,从而构建精密的角度基准控制场并实现标定.该方法有如下优点:无需调整或已知参考光点与相机和转台之间的位置关系;测量全程由程序控制自动高效完成;同时,针对不同的测量任务和测量相机,测量空间和测量距离可通过调整转台的转动幅度以及控制参考点到相机的距离实现任意灵活配置,从而保证标定控制场和相机测量视场相一致.标定实验验证了本文提出的标定方法具有较高的标定精度.

聚焦离子束加工单晶体金刚石刀具实验研究

作为超精密切削加工刀具的理想材料,单晶体金刚石材料的加工制造方法直接决定了刀具切削加工表面的精度和质量.由于金刚石材料具有明显的各向异性,在传统的金刚石刀具机械刃磨法中需要综合考虑制备工艺和刀具性能的协同关系,主要包括不同晶面表现出显著的物理机械性能差异、不同晶向存在显著的难磨和易磨方向等.本文针对聚焦离子束(FIB)技术加工金刚石刀具的过程中,金刚石材料性质对聚焦离子束加工质量、加工效率的影响规律等关键工艺开展了研究.研究发现,与传统的机械刃磨法相比,聚焦离子束加工是基于高能离子束的轰击溅射实现材料的去除,聚焦离子束加工中存在的级联碰撞现象显著弱化了金刚石材料各向异性的影响.

一种智能仪器仪表的通用人机接口方案

讨论了智能仪器仪表人机接口的交互式方案,将LCD显示屏划分为运行模式、预置参数、运行参数、提示信息等4个显示区,采用优先权编码器作为键盘编码器,按键读数直接送至MCU,实现了占用单片机I/O口线少、占用单片机机时少、简化相应程序等最优设计。

基于天线电阻的海洋溢油检测技术

随着世界各国石油运输、海上油气开采活动的日益频繁,海洋石油污染事件不断发生,严重威胁海洋环境的可持续发展.提出一种基于天线电阻变化的海洋溢油检测技术.采用复镜像法分析了海面附近溢油及无油时天线的电阻变化,得到天线电阻与油膜厚度的对应关系.设计了溢油检测系统并搭建了实验平台,对1~16 mm厚的油膜进行检测,初步实验证明该检测方法可以检测到最薄1 mm的油膜,分辨力可达0.25 mm,且该方法具有较好的稳定性和实时性,重复性误差小于0.75 mm.

超高速电光采样技术

详细论述了超高速电光采样技术的原理和实现方法 ,提出了不断改善电光采样的方法 。

单电流注入的三维MREIT快速重建及实验

磁共振电阻抗成像(MREIT)是将磁共振成像(MRI)与传统电阻抗成像(EIT)技术相结合的一种电导率成像技术,通过提供成像体精确的几何信息与成像体内部的磁通密度值,改善了电阻抗成像的病态性,使得电导率图像的分辨率显著提高.针对MREIT系统的快速成像问题,在分析磁共振电阻抗成像的数学模型和正逆问题的基础上,提出利用单次电流的磁通密度分量即可进行电导率图像重建的方法,缩短了测量时间,并降低了电极间的电磁干扰;将灵敏度矩阵法扩展到三维MREIT,采用半解析法计算灵敏度矩阵,使得图像重建速度得到提高;并通过仿真与仿体实验验证了该方法的有效性.结果表明获得的电导率分布图像具有较高的分辨率和图像质量,测量与重建时间的缩短为MREIT的临床应用奠定了基础.

基于超声导波的气体泄漏定位技术

为了快速准确定位气体泄漏,提出了一种基于超声导波的泄漏定位方法.使用超声传感器阵列采集泄漏产生的超声导波信号,通过改进的波束形成方法估计泄漏方向,再利用三角定位法通过多个传感器阵列确定泄漏位置.进行泄漏定位实验,通过实验确定了定位计算时窄带滤波的带宽为20 k Hz.实验表明,在长宽为1 m×1 m的实验平板上,该方法对1~2 mm孔径的漏孔的平均定位误差小于10 mm,实现了对气体泄漏声源的准确定位.

液滴分析仪器的小型化研究

在原有的光纤、电容液滴分析仪器的基础上,利用嵌入式系统实现信号的采集、显示与对比分析整个过程,无需计算机的参与。实现了便携式改进的目标。对硬件和软件分别进行了设计,并对系统进行了实验验证,取得了较好的效果。