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基于碳点的小型自校正比率荧光光纤铬(Ⅵ)传感器 被引量：2
1
作者 蔡忆 姜天雨 +2 位作者 张静 李意 赵勇 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期261-270,共10页
荧光比率传感探针检测方法能够克服环境(如样品基质、猝灭剂等)和仪器等外部因素影响,得到更加可靠的检测结果。本文合成用于组成比率型荧光纳米探针的两种荧光碳点(CDs),在365 nm紫外光的激发下,这两种碳点分别在440 nm和570 nm处具有... 荧光比率传感探针检测方法能够克服环境(如样品基质、猝灭剂等)和仪器等外部因素影响,得到更加可靠的检测结果。本文合成用于组成比率型荧光纳米探针的两种荧光碳点(CDs),在365 nm紫外光的激发下,这两种碳点分别在440 nm和570 nm处具有荧光发射峰,且对Cr(Ⅵ)具有相反的响应。通过水凝胶将比率荧光探针包覆在设计的光纤尖端上,能够实现Cr(Ⅵ)浓度的在线检测。利用飞秒激光微加工系统制作的齿形光纤结构,有利于荧光探针的激发和传感器荧光的收集。为进一步降低传感器成本、缩减传感器体积,采用低成本的LED灯珠作为激发光源。采用比率荧光探针包覆,克服LED灯珠光源稳定性差的缺点,使传感器可以实现自校正。实验表明,即使光源强度波动较大,该传感器连续7次测量的相对标准偏差(RSD)仅为3.1%。在0~200μM范围内,该传感器对Cr(Ⅵ)具有良好的线性关系,检出限(LOD)为0.9μM。该传感器能够应用于实际样品中Cr(Ⅵ)的检测,说明该传感器的具有实用性和可靠性。 展开更多
关键词 比率荧光探针 碳点 光纤传感 铬(Ⅵ)在线检测 小型化装置
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基于D型光纤光斑图的折射率传感特性研究
2
作者 蔡露 李尚文 +1 位作者 王敏 赵勇 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期118-127,共10页
本文设计并制备了一种单模-D型-多模光纤结构,利用光纤传导模式间的干涉以及D型光纤的非对称结构,获得对外界变化响应极其灵敏的光斑图,并基于纹理特征算法解调出光斑的特征值,由特征值与折射率之间的一一对应关系实现折射率传感。对传... 本文设计并制备了一种单模-D型-多模光纤结构,利用光纤传导模式间的干涉以及D型光纤的非对称结构,获得对外界变化响应极其灵敏的光斑图,并基于纹理特征算法解调出光斑的特征值,由特征值与折射率之间的一一对应关系实现折射率传感。对传感特性的研究中,从仿真与实验的角度讨论了不同抛磨长度、抛磨深度对传感特性的影响,仿真与实验结果均表明,抛磨长度2 mm和抛磨深度18μm参数的D型光纤结构折射率传感特性最佳,仿真与实验结果一致,证明了研究方法的正确性以及D型光纤光斑传感器进行折射率传感的可行性。实验中,能量值(EN)折射率测量灵敏度最高可达-1.86/RIU,拟合度达到0.964,相关性值(COR)折射率检测灵敏度最高可达-0.23/RIU,拟合度达到0.979。由于光斑检测的分辨力极高,因此,该方法为高分辨力折射率测量提供了很好的思路。 展开更多
关键词 折射率传感器 光纤光斑图 D型光纤 纹理特征算法
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基于有限元模拟的SUV汽车铝合金轮毂轻量化设计 被引量：3
3
作者 陈晓明 余建业 +1 位作者 刘顺 曾翀 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期99-109,共11页
基于有限元分析和性能测试对铝合金汽车轮毂进行轻量化设计.首先,利用ANSYS Workbench对轮毂模型进行结构静力学分析,得到车辆静止满载状态下轮毂的应力和变形分布规律.其次,通过对轮毂前6阶模态的分析,得到轮毂各阶固有频率和变形量,... 基于有限元分析和性能测试对铝合金汽车轮毂进行轻量化设计.首先,利用ANSYS Workbench对轮毂模型进行结构静力学分析,得到车辆静止满载状态下轮毂的应力和变形分布规律.其次,通过对轮毂前6阶模态的分析,得到轮毂各阶固有频率和变形量,并探明轮毂在发动机和路面激励下的共振规律.然后,在轮毂弯曲疲劳、径向疲劳和冲击仿真的基础上,对轮毂轮辐进行拓扑优化以获得轻量化轮毂模型.最后,对轻量化轮毂进行性能试验,并将轻量化轮毂与原始轮毂的试验结果进行对比,分析优化前后的轮毂各项性能的变化,确保轻量化后的轮毂模型符合强度要求. 展开更多
关键词 轮毂 轻量化设计 拓扑优化 有限元分析 性能测试
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一种微粒相互作用及其介电泳动力学仿真新方法 被引量：1
4
作者 胡晟 吴怀京 吕晓永 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1086-1091,共6页
采用有限元法进行粒子电极化强度的计算,以此得到对应的介电泳力和次级介电泳力.粒子的极化强度依托软件COMSOL Multiphysics 5.3a的AC/DC模块计算得到,粒子追踪模块用于实现介电泳力、次级介电泳力、流体力,以及排斥力的粒子动力学仿真... 采用有限元法进行粒子电极化强度的计算,以此得到对应的介电泳力和次级介电泳力.粒子的极化强度依托软件COMSOL Multiphysics 5.3a的AC/DC模块计算得到,粒子追踪模块用于实现介电泳力、次级介电泳力、流体力,以及排斥力的粒子动力学仿真.AC/DC模块和粒子追踪模块的多物理场耦合新方法能够满足正、负介电泳效应的粒子运动分析和研究,且粒子轨迹与常用的粒子仿真算法的运算结果有较高的相似性.同时仿真结果还表明,为了更准确地预测实验观测结果,粒子承受金属电极形成的正、负介电泳效应需要考虑次级介电泳力. 展开更多
关键词 介电泳 粒子链 流体动力学 COMSOL
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面向血管芯片微通道的红细胞形变学研究
5
作者 胡晟 叶俊彦 赵勇 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期906-912,共7页
由于红细胞具有双凹形结构和较好的超弹性响应,其能通过大尺度的拉伸和收缩变形穿梭于细长的毛细血管,为维持人体生命活动所需的氧气承担了重要输运工作.本文采用COMSOL有限元软件,依托流-固耦合模块进行了红细胞在不同粗细血管､血浆黏... 由于红细胞具有双凹形结构和较好的超弹性响应,其能通过大尺度的拉伸和收缩变形穿梭于细长的毛细血管,为维持人体生命活动所需的氧气承担了重要输运工作.本文采用COMSOL有限元软件,依托流-固耦合模块进行了红细胞在不同粗细血管､血浆黏度,以及血液流速等关键影响因素的动态模拟.通过仿真计算可知红细胞能够轻松通过3μm孔径的毛细血管,相比6μm孔径的毛细血管承受了4.5倍的流体剪切力.同时5.5 mPa·s黏度的血浆诱使红细胞形成降落伞形状,并且中间凹陷结构消失逐渐沿着流速方向水平凸出.本文对T型和Y型微通道的流速进行了研究,两者的仿真结果都指出非对称流体环境使红细胞形成镰刀弯钩形状.另外,较高流速的支路通道在汇聚口较快诱发红细胞弯钩形状消失,逐渐演变为呈直杆形平躺流动. 展开更多
关键词 血管芯片 红细胞 流体动力学 超弹性材料 COMSOL
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面向光纤激光的近红外超宽带波长测量
6
作者 于晨昊 延凤平 +5 位作者 杨丹丹 王鹏飞 谭中伟 任文华 冯亭 李挺 《光学精密工程》 CSCD 北大核心 2024年第21期3127-3137,共11页
提出一种基于迈克尔逊干涉仪原理的面向0.8~2.4μm波段近红外超宽带单频光纤激光的小型化高精度波长快速测量技术。该技术所涉及的光学组件均适用于0.8~2.4μm近红外波段,伺服电机平移台的最大行程为50 mm,基于双折叠光路设计可产生4倍... 提出一种基于迈克尔逊干涉仪原理的面向0.8~2.4μm波段近红外超宽带单频光纤激光的小型化高精度波长快速测量技术。该技术所涉及的光学组件均适用于0.8~2.4μm近红外波段,伺服电机平移台的最大行程为50 mm,基于双折叠光路设计可产生4倍于平移台行程的光程差,由高速采集卡配合LabVIEW上位机程序采集处理信号,实现了该技术的小型化、高精度及快速测量。提出采样数等效分辨率法以简化波长分辨率的设计,确定波长分辨率仅与信号采样数有直接数值对应关系,其余参数均以采样数为基准进行自由调整。选用0.8,1.06,1.55,1.94和2.05μm 5种典型波段的单频激光器做波长测量实验,并与商用高精度波长计测量结果比较。实验结果表明:采样数等效分辨率法单次测量耗时1.5 s,测量精度分别为±1.4,±1.1,±1.2,±1.2和±1.3 pm,波长分辨率符合理论值0.2×10^(-6)。该小型化波长测量技术能够实现0.8~2.4μm全波段近红外光源的高精度快速测量。 展开更多
关键词 波长测量 迈克尔逊干涉仪 近红外 超宽光谱范围
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基于双电场叠加效应的诱导电荷电渗调控方法
7
作者 陈晓明 沈默 +1 位作者 刘顺 赵勇 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1065-1072,1095,共9页
为了从多种细胞群体中提取纯净细胞群或者从复杂的样本中提取所需成分,提出了一种基于双电场叠加效应的诱导电荷电渗调控新方法,研究诱导电荷电渗漩涡的重塑机理及其颗粒操控性能.首先,建立多物理场耦合仿真模型并研究双电场叠加作用下... 为了从多种细胞群体中提取纯净细胞群或者从复杂的样本中提取所需成分,提出了一种基于双电场叠加效应的诱导电荷电渗调控新方法,研究诱导电荷电渗漩涡的重塑机理及其颗粒操控性能.首先,建立多物理场耦合仿真模型并研究双电场叠加作用下诱导电荷电渗漩涡的非对称演变机理.其次,设计并加工颗粒操控器件,搭建颗粒操控实验系统.然后,研究不同电压下非对称诱导电荷电渗漩涡对单种颗粒的聚集和纵向偏移特性.最后,研究非对称诱导电荷电渗漩涡对不同颗粒的聚集和分离特性.结果表明:此方法能够以简单的控制方式实现微尺度颗粒的聚集、偏移和分离,其在环境检测、疾病诊断领域方面具有巨大的应用潜力. 展开更多
关键词 诱导电荷电渗 双极性电极 颗粒聚集 颗粒分离 微流控器件
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面向海滩环境监测的绳驱柔性骨骼仿生蟹机器人
8
作者 陈晓明 陈大川 +1 位作者 赵玉倩 李程 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1443-1451,共9页
环境的污染给海洋生态带来的巨大变化会对人类的生活造成严重的影响,研究仿生机器人实时监测海滩环境能够有效解决该问题.因此,提出了一种绳索驱动柔性骨骼仿生蟹机器人.首先,建立刚柔耦合模型研究柔性足端的运动规律.其次,研究基于手... 环境的污染给海洋生态带来的巨大变化会对人类的生活造成严重的影响,研究仿生机器人实时监测海滩环境能够有效解决该问题.因此,提出了一种绳索驱动柔性骨骼仿生蟹机器人.首先,建立刚柔耦合模型研究柔性足端的运动规律.其次,研究基于手机应用程序(application,APP)的仿生蟹控制方法,并实验研究仿生蟹机器人的响应特性和运动特性.然后,测试仿生蟹在多种沙滩上的越障能力,并同时控制多只仿生蟹以测试手机APP的集群控制性能.最后,利用该机器人实现渤海湾6个海滩环境的监测,并捕捉海滩环境图像和参数.该仿生蟹机器人的研究为海滩环境监测提供了一种有效的方法. 展开更多
关键词 柔性骨骼 绳索驱动 仿生蟹机器人 手机应用程序控制 海滩环境监测
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自适应人工蜂群优化极限学习机在拉曼光谱血液定量分析中的应用 被引量：1
9
作者 骈斐斐 王巧云 +3 位作者 王铭萱 张楚 单鹏 李志刚 《计量学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期290-295,共6页
提出了一种基于自适应差分进化人工蜂群优化极限学习机预测血液各组分浓度的方法。首先应用人工蜂群算法对输入权值和隐含层阈值迭代寻优;其次结合差分进化进一步提高模型精度且避免后期易陷入局部最优等问题;由于差分进化算法交叉率和... 提出了一种基于自适应差分进化人工蜂群优化极限学习机预测血液各组分浓度的方法。首先应用人工蜂群算法对输入权值和隐含层阈值迭代寻优;其次结合差分进化进一步提高模型精度且避免后期易陷入局部最优等问题;由于差分进化算法交叉率和变异率存在凭经验给定的不确定性,最后引入了自适应调整的思想提出自适应差分进化人工蜂群算法优化极限学习机算法的模型,将其应用于血液成分定量分析中。实验表明,自适应差分进化人工蜂群算法优化的极限学习机模型具有较高的预测精度,模型具有较强的稳健性。 展开更多
关键词 计量学 血液检测 拉曼光谱 极限学习机 人工蜂群算法 自适应差分进化
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流-固-电多物理场耦合模型的红细胞流变学研究
10
作者 胡晟 王杨成 吕晓永 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1673-1678,1685,共7页
红细胞(red blood cell,RBC)受到流体应力发生机械形变的研究越发成熟,但在结合电场、声场、光场或热力场等多物理场的研究依旧不足.通过COMSOL有限元软件建立了流-固-电(流场、固体场和电场)的3场物理耦合模型,对球形和正常RBC 2种不... 红细胞(red blood cell,RBC)受到流体应力发生机械形变的研究越发成熟,但在结合电场、声场、光场或热力场等多物理场的研究依旧不足.通过COMSOL有限元软件建立了流-固-电(流场、固体场和电场)的3场物理耦合模型,对球形和正常RBC 2种不同形状的RBC分别进行迁移模拟研究.与流-固耦合模型相比,发现电场形成的电渗流使细胞运动迁移时,球形细胞受到的von Mises应力高于正常细胞.电渗流效应形成180μm/s的流速导致RBC变为卷曲“C”形姿态,因形状差异,球形和正常RBC在遇到针尖障碍物时的旋转方向不同.针对本文提出的多物理场耦合模型,两种细胞运动轨迹的差异显示了电渗流对不同形状细胞实施空间分离的可行性. 展开更多
关键词 红细胞 流变学 电渗流 电动力学 微流控 COMSOL
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