基于AFM的微注射量检测装置设计

介绍了一种基于原子力显微镜(AFM)的微注射量检测的新方法,设计聚酯悬臂感应结构,利用原子力显微镜具有纳米级高度分辨率的特点,对聚酯悬臂在注射微滴重力作用产生的挠度进行检测,达到微滴量检测的目的.通过改进检测装置隔震系统的阻尼器结构,抑制影响微滴检测过程的低频扰动因素.最后对30pl内的微注射量进行检测试验.     

原子力显微镜超微量注射检测的影响分析

微量注射与检测受到越来越广泛的关注和研究,例如细胞工程与基因工程中,采用显微注射其注射量对操作成功率影响巨大,注射量精确检测成为人们关注的课题。利用原子力显微镜具有纳米级高度分辨率的特点,设计悬臂装置对注射微滴重力产生的挠度进行检测,实现微滴量定量检测的目的。分析讨论影响微滴检测过程的扰动因素,其中采用悬挂机构有效抑制中高频扰动,观察注意到悬架式隔振系统水平方向的微小摆动对检测信号扰动不可忽视。研究中为抑制这种低频扰动对超微量注射检测的影响,设计液体阻尼器并采用增大水平阻尼与转动阻尼的方法使之得到有效地改善;进行皮升级注射量检测试验,结果表明所采用的基于原子力显微镜的超微量注射检测能够实现10～30 pL 微量注射检测。     

基于光点偏转方法的原子力显微镜的研制

讨论了光点偏转方法检测微小位移的原理，建立了相应的光电检测系统，用于检测微悬臂（针尖）的微位移，并在此基础上研制了纳米级分辨率的原子力显微镜。仪器最大扫描范围可达2×2μm2。文中给出了部分样品的测试结果。     

微滴制备及其均一性检测

文中基于电磁力振动原理,采用蒸馏水作为微滴喷射材料,搭建了微滴发生器,利用高速摄影机采集微滴下落过程图像,并基于MATLAB图像处理技术研发了用于计算微滴几何参数的微滴检测系统。实验结果表明:在喷嘴孔径和气压分别为0.33 mm和0.7 kPa条件下,扰动频率分别为600、800、900 Hz时,可获得均一微滴;公式法计算得到的平均直径和微滴检测系统计算的平均直径之间的最大误差为2.5%,通过误差传递公式计算出球形度的最大误差为5.89%,说明基于MATLAB设计的微滴检测系统具有较高的可靠性。     

气压驱动金属微熔滴可控喷射及沉积精度分析?

金属微滴按需喷射成形制造中,保证喷射系统按需产生均匀微滴和喷射沉积的位置精度是成形高质量金属零件的关键。采用试验研究的方法,分析喷嘴壁附着杂质对稳定喷射以及工艺参数对微滴均匀性的影响,并对喷射系统在可控喷射情况下按需产生的锡铅合金(Sn60%Pb40%)微滴尺寸分布进行分析;研究沉积高度变化对微滴沉积精度的影响。在上述研究基础上,通过选择合适的沉积高度,沉积制造一个6×6微滴阵列,并对微滴阵列的沉积精度进行分析。结果表明,所产生微滴的平均直径为321μm,尺寸标准偏差为2.897μm,约99%的颗粒分布在平均直径±2.8%附近区间内,分布较集中,均匀性较好;得到了发散距离随沉积高度增加而增大的变化趋势;成形的微滴阵列精度满足制造要求。为后续成形高质量微小金属零件提供必要的基础。     

气动膜片式微滴喷射装置理论分析与实验研究

微滴喷射是通过产生微米级的液滴实现流体按需精确喷射沉积成形的技术。气动膜片式微滴按需喷射装置的原理是以膜片为驱动部件,以压缩气体脉冲为驱动源,通过膜片的弹性变形实现液体腔的体积变化从而产生微液滴。通过建立驱动气压与液体腔内工作压力的关系,分析腔体内液体的流动状态,从而建立气动膜片式喷射系统的数学模型,以此作为优化装置结构和控制参数的依据。此外,利用该装置完成了黏性液体的可控喷射。研究结果为喷射制造的实际应用提供了理论与实验依据。     

石英玻璃亚表面微裂纹的偏振激光散射检测方法

石英玻璃等光学硬脆材料在加工过程中不可避免地产生亚表面微裂纹,从而对光学元件的使役性能具有显著影响。因此,石英玻璃亚表面微裂纹的无损检测对于优化石英玻璃加工工艺进而提高加工质量具有十分重要的意义。提出了基于偏振激光散射（Polarized Laser Scattering, PLS）的石英玻璃亚表面微裂纹检测方法,搭建了PLS无损检测系统。通过压痕实验以20 mN,50 mN,100 mN压力制备亚表面微裂纹深度为5.27μm,9.7μm,15.42μm的压痕试样,使用PLS检测系统对压痕试样进行无损检测,探究PLS信号与亚表面微裂纹深度的对应关系。通过不同粒径磨粒（1～20μm）研磨制备亚表面微裂纹深度为1～10μm的研磨试样,发现研磨PLS检测信号与亚表面裂纹深度之间呈幂函数关系。搭建的PLS检测系统可以对深度小于10μm的石英玻璃亚表面微裂纹进行有效检测与量化。PLS检测系统检测结果可实现研磨石英玻璃微裂纹检测,进而为亚表面微裂纹控制及加工工艺优化提供指导。     

AFM悬臂定位系统中光干涉误差及减小方法研究

光杠杆法是原子力显微镜（AFM）悬臂定位的主要方法。由于悬臂自身的尺寸和材料特性、检测光路系统等因素制约，悬臂弯曲测量时存在光泄露。被试样表面反射的部分泄露光与悬臂反射光产生干涉，在探针一试样接近曲线中产生光干涉误差。基于轻触模式AFM，分析了光干涉误差的产生原因，并对其引起的AFM测量误差进行了数学分析和仿真、提出了减小光干涉误差的方法。实验结果和理论分析表明，为了进一步提高AFM的测量精度，有必要克服定位系统中的光干涉误差。     

超精表面缺陷检测系统的实验研究

电子产品高度集成化与高性能化发展,对超精表面及亚表面无损伤性要求越来越高.为实现纳米尺度分辨率、大视场表面损伤检测,利用原子力微悬臂探针设计了一种新型超精表面缺陷探测系统,采用柔性机构进行微悬臂探针俯仰与倾斜度微调,利用压电双晶片实现接触、非接触以及轻敲3种不同探测模式.系统特性实验表明该探测系统位移分辨率可达2 nm,共振频率90 Hz,满足超精表面缺陷检测系统性能要求.     

刀具位移的在线检测与数控修正技术

针对蜂窝状表面微坑低频振动冲击加工中存在的问题,提出了利用位置敏感器件(PSD)和微处理器为核心构成在线二点法的刀具位移在线检测系统,将检测出来的实际参数传递给上位计算机,计算出刀具的修正位置和修正余量,由伺服电机驱动刀具在缸套内表面低频振动冲击加工,形成分布规律和结构参数可控的微坑,从而有效保证表面微坑深度的一致性及其分布的均匀性.     

微滴式数字PCR中低浓度荧光微滴分类

数字PCR检测过程中,确定微滴是否为阳性直接影响最终浓度,也是影响仪器准确度的重要因素之一。目前的自动分类方法并未考虑到数字PCR技术中浓度对结果误差的影响,导致在低浓度下自动设置的方法与实际结果偏差较大。本文设计了一种基于广义帕累托分布的荧光微滴分类方法,讨论了不同浓度下误分类对结果可能的影响,据此确定了分布模型参数,并在自行研制的微滴式数字PCR仪上进行验证。实验结果显示:经本文方法分类后,样品中目标拷贝数在5~5 000的范围内线性回归的r_2=0.995 6,这意味着广义帕累托分布较好地拟合了微滴荧光强度边界分布,本文提出的荧光微滴自动分类方法在低浓度下取得了较好的效果。     

静电喷雾润滑液滴的粒径分布特性研究

为掌握静电喷雾润滑液滴的粒径分布特性,将图像识别检测技术应用到荷电润滑液滴的粒径测量中.开展了采集图像中液滴区域的特征抽取和识别分析,建立了液滴的平面二维直径和空间三维直径的转换关系,提出了一种实用的气雾液滴粒径分布特性的检测方法.在建立液滴采集装置的基础上,进行了气雾不同截面液滴的采集和识别试验.实验结果表明,随着静电电压升高,喷雾索特平均直径减小,雾滴颗粒趋于均匀,雾化质量明显改善;在距喷嘴60 mm～140 mm的3个截面上,随着距离的增加,雾滴索特平均直径增大,雾滴趋于发散.     

A new visual tracking method for the analysis and characterization of jet flow

In this paper, we develop a new method to track the evolution of bubbles or droplets in jet flow. Proposed tracker fuses shape and motion features of the individually detected droplets in 2D shadow images and employs the Bhattacharyya distance to assign the closest one among candidate droplet regions. Distinct from the existing droplet tracking techniques in the literature, shapes of the target droplets were not assumed to be circles or ellipses. Instead evolving droplet contours were extracted and analyzed. Proposed tracking algorithm could achieve real time performance with 16 fps in MATLAB environment. Single, double and triple droplets were tracked with the average accuracy of 87%, 87% and 83%, respectively. Experimental results were then evaluated to explain the underlying jet phenomena.     

《汽车故障诊断及检测技术》课程教学模式改革实践

为了培养适应高职汽车故障诊断技能要求的应用型人才,对《汽车故障诊断及检测技术》课程进行教学模式的改革。从教学方法、课程体系、教学内容和考核方式等方面进行。通过改革实践证明,理实一体化的教学模式改革富有成效,提高了学生理论联系实际的能力,加强了技能培训,达到了教学目标。     

气动式微滴喷射过程仿真与尺寸均匀性试验研究

为使气压驱动式微滴喷射装置能产生均匀的微滴和稳定的喷射过程,使用FLUENT建立了二维轴对称计算模型并对微喷过程进行了模拟仿真。研究了气压驱动式微滴按需产生过程及腔体内压力峰值对单颗微滴成形的影响规律,利用构建的喷射系统对水进行喷射试验,并对产生微滴的均匀性进行了研究。仿真获得了单颗微滴的成形过程并得到了腔体内较低压力峰值有利于提高微喷稳定性的结论。实验结果表明,产生的微滴附着直径最大变化率为1.82%,均匀性较好。     

The effect of swirling flow in the mixing chamber of atomizer and the length/diameter ratio of atomizer exit on the distribution of coal particles in CWM spray

This research is aimed to investigate how the swirling phenomena in an atomizer and the ratio of length/diameter of the atomizer exit affect the size distribution of coal particle in spray. CWM slurries are injected by a swirling twin-fluid atomizer. Five different caps and a swirler are designed and fabricated into an existing twin fluid atomizer. The droplets are sampled by test tubes and microscope slides coated with magnesium oxide. The data analysis are done by photo technique and Malvern particle sizer. The experimental results reveal that there are many droplets which do not have any coal particles. Those are simply water droplets. The population ratio of droplets without coal particles to total sampled CWM droplets is increased as the sampling position moves outward in the radial direction from the axis of spray. The length/ diameter ratio of an atomizer exit and the swirling phenomena in an atomizer affect a lot the spray pattern and the spray angle but they make no noticeable effects on the size distribution of coal particles in droplets and spray.     

光学元件的疵病检测及现状

介绍了光学元件的疵病类型以及疵病检测标准,全面介绍了光学元件疵病检测方法的国内外发展现状。归纳出目前光学元件的疵病检测标准和检测方法的发展趋势及关键技术。分析表明,目前已有的疵病检测方法中还缺乏一种检测手段可以做到对所有类型疵病实现所需精度的检测,并且由于视场受限、难以定量等技术障碍而无法建立高效、自动化的检测分析设备。     

高通量微型多参数油液污染物检测传感器

为了缩短检测液压油污染物的相对时间、提升对固体污染物的检测精度。设计了一种内置玻璃管的高通量环形流道检测传感器,玻璃管内置一对硅钢片,聚合检测区磁场用以提升检测精度。流道穿过双层平面线圈内孔,通过改变平面线圈电路的连接方式,传感器可以切换两种不同的工作模式:电感检测和电容检测。电感检测可以区分铁磁性和非铁磁性固体颗粒,电容检测可以区分水滴和气泡。分别对电感检测和电容检测进行理论分析和实验验证,并且对有无硅钢片的电感检测进行仿真和实验对比。实验结果表明,环形流道设计缩短了检测时间,硅钢片的聚磁场效果可以提升对固体污染物的检测精度,铁磁性(铁颗粒)检测下限40μm,非铁磁性(铜颗粒)检测下限130μm,电容检测时,检测到200μm水滴和270μm气泡。该研究为实验液压油污染物快速区分检测提出了一种新方法。     

基于机器视觉的重轨表面缺陷检测系统的研究

针对目前几种常用的重轨缺陷检测方法检测速度慢、精度低等问题,提出一种基于机器视觉的重轨表面缺陷检测系统的设计方法.针对重轨表面常见缺陷种类,根据实验情况对该检测系统的硬件系统进行详细设计.并分别对重轨表面字符和缺陷采用信息定位和模式识别实现图像识别,使重轨缺陷和重轨号等字符信息的相应关系达到自动判别,从而实现缺陷检测的目的.     

Note: A method to isolate and detect a large number of single molecules by microdroplet fluorescence spectroscopy

A laser induced fluorescence system, in combination with a glass-frit nebulizer and a photo-voltaic cell detector, is described for single molecule detection. The glass-frit nebulizer continuously generates a large number of droplets with an average droplet size of three micrometers in diameter. Rhodamine 6G molecules were detected at the 10(-12) M level. Concentrations 10(-12)-10(-10) M would provide mostly single molecules (0, 1, 2, 3, ...) in the individual droplets, as determined by Poisson distribution.