一种钴基磷酸根电化学传感器的研制

磷酸根离子是一种对作物生长非常重要的土壤速效养分,但由于盲目过量施肥,使其成为导致水体富营养化的最主要因素。研究并开发了一种低成本的钴基磷酸根离子电化学传感器。在一定条件下,采用恒电流沉积法在钴基电极上电沉积纳米钴敏感薄膜,该固态离子选择电极对磷酸根离子浓度的线性响应范围为10~(-5)～10~(-1) mol/L,线性相关系数为0.994,斜率为-50 mV/decade,检测下限为10~(-6) mol/L,电极具有较短的响应时间,在60 s内可以达到稳定状态,该电极的研究与开发对土壤速效磷和环境水质中磷酸根的检测研究具有一定的意义。     

微机械槽板结构空气压膜阻尼的修正雷诺方程

推导出了一个适用于槽板结构压膜空气阻尼的微分方程.该方程与传统雷诺方程的区别是在雷诺方程的左边增加了一个用以表示气体从槽流出所引起的阻尼效应的修正项,并考虑了槽中有限气流通道长度的端头修正.在适当的边界条件下,利用此方程可以求解槽板压膜阻尼的压强分布、阻尼力和阻尼力系数.该槽板结构压膜空气阻尼的微分方程对槽板的厚度和横向尺度没有限制,为分析有限尺寸和有限厚度槽板的压膜空气阻尼提供了一个有用的方法.     

SiO2钝化膜对i-GaN肖特基探测器性能的影响

在采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长的非故意掺杂的i-GaN材料上制备了平面结构肖特基探测器;利用磁控溅射在探测器的两个电极隔离区域生长SiO2钝化膜;并对这些器件的性能进行了表征。通过与没有SiO2钝化膜的肖特基探测器性能比较,结果表明：SiO2钝化膜能显著地降低器件的反向漏电流,同时并不影响器件的正向开启电压;在光波长范围为300～365nm,探测器的响应率显著地提高。产生这些变化可能是SiO2钝化膜减少了肖特基探测器电极隔离区域表面缺陷的缘故。     

基于DSP的集成谐振式微悬臂梁便携式气体检测仪

针对集成谐振式微悬臂梁气体检测仪小型化的问题,利用DSP(数字信号处理)设计和实现了可快速现场检测的便携式气体检测仪。该仪器基于DSP28335开发,采用开环自动扫频与闭环锁相检测相结合的方式。闭环测试核心是软件锁相环的设计,其中采用DFT(离散傅里叶变换)算法提取相位差,提高了运算的速度和计算相位差的精度。软件设计跟踪算法使其能够一直跟踪频率变化,使锁相更快,精度更高。结合实验室研制的微悬臂梁传感器制备了便携式二甲苯气体检测仪,并对浓度低至30 ppm的二甲苯气体进行了实测,验证了该仪器具有快速的响应速度和检测重复性。     

微谐振梁的激振与拾振研究

主要研究静电激励/电容拾振硅微谐振梁的激振拾振问题,推导谐振梁的激振与响应的等效数学模型,分析谐振梁的同频干扰问题,建立其等效电路模型,提出一种基于双端激励/双端检测的结构,能够有效的抑制干扰模态和消除同频信号干扰.     

铝粉与水反应的电化学研究

为评价Al-H₂O反应中铝粉的燃烧效率,从电化学角度对粒径为50 nm,2 μm,13 μm和29 μm的铝粉进行水反应研究。通过测定不同温度下铝水反应极化曲线,初步建立起使用电化学参数(腐蚀电位,腐蚀电流密度,腐蚀电位温度系数)表征铝水反应的评价体系。拟合分析了实验数据,探讨了粒径和温度对铝水反应的影响。用法拉第定律和吉布斯-亥姆霍兹方程对反应进行了电化学热力学研究。结果表明,随着铝粉粒径的减小,反应的腐蚀电位减小,反应越容易进行。当粒径小于2 μm时,粒径的减小对腐蚀电位的影响更加明显。25 ℃下50 nm的Al粉在铝水体系中燃烧效率即可达90.6%,远高于2 μm Al粉的66.7%。      

盖革模式雪崩光电二极管的主动淬灭电路研究

紫外光通信作为新型通信方式,在短距离通信领域具有潜在的应用前景。紫外光通信的探测电路可分为线性模式和盖革模式,盖革模式探测电路在系统带宽和探测灵敏度等方面具有显著优点。本文研究了基于盖革模式雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)的单光子探测电路,实现对微弱紫外光信号的探测。采用主动淬灭快恢复电路,通过淬灭信号和恢复信号控制APD阳极电位,从而减小死时间,提高系统的计数上限。实验发现,对于主动淬灭电路而言,当死时间过小时,淬灭时间和恢复时间除了受到淬灭信号和恢复信号控制外,还会受到电路中电容充放电时间的影响。本文从理论和实验两方面研究了电路中电容和电阻对死时间的影响,为进一步缩短死时间提供了理论指导。     

基于面形斜率的高斯径向基自由曲面优化设计及公差分析

基于面形斜率的高斯径向基自由曲面模型在面形表征和系统设计中具有优势,但基函数数目较多,导致优化效率低、公差分析困难等问题。本文对基于面形斜率的高斯径向基模型优化设计和公差分析方法开展研究,利用模型的面形表征局域特性,将全局优化和局部优化相结合,提出了一种新的优化设计方法。利用数学统计的方法,确定了基函数系数和自由曲面面形矢高之间的线性关系,直接设定系数公差范围初值,通过大样本统计后确定自由曲面的合理面形公差。将该优化设计和公差分析方法应用到基于面形斜率的高斯径向基自由曲面型头戴显示系统,设计结果表明:头戴显示系统全视场内在23lp/mm处大于0.3,系统最大畸变为3.45%,达到了系统设计指标,并基于公差分析结果进行实验系统集成,成功实现了图像显示。本文所提出的优化设计方法和公差分析方法为基于面形斜率的高斯径向基自由曲面模型和其他局域型自由曲面模型的应用提供了重要的借鉴意义。     

基于复合光波导偏振干涉技术的高灵敏度生化检测仪

利用射频溅射技术在一个单模玻璃光波导的局部表面淀积一层两端呈梯度的高折射率透明氧化物薄膜,形成低损失、高灵敏度平面复合光波导芯片。这种结构能够使得玻璃光波导内沿同一路径传播的横电基模(TE0)与横磁基模(TM0)在梯度薄膜区间产生纵向空间分离,导致TE0模的消逝场相比TM0模显著增强。利用复合光波导芯片,结合棱镜-样品池组合体和集成式选偏光探测器研制出基于偏振干涉测量的OWG-01型生化检测仪。对液体折射率响应的测试结果表明复合光波导芯片的热光效应非常小,而仪器的测量误差主要来自待测液体自身的折射率随温度的变化。