盐渍土介电特性及模型改进研究

基于控制试验对配制的具有不同含水量和含盐量的土壤样本进行介电特征量测和分析,同时结合Stogryn盐水介电模型和土壤溶液离子浓度、电导率、含水量和含盐量等参数对介电常数虚部的影响,将饱和度这个关键参量引入盐渍土介电模型中,提高盐渍土介电模型模拟精度。结果表明：①当土壤体积含水量较低时,土壤含盐量对介电常数的实部和虚部均未产生明显的作用。当土壤体积含水量较高时,介电常数实部则随着土壤含盐量的增加呈逐渐下降趋势,介电常数虚部以增加态势为主;②修正后的盐渍土介电模型可以较好地刻画介电常数变化特征。此外,将修正后的模型在白银采样点进行验证,同样取得较好的模拟结果,表明修正后的盐渍土介电模型对不同土壤类型具有一定的适用性。     

不同温度与探测频率下的煤电性参数变化规律研究

现有针对煤电性参数影响因素的研究大多为在固定频率或低频率、高温条件下进行的,缺少对超宽带频率和常温条件下煤电性参数影响因素的研究,这对煤电性参数的影响因素研究有一定局限性。针对该问题,为了研究煤电性参数对不同条件下超宽带雷达波井下探测频段选择的影响,利用Concept-80超宽带介电谱测试系统,在0～80℃温度和500～1 000MHz探测频率下测试不同变质程度煤(褐煤、长焰煤和贫瘦煤)的相对介电常数、电导率和损耗角正切值的大小并分析其变化规律。分析结果表明:煤的相对介电常数随着煤变质程度增大而增大,煤的电导率和损耗角正切值随着煤变质程度增大而减小;不同变质程度煤样的相对介电常数均随测试频率的增加而先减小、后增大、再减小,相对介电常数与温度呈正相关关系;电导率与测试频率和温度均呈正相关关系;损耗角正切值与温度呈正相关关系,但测试频率不能很好地反映损耗角正切值的变化。根据3种电性参数在不同温度与探测频率下的变化规律,综合对比3种电性参数对超宽带雷达波在煤中传输的影响,得出在0～80℃条件下使用500～1 000 MHz超宽带雷达波穿透煤体进行探测时选择550～650MHz频率为最佳,且探测频率的选择应随着温度升高而降低。该结论可为在不同条件下超宽带雷达波井下探测频段的选择提供参考。     

基于微波传感器的生化溶液浓度检测

用同轴线设计了一种探针式的微波传感器,对几种有代表性的生化溶液：NaCl 溶液、葡萄糖溶液、蛋白胨溶液进行了浓度测量。实验结果显示：传感器反射系数在3900～3950MHz 的频段内随着 NaCl浓度的增大而减小,在3953～3975 MHz 的范围内随着葡萄糖浓度的增大而减小,蛋白胨的敏感区则在3850～3950 MHz 的频段内。实验结果表明：该传感器可以为生化溶液浓度的检测提供一种低成本、高效的解决办法。     

含水含盐土壤的微波介电特性分析研究

用微波网络分析仪测量了实验室制备的各种不同含水量,含盐量的土壤样品的复介电常数,研究了介电常数的实部和虚部与频率、盐度、含水量的关系,得出结论：频率、盐度对土壤介电常数的实部的影响很小,对于某一特定土壤,其介电常数的实部有土壤的含量决定;在较低频率范围内（f＜2GHz),虚部随着的频率增大而迅速下降,高频部分则趋向于一定值,当土壤潮湿含水时,实验结果表明,波长较长的波段,如P波段或L以段对土壤含盐程度具有更高的敏感性,其含盐量对虚部在较低频范围（f＜5GHz)影响很大;这为利用微波遥感进行土壤盐碱化程度监测,提供了可能和实验依据。     

基于矩形谐振环的微流体传感器

提出了一种用在GHz频段的超介质微流体传感器,用于对具有不同复介电常数的溶液进行高分辨率的辨析,灵敏度达到了4.382 mm/RIU.具有结构简单、检测方便、检测样品用量小等特点.利用样品溶液流经通道时将会改变原有的超介质单元的谐振频率和峰值衰减的原理来进行传感,待测溶液的介电性能可以通过建立谐振特性和样品复介电常数之间的关系来获得.利用等效电路的分析对传感器进行了优化,使其可以同时使用谐振频率和峰值衰减作为指标来进行样品溶液的辨析.     

合成孔径雷达遥感原理及应用（四）

６ＳＡＲ应用简介概括地说，合成孔径雷达影像主要反映了如下几方面的地表特性：（１）从介电性质方面看，主要是含水量的问题。水是地球上普遍存在的物质，自由水在微波波段的介电常数，不论实部还是虚部都非常大。束缚水的介电常数尽管比自由水要小些，仍比较大，与其它...     

基于VIP处理的O-PLS算法的无创血糖基础研究

为了解决目前无创血糖检测模型的精度不高,预测效果不好的问题,以葡萄糖水溶液为样本,利用近红外光谱透射法测量不同浓度葡萄糖的吸光度。采用偏最小二乘法（PLS)对葡萄糖溶液的光谱和浓度进行建模和预测,通过正交信号校正法（OSC)消除葡萄糖溶液光谱和浓度的主成分中的正交成分,同时,采用了变量投影重要性指标（VIP）筛选出对葡萄糖溶液浓度解释能力强的波长变量。数据结果表明,经过处理后模型验证集的实际值和预测值的相关系数可以达到9977%,预测均方根误差（RMSEP)为00048,通过OSC和VIP可以有效提高PLS模型的准确度和预测能力。     

模拟月壤微波介电特性的初步研究

月壤微波介电常数的确定是我国未来绕月星载微波辐射计资料反演的前提,作者在野外采集大量地球玄武岩和斜长岩样品的基础上配制了9个模拟月壤样品。并制成0．8g／cm^3、1．0g／cm^3、1．2g／cm^3、1．4g／cm^3和1．6g／cm^3 5个密度等级．在500MHz～20GHz的频率范围内,用同轴线终端开路法在HP8722C矢量网络分析仪上对其介电常数进行了系统测量,并用计算机方法对测量结果进行了综合处理和统计分析。结果表明,密度、频率和组分对介电常数都有显著影响。但以密度的作用最为强烈,频率次之,组分最弱;介电常数实部随密度的增加而线性增加。随频率的增加而线性减少;虚部则无论密度还是频率增加都呈增大趋势．但低于10GHz时,虚部和二者之间基本为线性关系,高于10GHz时,规律性变差;组分对介电常数的作用较为复杂,二者之间很大程度上不遵循简单的函数关系。样品主元素氧化物SiO2、Al2O3、CaO、MgO、TiO2和△Fe百分含量的多元回归显示,它们和介电常数之间倾向于符合一个多元一次函数,Ti和Fe氧化物未表现出其在对介电常数贡献上的特征组分的作用。     

吉林西部盐碱地特性微波双频差分无损探测

针对吉林西部盐碱地特性(内地苏打盐类型),应用车载双频段被动微波遥感系统,对不同盐碱状态的4个裸盐碱区进行双极化多角度微波辐射无损探测。基于多角度双频率双极化的观测数据优势,选择逼近式迭代算法来反演其介电常数虚部,Dobson模型反演介电常数实部。在此基础上,应用双频差分法研究了该区域盐碱地介电特性与含水量、含盐量的关系。双频差分结果表明:实部双频差分与盐碱土含水量呈线性关系,相关系数为0.9996;虚部双频差分与含盐量呈线性关系,相关系数为0.9977。这为应用被动微波遥感定量反演盐碱地特性(含水量、含盐量)奠定了理论基础。     

利用电化学生物传感器进行无创血糖检测技术研究

研制了一种新型的基于反离子电渗透原理无创检测血糖的电化学生物传感器,利用此生物传感器在自行搭建的实验装置上进行了裸鼠离体皮肤的葡萄糖透皮抽取和检测实验,研究了化学促渗剂和电流切换技术对无创血糖检测的影响.实验结果显示,使用化学促渗剂后葡萄糖的渗透量是不使用促渗剂情况下的2.29倍,采用电流切换技术,能减缓长时间通电对皮肤的刺激,在皮下葡萄糖浓度0～18 mmol/L范围内,生物传感器的响应电流与皮下葡萄糖浓度具有较好的相关性(R=0.9886,n=7).此外,还进行了与生物传感器配合使用的腕式仪表的研制,为实现糖尿病人血糖闭环控制奠定技术基础.     

面向医疗物联网的便携式连续血糖监测系统研究

本文研制出一种基于物联网的便携式连续血糖监测系统,以实现对糖尿病患者血糖浓度的动态实时监测。整个系统由三部分组成：螺旋型铂-铱电极、血糖信息采集器与网络手持终端。系统在铂-铱工作电极上施加电压激励信号,采集器检测工作-参比电极之间产生的0~1000 nA微电流,并转换为相应的血糖浓度信息。本文考察了不同无线传输方式的系统功耗,改进后平均功耗降为0.4 mWh左右。检测电路纯阻抗测量误差可控制在1‰左右,葡萄糖溶液实况测试显示,灵敏度为22.8 nA/mM。本系统具有便携性、低功耗、智能化与网络化等优点,有望成为一种新型血糖监测仪。     

计算机模拟优化的葡萄糖传感器阵列

介绍一种可植入的葡萄糖传感器阵列的设计和计算机模拟优化。葡萄糖传感器采用固定葡萄糖氧化酶层的氧电极和氧参比电极。考虑到葡萄糖传感器的使用寿命，本设计采用氧电极阵列。用计算机对氧电极阵列的氧电极排列的间距和相互影响进行了计算机模拟优化。考虑到葡萄糖传感器在体植入环境的氧浓度较低，而葡萄糖浓度较高，所以采用特殊的膜的结构，以提高葡萄糖传感器的测量范围，并用计算机模拟优化了膜的结构尺寸。     

物联网下的智能血糖监控系统的研究

随着慢性疾病人数的增加,为及时获取糖尿病患者病情发展规律,预防并发症的发生,需长期监测病人血糖,及时调整治疗方案;利用生物感应器技术,设计了基于物联网技术的智能血糖监控系统;该系统采用现有无线传感器技术、网络传输技术、通讯技术和中间件等技术,实现了病人无创检测血糖、数据实时传输、医生在线诊疗、自动预警等功能,依据医院数据库中长期存储的病人信息和血糖指标,医生可及时制定治疗方案,达到了智能医疗的效果,商业化前景广阔;试验数据表明,该项目对减少糖尿病并发症起到了控制效果。     

人体通信不同信道传播特性的研究

植入式通信系统是人体体域网（BAN）的重要组成部分,在医疗监测、疾病诊断治疗和残疾人辅助方面有重要的应用前景。基于时域有限差分的方法（FDTD）原理建立多层非均匀介质人体组织模型,通过在体表、体内植入不同方式信道,研究植入式人体通信信道传播特性。首先,建立多层非均匀介质人体组织模型,考虑到组织介电特性与频率有关,随频率呈α、β、γ色散,需对介质Debye模型进行非线性参数拟合;然后,在人体通信链路体表-体表、体表-体内、体内-体表和体内-体内植入四种信道,分析0.3~100 MHz频段人体通信信道的衰减特性;最后,通过信道植入实验（猪肉）验证了非均匀介质建模的可行性。分析植入式人体信道路径损耗特性：在植入信道传播特性方面,信道路径损耗与信道长度相关且随频率呈高通特性,在信道植入方式方面,体内信道较体表植入更具有优势。     

基于CDMA和2.4G通信的无线远程血糖监护网络

目前,针对糖尿病的主要治疗方法为用血糖仪频繁测量患者体内的血糖含量,据此对患者的血糖代谢进行调节.借鉴无线传感器网络及体域网相关的技术与思想,利用CDMA蜂窝移动通信技术与2.4G射频通信技术设计了一个可用于监护个人及小区域内多人血糖情况的无线远程血糖监护网络系统.此血糖监护网络能够实现糖尿病的远程诊疗,拉近医患距离,减轻患者痛苦.重点介绍了血糖监护网络的网络架构,详细描述了网络节点CDMA和2.4G无线通信功能的设计与实现.     

新型无创血糖仪探测器的设计

光纤探测器收集漫反射光子的效率是血糖无损检测成功的关键因素之一,本文利用蒙特卡洛（MC）方法模拟红外光通过皮肤组织后的运动规律,在此基础上设计了一种带前置透镜及阵列接收电路的新型无创血糖仪探测器,有效提高了对有效漫反射光信号的检测。     

基于小波去噪的神经网络软测量在血糖浓度估计中的应用

由于皮下间隙液葡萄糖的易测性和测量过程中传感器感染血液的低风险性, 皮下间隙液一直是血糖监测的首选位置. 但皮下间隙液葡萄糖浓度的变化总是滞后于血糖浓度的变化, 而且测量过程中会引入噪声, 不能准确地估测血糖值, 针对这一问题提出了一种基于小波去噪的神经网络软测量方法. 该方法先对与血糖相关的一些辅助变量进行去噪处理, 然后用来训练神经网络, 建立血糖软测量模型. 通过对1号、2号成年人采集的仿真数据进行实验, 结果表明, 运用该方法得到的测量结果比皮下间隙液葡萄糖值具有更小的均方根误差、更好的信噪比、以及更小的测量延时.     

小样本条件下的血糖浓度预测算法研究

鉴于现有的血糖浓度预测模型在小样本情形下仍有不足,为更好地精确预测糖尿病患者血糖浓度在未来一段时间的变化情况,提出一种基于小样本条件的血糖浓度预测算法.算法可依照t分布检验准则剔除待分析血糖序列的异常数值,利用三次样条函数插值方法扩充血糖样本,最终基于广义回归神经网络实现血糖序列的浓度预测.实验结果表明,算法在小样本的...     

基于K-均值聚类的RBF神经网络血糖浓度预测

针对糖尿病患者血糖数据的复杂性与不稳定性,提出一种基于K-均值聚类算法的径向基函数（Radical Basis Function, RBF）神经网络的短期血糖预测方法。首先将动态血糖监测(Continous Glucose Monitoring System, CGMS)采集的糖尿病患者血糖浓度时间序列进行平滑滤波和归一化处理,提高血糖数据序列的光滑度,弱化原始血糖数据序列的随机性。然后对处理后的血糖浓度时间序列构造RBF网络,采用K-均值聚类进行优化,并用最小二乘法进行RBF网络的权值调整进而获得未来血糖浓度的预测值,从而保证预测的精度。