基于光寻址电位传感器的单细胞传感器设计

为了测量细胞电生理特性和进行药物分析，提出了一种基于光寻址电位传感器（LAPS）的单细胞传
感器.用峰峰值为2 mV、频率为1 kHz的正弦信号模拟细胞动作电位，作为传感器的输入信号来观测系统的
灵敏度；采用涂敷法和改变器件表面粗糙度的方法，将细胞固定在器件表面以改善传感器灵敏度；选择1
μm/mL、10μg/mL两种质量浓度乙酰胆咸（Ach）作为大脑皮层神经细胞的刺激药物，检测在不同浓度药
物作用下神经细胞的动作电位.实验结果表明，涂敷法固定细胞提高了传感器的灵敏度，该细胞传感器能
够检测出模拟动作电位，并能够检测出不同浓度的乙酰胆碱.     

基于脉冲激光沉积的新型镉离子薄膜传感器

采用用于镉离子选择电极的硫属玻璃（Cd Ag As I S）制备敏感材料,结合脉冲激光沉积技术与光寻址电位传感器的特点,在光寻址电位传感器表面上沉积对镉离子敏感的薄膜材料,研制了一种新型镉离子敏感薄膜传感器.该传感器基底为N型单晶硅片,金属接触层为Cr/Au.通过实验得出该传感器的检出下限为1.15×10-7 mol/L,响应时间小于2 min,适用溶液pH范围为4～7,具有测量快速灵活、所需样品少、测量下限低等特点.该传感器对干扰离子具有较好的抑制能力.该传感器采用交流光激发电流信号进行测量,相对于离子选择电极,灵敏度得到了提高.实验结果表明脉冲激光沉积方法是制备薄膜微型传感器的一种新的有效手段.     

PVC膜碘离子选择电极的制备及电位滴定法测定Hg^2＋的含量

提供了以乙基紫阳离子与碘离子的缔合物的电活性物质，以邻苯二甲酸二丁酯为增塑剂的ＰＶＣ膜碘离子选择电极的制备方法，并对电极的响应性能进行了测试。     

双敏薄膜气体传感器的研究

我们用PECVD技术制备了一种既对NO_2气体敏感又对C_2H_5OH气体敏感的多层结构薄膜,用这种薄膜制作的旁热式气体传感器,通过改变热丝电压,不仅可以检测出NO_2气体,又可以检测出C_2H_5OH气体,而且不受常见气体的干扰,这是一个双敏薄膜气体传惑器。     

基于微透镜阵列的重金属离子阵列传感器研究

研制了一种基于微透镜阵列的光寻址电位阵列传感器,用以实现同一溶液中多种重金属离子的同时检测.采用脉冲激光沉积（PLD）技术在LAPS上制备Cu2+、Cr6+、Pb2+、Fe3+4种重金属离子的敏感薄膜,并利用微透镜阵列把单束激光转化成激光点阵作为LAPS阵列的光源,从而得到4×4的重金属离子敏感LAPS阵列,实现了对这4种重金属离子的检测.实验结果表明,LAPS阵列传感器能够同时检测浓度为10-5~10-3 mol/L的以上4种金属离子混合溶液.     

脉冲激光沉积技术制备的薄膜传感器的研究

基于脉冲激光沉积（PLD）技术在光寻址电位传感器（LAPS）表面上制备了FeGeSbSe硫系玻璃薄膜，合成的靶材成分为Fe1.2(Ge28Sb12Se60)98.8，在Si/SiO2基质上的金属层为Cr/Au，硫系玻璃薄膜对Fe3＋敏感，显示了良好的重复性和稳定性.在1×10－5～1×10－2 mol/L呈现线性，斜率为(56±2) mV/decade，检测下限为5×10－6 mol/L，当浓度高于1×10－4 mol/L时，响应时间不超过40 s；当低于此浓度时，响应时间不超过2 min.     

基于光寻址电位传感器的无线节点设计

针对水体重金属污染的监测问题,在光寻址电位传感器的研究基础上,采用无线传感网络技术,设计开发一种用于现场快速检测无线节点.该节点由传感单元、处理单元、通信单元和电源单元4个部分组成.针对无线节点在尺寸和功耗上的特殊要求,处理单元采用了超低功耗的微控制器MSP430FG4619,通信单元采用了体积小、功耗低、集成资源丰富的CC2500作为收发器.实验结果表明,基于铅离子敏感的硫属玻璃光寻址电位传感器的无线节点,在检测含有不同浓度铅离子的水样时,具有良好的响应特性,而且无线通信在短距离内基本稳定,证明设计达到了预期目标.     

PVC膜碘离子选择电极的制备及Hg^2＋的测定

提供了以乙基紫（EthylViolet）阳离子与碘离子的缔合物为电活性物质，以邻苯二甲酸二丁酯（DBP）为增塑剂的PVC膜碘离子选择电极的制备方法，并对电极的响应性能进行了测试．用正交试验法确定电极传感膜的最佳组成，并讨论了各因素对电极响应性能的影响．提出了检测Hg2＋的适宜条件和方法．     

心肌搏动细胞传感器及其在药物分析中的应用

针对产品全生命周期管理的特点，将元数据建模技术与本体相结合建立基于元数据的产品数据本体,提出基于元数据的产品概念模型和面向产品全生命周期的产品数据模型；通过分析元数据建模的元层次，提出了基于元数据的产品数据本体建模体系结构以及通用描述，并给出了某汽轮机产品数据模型实例.实例表明,在产品全生命周期管理中采用基于元数据的产品数据本体，能够有效地保证数据的安全性和一致性，可方便地进行模型集成和信息共享，满足实际产品设计和生产过程中出现的所有可能的情况.     

基于层次架构的WSN标签寻址技术研究

针对基于地址的寻址方式无法满足以业务为中心的大规模无线传感器网络(WSN)寻址要求的问题,提出了一种适合大规模异构WSN的层次架构和基于该架构的一种标签寻址(LBA)机制。LBA寻址机制将不同业务类型进行编码从而形成标签,对业务数据进行标记,通过建立标签与节点地址之间的映射关系,实现基于业务的寻址。仿真结果表明,LBA寻址机制在数据查询响应时间、报文递交率等方面都优于传统的基于地址和其他基于内容的寻址方式,更适合大规模分层WSN的应用。     

基于LEACH路由协议的混合光无线传感网络研究

分析了基于低功耗自适应分簇(LEACH)路由协议的无线传感网络(WSN)在不同拓扑形状下的生命周期,并改进了长方形拓扑形状的路由协议。进而针对WSN在某些场合能量有限、易受干扰和安全性差等缺点,在长方形区域中引入分布式光纤传感结构。将传感光纤铺设在环境复杂和外界电磁波干扰大的监测区域,从而提高整个传感网络的生命周期和可靠性。理论分析和仿真结果表明,改进的拓扑和协议在提高可靠性的同时,有效地延长了光WSN的生存时间,性能优于传统LEACH协议。     

基于MDS-MAP和非线性滤波的WSN定位算法

为提高传感器网络节点的定位精度,对MDS-MAP结合非线性滤波方法的多种传感器网络定位算法进行研究.根据传感器节点间距离与节点定位坐标之间存在的非线性关系,在MDS-MAP定位算法的基础上,引入扩展卡尔曼滤波（EKF）求精算法和不敏卡尔曼滤波（UKF）求精算法,对MDS-MAP求得的节点坐标进行求精.对MDS-MAP定位算法、MDS-MAP和EKF相结合的定位算法（MDS-EKF）、MDS-MAP和UKF相结合的定位算法（MDS-UKF）的定位精度进行比较.实验结果表明：EKF和UKF等非线性滤波方法的应用可以提高定位精度,在相同条件下MDS-UKF定位算法的定位精度更高并且其生成的网络拓扑图最接近于实际网络拓扑图.     

基于MEMS传感阵列的海底地形形变原位监测装置

为了满足南海天然气水合物资源试采环境评价的迫切需要,提出基于微机电系统（MEMS）传感阵列的海底地形形变监测技术及装置.开发基于MEMS传感阵列的多点同步采集系统,在实验室理想环境测试中,实现30 m×30 m区域的地形原位监测,地形形变监测分辨率优于5 cm且监测误差小于13 mm.构建三维海底地形变形矢量模型,利用MEMS传感器的扭转角和各节的长度确定传感阵列变形后的空间位置,采用细分算法拟合获得地形的表面形态.所提海底地形形变监测装置在水深为1 203 m的天然气水合物试采区完成连续6个月的原位监测.海试结果表明,MEMS传感阵列观测到的地形最大沉降量为2 cm,最大抬升量为10 cm.     

一种基于RSSI向量的传感器网络定位算法

为了降低待定位节点在定位单元的边缘定位误差,设计了一种四边形区域定位算法。首先根据待定位节点在定位单元的不同位置,分别采用定位单元内部定位机制和定位单元外部定位机制,然后引入向量相近度来辅助寻找距离未知节点最近的参考样本点。试验结果表明,该算法可降低50%的定位误差,随着锚节点数的增加,定位精度逐渐增加且最终趋于稳定,解决了待定位节点的定位误差问题。     

基于故障-测点互信息的传感器多目标优化配置

针对大型流程工业系统状态监测故障诊断的传感器优化配置特点,建立能够定量反映测点获取故障信息效率的故障-测点互信息矩阵.提出传感器系统测点-故障关联度优化目标函数,建立兼顾测点获取故障信息效率、传感器系统可靠性、经济性的多目标优化配置模型.设计改进的非支配排序遗传算法(NSGA-II),在保证故障可检测性和可分辨性的前提下,获得兼顾3大优化目标的Pareto前沿解集.电站除氧器的实例分析表明了该方法的可行性和有效性.     

基于F-P干涉的强度型光纤压力传感器

研究基于强度解调技术的Fabry-Perot干涉型光纤微机电系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)压力传感器.该传感器采用MEMS各向异性腐蚀工艺加工的方形硅杯,其硅杯结构尺寸和表面光洁度比圆形压力敏感膜一致性好.传感器采用大面积比的方法,降低硅敏感膜片弯曲变形所引起的非线性测量误差,新增参考光路以补偿光源功率波动对测量的影响.在0～38kPa压力范围内实现了单值测量,相对灵敏度达到0.7%/kPa.实验与理论分析结果一致,具有很好的测量重复性.提出的多波长和多传感融合的测量方法,可用于扩大测量范围,提高灵敏度.     

基于位移传感器的汽车超载动态监测预警系统

针对物联网中载货汽车异常装载状态动态监测预警问题,基于位移传感器设计了一种高精度带过载保护的汽车载荷状态动态检测装置。结合悬架的动态特性,应用经验模态分解法(EMD)构建了动态检测装置对悬架变形量动态检测信号的处理算法以求解移动中车辆的动态载荷状态。以中国第一汽车集团公司生产的解放载货汽车为试验车、研华UNO2170工控机为车载终端,结合全球定位系统GPS和通用无线分组业务GPRS,设计开发了车辆超载动态监测预警系统平台。经过反复多次试验,系统可以准确地检测车辆的载荷状态,检测误差小于5.0%,实现了监控中心对车辆超载远程实时监测预警。