LED诱导叶绿素荧光光谱检测系统的设计

为实现叶绿素浓度的快速、无损、定量检测,通过对叶绿素荧光现象的分析和研究,选择了合适的激发光源、光谱分析仪器,设计了相应的光路系统,获取叶绿素的荧光光谱。采用相对荧光强度F675和荧光强度比F685/F735分别与水体和叶片中的叶绿素含量,建立回归预测模型,实验结果表明,该系统可进行叶绿素含量的相关检测,且操作简单,具有较好的灵敏度和准确度,但需要对不同的植物种类建立不同的回归预测模型。     

叶绿素荧光检测技术及仪器的研究

湖泊水华的爆发给人们日常生活和生产带来很大的危害,水体富营养化、水中浮游植物和藻类的大量繁殖是产生水华的主要原因。水中叶绿素可作为水体营养的跟踪指示器,快速检测水中的叶绿素含量可以预警水体营养程度和水质污染。基于叶绿素荧光的光谱特征,提出了一种可快速现场用的水体营养检测技术、研制了叶绿素荧光检测仪器,通过现场实验跟踪监测了天津大学敬业湖水体在春夏之交的浮游植物含量的分布、生长和气候变化的影响。     

海水叶绿素现场检测仪的研制及性能研究

基于活体中叶绿素a的荧光特性,研制了一种可快速在线监测水体中叶绿素含量的荧光仪,该仪器选用波长为470nm的最新超高亮度的蓝色发光二极管(LED)作为激发光源,并配备先进的荧光信号检测系统,工作水深可达100m。用该仪器检测海水水样中叶绿素a含量,测定结果与分光光度法相比无显著差异。     

原位海水叶绿素a传感器的电路设计

为提取LED激发海水叶绿素a产生的痕量荧光信号,实现海水叶绿素a原位检测,基于荧光诱导检测原理结合正交同步检波电路,设计了荧光叶绿素a传感器。通过对激发光源的调制,输入电流信号的转换与放大,荧光信号的正交同步解调以及数字混合低通滤波算法实现海水叶绿素a浓度的原位检测。实验证明该海水叶绿素a传感器具有精度高、抗环境光干扰能力强、小型化、功耗低等优点,分辨率可达到0. 01μg/L。     

基于数字图像处理技术的藻类浓度检测方法

荧光分光光度法是叶绿素a的国家标准检测方法之一,灵敏度高,但需要荧光计,设备相对较贵.针对荧光值的测量,以往的集成电路式荧光计是把荧光强度转化为微弱电信号.本研究提出了一种新的测量方法:根据荧光图像亮度值估算荧光强度.研究中,应用调制紫外激光激发叶绿素a,CCD接收荧光图像,利用小波域多尺度积对图像有效荧光部分进行去噪与边缘检测,确定荧光所在范围与亮度值.经大量定标实验做出数据库,结果表明,荧光图像法能较为准确地计算出藻类浓度,设备便携、简单,可应用在航拍中做大范围海域检测.     

叶绿素及其衍生物的制备与测试

设计以竹叶为原料制备叶绿素及其衍生物的微型化学实验。用85%的丙酮作溶剂从竹叶中浸提得到鲜绿色的叶绿素溶液,经蒸发浓缩回收溶剂,可得糊状叶绿素。叶绿素经皂化、萃取、酸化及置换可制得难溶于水的叶绿素衍生物-叶绿素铜酸、叶绿素铁酸或叶绿素锌酸。纯化后的各种叶绿素衍生物与氢氧化钠溶液反应则制得水溶性的叶绿酸盐-叶绿素铜钠盐、叶绿素铁钠盐或叶绿素锌钠盐。实验结果表明,叶绿素及其衍生物的制备与测试方案,工艺流程合理,实验现象明显,结果正确。     

叶绿素α的激光光致发光机理及其浓度测量新方法研究

介绍了一种以红光半导体激光器作为荧光激发光源,结合光纤光谱技术测量水体中叶绿素α浓度的新方法。通过分析叶绿素α的激光光致发光机理,得出了水体中叶绿素α荧光发射光谱的相对荧光峰值强度与叶绿素α浓度的近似线性关系。实验结果表明,在红光半导体激光器激励下根据叶绿素α的荧光发射光谱直观地判断叶绿素α的浓度这种方法完全可行,由此为研制叶绿素α荧光仪提供了一种新的光源选择,并为实现现场实时监测海水中叶绿素α浓度提供了实验依据。     

基于伪随机序列调制的荧光测量系统

荧光分析法和伪随机序列技术均在多个领域有广泛应用。荧光测量过程中常伴随着复杂的背景噪声和干扰,为测量精度的提高带来了困难。利用伪随机序列的相关特性和频谱扩展效应,提出了一种适用于荧光测量系统的,基于伪随机序列的激发光调制方法。通过建立数学模型,从信号和噪声的频谱角度定量分析了伪随机序列调制系统对噪声和干扰的抑制能力,给出了序列参数与测量系统信噪比之间的关系。最后将该调制方法应用于一个典型的荧光测量系统(荧光型叶绿素仪)中。理论和实验结果都表明,使用伪随机序列调制方式能显著提高荧光检测信噪比,叶绿素仪的线性响应相关系数R2在0.999以上,达到国外同类型高端仪器水平。     

叶绿素在线自动监测仪器的校准方法初探

叶绿素为判断湖泊水库富营养化程度的重要指标之一,国家在重要湖泊水库安装了叶绿素在线自动监测仪器.本文叙述了叶绿素自动监测分析仪及实验室测定的原理,为解决叶绿素标准样品和质控样品难求的问题,以新鲜菠菜叶为原料、乙醇为提取液,进行叶绿素分析仪性能实验与核查比对实验,可知叶绿素在线自动监测仪器性能良好、稳定可靠.     

基于表面开孔光纤的集成式亚硝酸盐微流荧光传感器

利用中空悬挂芯光纤研制了一种将荧光猝灭反应区建立在空心光纤内部的光纤集成荧光在线微流传感器。利用CO2激光器在光纤表面刻蚀微孔,使得试剂可由微孔注入光纤内部并混合形成稳定的微流。在悬挂芯光纤纤芯倏逝场的激发下,指示剂分子产生荧光,所产生的荧光被耦合到纤芯内部并在出射端被检测。文中利用光纤内部的荧光猝灭反应实验确定了亚硝酸盐溶液的浓度。结果显示:微流可在短时间通过光纤,传感器能以较快的速度检测溶液浓度。另外,当亚硝酸盐溶液的浓度为0.1~2.6mmol/L时,荧光猝灭程度与溶液浓度呈较好的线性关系,结果证明了该集成式光纤内微流控传感器方案用于微量荧光检测的可行性。     

无源线圈在电磁感应溶液测量中的增强效应

将一只由线圈与电容元件共同组成的无源线圈放置于探测线圈与待测电解质溶液组成的测量系统中,借助无源线圈与两者之间的电磁感应耦合,可在谐振频率点附近提高测量系统的探测性能。以塑料容器内0~5%质量分数浓度的Na Cl溶液为探测目标,对无源线圈置于目标溶液前侧及背侧两种情况下的阻抗谱进行了实验分析。结果表明,相同探测距离下,介入无源线圈的测量系统对电解质溶液的浓度表现出更高的灵敏度。当目标溶液位于探测线圈敏感距离之外时,介入无源线圈后依然可实现有效的溶液浓度测量。无源线圈的这种增强效应可提升电磁感应系统的有效探测距离,实现电解质溶液或生物组织等低电导率物质的远距离非接触测量。     

原位叶绿素a精密测量方案设计

叶绿素a原位监测在海洋生态系统健康评估与碳循环过程研究中有重要价值。设计了一套原位叶绿素a的精密测量方案,以交流调制检测为基本方法,开发了交流模拟放大通路,使用开关检波系统完成最后的检波。噪声测试实验表明系统电流分辨力达到186.27 fA。通过仿真和对比实验证明了开关检波系统具有很强的频率选择特性,在系统噪声抑制方面起重要作用。标准叶绿素标定实验表明在0～30μg/L内系统线性度良好,用直线拟合R2=0.998 5,检测灵敏度S=0.008 1μg/L,满足使用需求。     

微机化的超声液体浓度在线检测仪

本文介绍了一种超声波液体溶液浓度的在线检测方法,并研制了相应的以单片机和计算机为核心的在线检测仪,计算机中的溶液成份数据库中存贮了多种溶液的声时,温度及浓度关系曲线,检测时可根据存贮的曲线反演出浓度;溶液成份数据库为开放系统,用户可自己添加数据库中没有的关系曲线,从而可检测该溶液浓度;仪器采用了声时、声幅衰减及数字处理技术联合排除气泡干扰方法,增强了仪器的稳定性;仪器采用了主精度测声时方法,以提高浓度测量精度,计算机提供了数据查询及图形处理等功能,极大地方便了用户生产管理。     

Performance analysis of air-cooled microchannel absorber in absorptionbased miniature electronics cooling system

Theoretical analysis and simulation of performance of an air-cooled microchannel absorber is reported in this study. It is shown that the air-cooled microchannel absorber can be integrated into an absorption-based miniature electronics cooling system by which the chip junction temperature can be maintained near room temperature, while removing 100 W of heat load. Water/LiBr pair is used as the working fluid and refrigerant vapor is intended to counter-currently flow against aqueous LiBr solution flow. Parametric study is carried out to determine the effects of several operating parameters, including inlet temperature and mass flow rate of the coolant, and inlet temperature of LiBr solution. To facilitate the air-cooling of microchannel absorber, an offset-strip-fin array is adopted, by which enhanced air-side heat transfer coefficient and large heat transfer area are obtained. The performance of the air-cooled absorber is compared to liquid-cooled absorber.     

Tribological performance of pullulan additives in water-based lubricant

Water can be used as an ecological lubricant base if the water-based additives are properly developed to modify its tribological properties. Additionally, those additives should be friend both to human and nature. Pullulan is a naturally occurring polysaccharide, which is biodegradable and non-toxic and widely used in food and nonfood applications. We focus here on understanding the lubrication properties of pullulan, in aqueous solution in absence and presence of sodium salts. Lubrication is studied using a ball-on-disk tribometer with steel–steel surfaces and the friction coefficient and wear are measured in the boundary lubrication regimes. The adsorption of pullulan molecules onto steel surface is determined by measuring wettability of friction couples. It was found that the addition of pullulan improves the lubricating properties of water. The lubricating performance of Pullulan solution could be further improved if sodium chloride or sodium fluoride is added. The tribological results obtained were correlated with the adsorption capacity of pullulan molecules onto steel surface.     

一种新型透明溶液浓度检测系统的设计

为了实时、快速准确检测透明有机溶液浓度,以电容传感器作为检测装置,单片机STC89C51作为处理器,液晶LCD1602作为显示模块,提出了一种透明溶液浓度检测系统。系统主要针对二元有机溶液进行检测。当溶液浓度变化引起电容值变化,通过谐振电路转换成频率的变化量,再由单片机系统处理并显示出来。对系统硬件和软件进行了设计,并且针对乙醇溶液与葡萄糖溶液进行测试。     

往复式NC膜划膜仪

针对目前划膜仪存在的局限性,在分析国内外划膜仪研究现状的基础上,以单片机为核心微处理器,研究设计了NC膜划膜仪系统,划膜笔支架由高精度数字电机驱动在X轴方向进行往复运动,高精度工业注射泵抽取划线溶液进行喷洒,在手执式控制器中输入所需试剂浓度、速度等即可进行试剂的喷洒和划线。实验证明:设备操作简单、性能稳定、精度可靠、适用于胶体金免疫层析试纸条的科研及中小型研发、生产客户进行往复式溶液划线和喷金。     

发动机支承参数的模糊多目标优化设计

本文结合DD-680大客车发动机支承改进设计实例,介绍应用模糊集理论,通过“移频、解耦及降低支承处响应力”等多种途径对发动机支承参数进行模糊多目标优化设计的方法和结果。实践表明,这种方法不仅能较好地协调从不同角度对支承设计提出的不同要求,获得满意的综合效果,而且能方便灵活地把设计者的一些难以抽象成经典数学问题的经验反映到模糊数学模型中,从而在优化设计时得到体现。     

一种观察溶液浓度轮廓的新方法

提出了一种能够对溶液的浓度轮廓进行观察与测量的新的显微成像测量方法--暗场纹影法.这种方法是在纹影法(Schlieren Method)的基础上加以改进后形成的,能够用来对溶液的浓度轮廓进行观察.还给出了该方法原理性实验的观察结果,并与微分干涉显微镜的观察结果进行了对比.     

Miniature fluorescent sensor for chloride ion concentration determination based on modified Stern–Volmer Equation

Sweat test based on chloride ion selective electrode is the common method for the diagnosis of Cystic Fibrosis (CF). In our previous study, the possibility of using chloride ion sensitive fluorescent dye to determine the chloride ion concentration with a small volume of sample has been explored. However, we found the conventional Stern–Volmer Equation is applicable only for large systems such as a fluorescent microscope with a large volume of sample and dye solution; and it is not valid for portable devices using a small photo detector and a small volume of sample and dye solution. Therefore, in this paper, extensive experiments were performed by using a miniature fluorescent detection system; the effects of the parameters including the concentration and the volume of fluorescent dye solution, the coefficient of Stern–Volmer plot, and the volume ratio of the fluorescent dye solution and the chloride solution were studied; and a modified Stern–Volmer Equation was obtained. Using the modified Stern–Volmer correlation, the miniature fluorescent detection device can detect the chloride ion concentration correctly and rapidly.