频域提取法提高动态阻抗谱测量精度

血液成分的无创检测对于糖尿病等疾病的诊断和治疗具有重要意义．在血液成分无创检测领域,阻抗谱法血液成分无创检测技术具有重要应用价值．但血液成分复杂,并且各成分浓度变化对血液的阻抗特性影响较小．为了实现基于生物电阻抗的血液成分分析必须提高阻抗测量精度．以动态脉搏波阻抗谱原理为依据,并结合过采样技术,研究了动态阻抗谱的频域提取方法．用FFT频域提取基波分量代替幅值,克服了时域峰峰值提取的困难,同时采用过采样技术,可以实现过采样频率每提高一倍,信噪比提高3dB．实验结果表明,这两种方法结合可以显著提高动态阻抗谱测量精度．     

人体脉搏波两种测量方法的实验研究

脉搏波携带了大量的人体健康信息,有经验的中医可通过把脉来得到患者的健康状况.目前脉搏波的测量方法常用的有两种,红外传感器容积法和压电式传感器测量法.我们搭建了一个模拟人体腕部桡动脉搏动的实验平台,分别用以上两种传感器来测量该实验平台上的脉搏波.实验结果的数据分析表明,两种传感器的测量结果有部分差异,但总体趋势一致,因此可利用红外传感器代替压电式传感器来测量人体脉搏波.     

细胞阻抗谱检测芯片的设计及实验

通过一类细胞电阻抗谱微芯片的设计制作及相应观察和测试系统的搭建。提出了一种微量细胞样品活性的新型电学检测方法．一系列的HeLa细胞实验表明,通过细胞悬浮液微滴的电阻抗谱信息不仅能够分辨不同性质的细胞溶液,还能够间接地反映被测细胞当前的生理活性状态．根据电化学和生物系统的特点,建立了一个基于阻抗谱微芯片的等效电路模型,并能够较好地描述实验结果．作为生化传感器,细胞电阻抗谱芯片具有快速、易用等优点,能够广泛地应用于胞内电生理分析、药物筛选等领域．     

基于人脸视频的非接触式心率测量方法

基于独立成分分析(ICA)和完全总体经验模态分解(CEEMD)方法,从人脸视频中提取脉搏波,进行心率测量.用摄像头非接触地拍摄人脸并从中提取R、G、B通道源信号,即皮肤颜色变化信号,利用ICA对其进行分析得到含噪脉搏信号,再用CEEMD将其分解,提取出脉搏波后用频谱分析计算得到心率.通过实验验证该方法与脉搏血氧仪测量结果具有很好的一致性.利用该非接触式测量方法可以准确地测出人体的心率,操作简单,适用于双盲实验,且自适应的脉搏波提取算法省略了传统线性滤波器的参数选取过程,大大减少了测量者的工作量.     

五氧化二铌电脱氧制备金属Nb的反应动力学

采用交流阻抗谱技术研究了Nb2O5的电脱氧机理．Nb2O5的电脱氧过程的交流阻抗谱的响应规律和中间产物表明,Nb2O5的电脱氧反应是分三步逐级进行的：第一步是Nb2O5得到电子还原为低价氧化物NbO2,交流阻抗谱表现为高频半圆;第二步是NbO2得到电子还原为NbO,交流阻抗谱出现第二个响应半圆;第三步是NbO还原为金属Nb,交流阻抗谱在低频端出现第三个响应半圆．用等效电路拟和交流阻抗谱,得到了脱氧反应的电荷传递电阻及其活化能．电荷传递电阻和活化能均随着阴极电势的增加而降低．     

航空钛合金板胶接表面粗糙度的超声测量

采用一种新的超声频谱法快速测量航空钛合金板经喷砂预处理后的胶接表面粗糙度,并引入表面面积均方根粗糙度系数Sr来表征材料表面三维微观形貌．以航空Ti-6Al—4V钛合金胶接板为测量试样,超声换能器接收测试试样表面的反射回波,并计算得到AR参数谱．以反射脉冲AR参数谱和声波镜面反射理论为基础,建立了有关脉冲波声反射系数和表面均方根粗糙度系数Sr的数学模型．利用表面粗糙度系数理论模型．数值计算反射回波的理论频谱曲线,并与实测反射回波AR谱进行拟合．利用最小值搜索算法,处于最佳拟合时的表面粗糙度系数Sr即为试样胶接表面的测量结果．实验表明,超声反射频谱法测量结果与轮廓仪测量结果符合得很好,该测量方法在材料或零部件表面粗糙度在线测量中具有广泛的应用前景．     

梁结构耦合点的纵向弹性波传播

采用波动分析法研究了纵向弹性波在两半无限梁耦合点的传播。应用梁的一维波动方程，耦合点模拟为质量弹簧系统，根据耦合点的连续条件和平衡条件，计算得到了纵向波传输至耦合点的振动功率传播效率和反射效率。传播效率和反射效率确定为梁纵向波阻抗和耦合点阻抗的函数，分析了梁纵向波阻抗和耦合点阻抗对纵向波传播效率和反射效率的影响。研究表明通过合理的选择激励梁、耦合梁和耦合点阻抗之间的匹配关系，可有效控制耦合点的纵向波传播。本研究对于振动控制和结构优化设计具有重要的意义。     

基于普通摄像头的心率测量系统设计

为了研究一种通过普通摄像头非接触地拍摄人脸获取人体心率的测量系统,提出基于光电容积描记法原理,从人脸图像序列中可以提取出含有脉搏成分的信号,对该信号进行小波滤波得到血液容积脉搏波,然后用改进的时间间隔差法计算得到心率值。实验结果证明,如果将脉搏血氧仪测量的心率作为标准值,该系统测量结果的95%置信区间为［-2.2139, 2.1539］,该系统与脉搏血氧仪的心率测量结果具有很高的一致性;通过调节光照强度和摄像头硬件参数等能够在一定程度上提高测量准确度。     

超薄弹性层超声反射波频域测厚法

为了克服超声体积波测量方法只适用于测试厚度大于声波波长的弹性层的缺点,提出了频域相对传递函数法测量超薄弹性层的厚度的新方法.在推导超薄弹性层相对反射传递函数的基础上,用相对反射传递函数幅度谱、相位谱和复谱定征超薄弹性的厚度,分析了影响估计准确性的各种因素,研究了相对反射传递函数对厚度的灵敏度函数在误差传递中的意义.实验结果表明:相对传递函数法能够测量厚度为波长百分之一的铝薄层的厚度,相对误差小于2.5%,其中用幅度谱定征得到的结果最准确.这表明相对传递函数法可以有效地测量超薄弹性层的厚度,在实际应用中更加实用,其定征的准确性主要由相对传递函数对厚度灵敏度函数和测量误差共同决定.     

用复数阻抗谱法对β″-Al_2O_3陶瓷的分析

应用复数阻抗谱测量方法及解析拟合程序,得到 Au/β″-Al_2O_3/Au 系统的阻抗谱及阻抗与频率的依赖关系,从而说明化学组分及埋料烧成时间对β″-Al_2O_3晶粒电阻和晶界电阻的影响。计算的均方根误差一般在0.05Ω左右。     

阻抗谱芯片用于人眼小梁网细胞分析

采用阻抗谱分析法对体外培养人眼小梁网细胞进行实时在线检测．人眼眼压过高将导致青光眼病变,而小梁网对于眼压高低至关重要．制备了叉指式阵列微电极作为阻抗传感器敏感单元．提出了分析小梁网细胞生物行为特征的等效电路模型,通过仿真分析表明该电路模型可在不同频段区分人眼小梁网细胞外基质和细胞繁殖率等阻抗参数值．采用叉指式阻抗谱芯片对经地塞米松药物处理的小梁网细胞进行了实时在线监测,结果表明40kHz时高浓度地塞米松对小梁网细胞增殖具有较大的抑制作用,该结论与AlamarBlue试剂法得到的结论一致．阻抗测试结果为糖皮质激素诱导的青光眼提供了一种合理的解释,认为该病变与正常细胞增殖率异常有关．     

用于电刺激的植入式铂黑微电极

传统的植入式电刺激微电极表面积小,电极／组织界面阻抗高,并且电荷存储容量（CSC）小,这些都会增加植入式系统的功耗并影响电刺激效果．提出了一种在电极点电镀铂黑的方法来增加微电极的有效面积（ESA）．通过在超声波浴下使用脉冲电流电镀的方法,可以极大地增加微电极的ESA,降低界面阻抗并增加CSC和电荷注入容量．铂黑微电极的几何特性和电学特性分别由扫描电子显微镜（SEM）和电化学分析仪测定,并与未镀铂黑的电极特性进行了对比,对铂黑镀层的机械稳定性也做了相应的测试．实验结果表明,铂黑镀层的纳米结构使铂黑电极相比普通铂电极界面阻抗降低了1／16,CSC扩大13倍．在5min的室温超声波衰减实验中,阴极电荷存储容量（CSCc）仅减小20％．     

对两种吸声系数测量方法的讨论

某黑色聚氨酯材料样本放置于自行设计的管道脉冲吸声测量装置的管道中间以及管道末端并紧贴刚性背衬两种情况下,利用产生的1ms的巴特沃斯函数声脉冲测量其吸声系数。样本放于声管末端的反射法测量结果与B＆K4206阻抗管测量结果相近;而放于声管中间的透射法测量结果与反射法有区别。从声能量角度解算了两种测量的平均吸声系数表明：相比于单层样品,双层样品的透射法测量结果与反射法更接近。     

导电介质交流阻抗测量的自由衰减振荡方法

通过测量导电介质交流阻抗特性参数可实现多种物理或化学量的检测.对一阶传感系统添加电容或电感元件以构成二阶谐振单元,用连续方波脉冲信号激励谐振单元进入自由衰减振荡模式,可同时获取谐振单元的衰减因子和谐振频率.对金属板材的电涡流检测及盐溶液的电导率测量系统分别进行了实验.结果表明,这种方法可有效抑制提离距离或电极引线等非理想因素,在交流阻抗测量技术的传感器化研究方面有很好的应用前景.     

电站锅炉炉膛温度测量技术发展

该文介绍热电偶测温、CO2红外光谱测温、光纤测温、辐射能测温、声波测温等温度测量方法的原理及其所存在的问题,分析一种基于激光吸收光谱的炉膛测温技术及其系统构成。在某电厂的应用表明,基于激光吸收光谱的测温系统能够对炉膛温度场进行比较精确的测量。测量结果可指导操作人员通过调节相应的二次风门开度等手段来调整锅炉燃烧,使煤粉在炉膛内燃烧均匀,温度场居中分布,从而有效地提高锅炉燃烧效率。     

基于插值数浮动的MTF精确测量方法

采用刀口法测量成像系统调制传递函数(MTF)时,刀口装置与探测器矩阵夹角的准确测量是难点和关键点之一.针对这一问题,首先模拟刀口图像倾角对应的理论基准插值,研究了加载噪声情况下插值数浮动与线扩散函数(LSF)波动性变化以及MTF曲线衰减特性的定量关系;接着对实际X射线数字化成像系统获得的特定倾角下的刀口边缘图像进行了基于插值浮动的MTF测量,并将由其获得的MTF值与线对卡结果进行比较,证明了该方法用于成像系统MTF测量的有效性.结果表明:角度测量误差造成实际插值数偏离理想基准插值,导致LSF曲线光滑性变差,MTF衰减程度高于实际衰减.通过插值浮动方法,能够有效地避免角度测量误差引起的MTF测量的误差,降低角度测量的高精密性要求.     

一锅溶剂热法合成SnO2纳米球和纳米颗粒

用SnCl4·5H2O和乙二醇作为前驱体，采用一锅溶剂热法合成单分散SnO2纳米球和纳米颗粒，用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、傅立叶红外吸收光谱（VT—IR）和紫外吸收光谱等手段对产物的结构、形貌进行表征，考察了反应时间对SnO2的形貌特征的影响，XRD的结果表明，合成得到的SnO2为金红相的结构SnO2；SEM和TEM观察结果显示，SnO2的形貌随反应时间的改变而改变，随着反应时间的增加，SnO2最终从单分散纳米球变成纳米颗粒；在红外吸收光谱分析的基础上对溶剂热反应机理进行了讨论；紫外吸收光谱的谱图表明合成得到的SnO2有较好的光电性能。     

Bioimpedance sensor to detect water content in milk based on van Der Pauw method

Milk fraud poses serious problems for the dairy industry and consumers'' health. The main aim of this study was to reveal the effect of water added to milk by measuring its electrical impedance spectrum. The required sensor was designed based on the van der Pauw method to measure the electrical conductivity of milk at the frequency band of 10 Hz to 5 MHz. The bioimpedance spectrum of the milk of five different cows showed that the electrical impedance spectrum has a high potential for detecting water added to the milk (P < 0.01). The area under the Nyquist curve was introduced as a suitable index to detect water‐added milk. In addition, the characteristic frequency of the bioimpedance spectrum was used as an important index to differentiate water‐added milk from waterless milk. An electrical model was introduced to interpret the amount of water added to the milk using the characteristic frequency. Results showed that it is possible to detect raw milk from boiled milk by measuring its electrical impedance.     

《基于非先验基分析提高声场重建精度》

在近场声全息(NAH)测量中,需要用离散傅里叶变换（DFT）进行频谱分析。在非同步采样下,DFT频谱分析产生泄露误差,导致重建精度低。基于非先验基的分析方法通过搜索内积的最大峰值来选取基向量,能够减小强幅值信号的掩蔽效应。将非先验基分析方法引入声全息系统,用来分析全息面复声压信号,进而重构点声源的辐射声场。结果表明,该方法能够提高声场重建的精度。