用于水污染重金属检测的微电极阵列传感器芯片

基于溶出伏安法,采用一种新型的汞膜金微电极阵列传感器芯片,实现了水污染痕量重金属离子Zn2+、Cd2+、Pb2+和Cu2+的同时检测.在K3［Fe(CN)6］溶液中对微电极阵列传感器进行循环伏安扫描,分析其电化学特性及实际表面积,采用电化学阻抗谱法检验微电极阵列传感器表面汞膜沉积的程度.镀汞后的微电极阵列传感器采用差分脉冲阳极溶出伏安法,同时检测样本溶液中的重金属元素:Zn2+、Cd2+、Pb2+和Cu2+,得到的Cd2+、Pb2+和Cu2+的标准工作曲线线性度良好,检测下限分别为0.1、0.5和0.3 μg/L,但Zn2+的标准工作曲线线性度较差,这主要是由测试基线的漂移及不准确的加标造成的.     

微生物燃料电池传感器对土壤中重金属的检测研究

土壤重金属污染问题由来已久,监控是土壤重金属污染后期治理和修复的前提,传统分析技术需要依赖昂贵的分析仪器,因此急需建立一种简单方便、经济、高灵敏度的重金属检测方法。微生物燃料电池(MFC)传感器是近年发展起来的一种新型传感器。本实验构建一种双室MFC用于快速检测已被污染的土壤中重金属离子(Fe2+、Cu2+、Mn2+、Cd2+)的方法。结果表明MFC传感器可以快速地在线检测重金属离子。在一定的浓度范围内,Fe2+可以促进MFC电流产生,而其他三种金属离子会抑制MFC电流的产生。另外,在检测范围内,重金属离子的浓度与MFC电流变化差值呈现良好的线性关系,相关系数R2均高于0.980,很好地实现定量分析。该方法操作简单、灵敏性好、速度快、在线检测,可为污染土壤中重金属离子的检测提供参考依据。     

柱面微透镜阵列用于提高OLED图像质量的研究

微透镜阵列用于OLED是改善其输出效率和图像质量的一种有效技术途径。本文将薄膜柱面微透镜阵列用于全彩色OLED平板显示器,研究视角与亮度和色坐标的关系,重点分析了微透镜阵列相对于子像素在不同排列形式下对图像质量指数的影响。研究结果表明,柱面微透镜阵列在提高OLED输出效率的同时,可以明显改善显示器图像的质量,并且,垂直排列时图像质量指数达到了0.8637,优于平行排列时的情况。     

平面集成微透镜阵列的研制

介绍了集成微透镜阵列光学器件,建立了开孔式离子扩散的数学模型,并对求解结果进行了分析和讨论。设计了离子交换型平面集成微透镜阵列的工艺流程及具体工艺参数,并研制成功该器件且给出其光学特性参数。     

微透镜阵列的光刻胶热熔制作技术

介绍了利用光刻胶热熔法制作微透镜阵列这种简单、实用的技术。阐明了其原理、工艺流程、关键技术并给出了实验结果。结果表明,光刻胶热熔技术是一种简单、实用的微透镜阵列制作技术。本文的研究结果可为微透镜阵列的进一步研制及产业化提供参考。     

板栗内皮去除酸性废液中重金属离子机理研究

通过吸附过程中的质量平衡实验和红外扫描分析,揭示板栗内皮吸附重金属的机理.质量平衡实验表明,板栗内皮吸附重金属离子存在明显的离子交换过程,在吸附重金属离子和溶液中氢离子的同时,释放出Ca2+、Mg2+和K+3种离子.红外扫描分析结果显示,板栗内皮表面存在很多活性基团,如羟基、-NH基等,这些基团可以和重金属离子发生螯合反应.研究结果表明,板栗内皮吸附重金属离子的机制是离子交换和螯合反应的互相耦合.     

金纳米粒子修饰酶脂质体生物传感器检测Hg~(2+)和Cu~(2+)浓度的研究

以金纳米粒子(AuNPs)自组装技术为基础,利用葡萄糖氧化酶脂质体(GLM)反应器修饰玻碳电极,构建了葡萄糖氧化酶电化学生物传感器,用于快速高效检测重金属残留。对所制备的金纳米粒子和酶脂质体的表观形态进行了表征,采用循环伏安法考察金纳米修饰葡萄糖氧化酶脂质体电极的电化学性能。结果表明:经金纳米粒子修饰的酶脂质体电极氧化峰电流明显增大;以重金属离子为例,在Hg~(2+)和Cu~(2+)浓度分别为10~(-6)～10~(-2)mmol/L和10~(-8)～10~(-4)mmol/L范围内,离子浓度与抑制率均具有良好的线性关系,最低检出限分别为4.38 ng/m L和86.3 ng/m L(S/N=3),拟合方程分别为I=0.042 3lg C+0.583 6和I=0.066lg C+0.632 3。金纳米粒子修饰酶脂质体生物传感器,可有效提高电化学生物传感器的灵敏度;修饰了金纳米粒子的酶脂质体生物传感器可以简便快速、高效灵敏检测重金属离子,为电化学方法应用于重金属离子的检测提供了新依据。     

激光和压电传感器密集型矩形阵列成像质量的比较分析

为了能够提高分辨率和信噪比,抑制旁瓣和栅瓣,提出了一种基于阵列数据相位差的成像方法.将压电传感器阵列和激光阵列分别与幅值成像和符号相干因子成像相结合对铝板中缺陷进行检测研究.采用连续小波变换对宽频带、低时域分辨率的激光Lamb波信号进行处理,得到特定频率下具有高时域分辨率的窄带信号.最后,结合幅值成像技术和符号相干因子成像技术对特定频率提取后的信号进行处理,实现铝板中缺陷的成像和定位.压电传感器阵列成像结果和激光阵列成像结果对比表明:充分利用激光阵列非接触、点聚焦的优点,能够有效地减少赝像,使得缺陷定位更加准确.     

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.     

基于张量分解的二维互质矢量传感器阵列信号处理

提出了一类二维互质矢量传感器阵列及其张量处理方法,以提高阵列自由度及信号波达角(Direction of arrival,DOA)估计性能。新阵列并非是二维互质标量传感器阵列的简单扩展,而是针对新阵列的高维信号数据,提出了一种新的基于张量代数理论的建模和处理方法。分析表明:针对一个具有4M~2+N~2-1(其中M和N互为质数)个矢量传感器(阵元)的二维互质阵列,利用其接收信号的高维二阶统计量,可将该阵列转换成一个具有(MN+M+N-1)~2个虚拟矢量传感器(阵元)的均匀矩形阵列(Uniform Rectangular Array,URA)。为充分利用增加的阵元数来提高阵列的可辨识性和信号的DOA估计精度,还给出了该URA对应的张量模型及处理方法,并最终借助张量分解实现了信号DOA及极化参数估计。仿真实验证明了新方法的有效性。     

随机阵列误差影响下的声矢量阵噪声特性和阵增益

在设计许多阵列信号处理算法以及评估其性能优劣时,都需要考虑到噪声的相关性结构.为了考察随机阵列误差对噪声相关性结构以及后续算法性能的影响,建立了在方向性噪声场中和球面各向同性噪声场中,存在随机阵元位置误差和阵元姿态误差时,声矢量阵阵列输入噪声的时空相关性结构.在此基础上,考察了这两种随机阵列误差对声矢量阵MVDR波束形...     

FBG阵列的多重反射性能优化

为抑制光脉冲经过布拉格光纤光栅(FBG)阵列时所产生的冗余次级迭代多重反射,运用模式耦合理论和行列式法分析了FBG的反射特性及各项参数,得到了在固定结构低损耗二阶FBG阵列中抑制光脉冲多重反射的最优化光栅各参数.将优化参数应用于基于二阶FBG阵列的相关函数(检验光系统)的结果显示,光脉冲的自相关程度提高了约28.6%,互相关程度降低了约37.0%.这表明通过优化配置参数可有效降低FBG阵列的多重反射,进而可提高光通信与光传感系统的信号精度.     

Development of silicon-based microelectrode array

This paper introduces in details a kind of silicon-based microelectrode array. MEMS (micro-electromechanical system) technology is used in the fabrication of the microelectrode array, which is designed to perform signal recording and electrical stimulation for nerves in neural engineering. A simple fabrication process is developed. An improved model of microelectrodes is brought forward and successfully validated by the excellent match between circuit simulations and electrical measurements, including both magnitude and phase of microelectrode impedance. Compared with the simple one that is usually used, the improved model is believed to be an advance and more accurate. This modeling helps to improve the design of microelectrodes and understand the behavior of interface between electrode and cell. Furthermore, the microelectrode is proved to be a feasible tool for researches in neural engineering by successfully recording neural activities of sciatic nerve of a bullfrog. Supported by the Natural Science Foundation of Zhejiang Province of China (Grant No. Y106448) and State Key Laboratories of Transducer Technology (Grant No. SKT0506)     

蜂窝式立体元图像阵列的生成

提出了一种蜂窝式透镜阵列立体元图像的生成方法。首先,通过分析真实透镜的成像原理,建立了成像模型。然后,利用虚拟相机阵列模拟透镜阵列,根据显示端透镜阵列和显示器的参数设置虚拟相机的采集参数。最后,采用投影的方式生成立体元图像阵列。实验结果表明:利用本文方法生成的蜂窝式立体元图像阵列在水平和垂直方向均具有连续的视差变化,且满足子图像与立体元图像之间的投影关系,可以真实再现3D物体的空间信息。本文方法既克服了透镜阵列直接采集存在的空间反转和串扰等问题,又可避免光学采集设备带来的误差,节约成本,可为基于组合成像系统研究提供各种图像来源。     

基于线列阵组合圆周阵声源的远场指向性分析

利用Bridge乘积定理推导出线列阵组合圆周阵声源的远场指向性函数,采用数值方法对声源的指向性进行仿真分析,并与线列阵及点源均匀圆周阵声源的远场指向性进行比较。结果表明,在相同指向性要求下,线列阵组合圆周阵声源比线列阵及点源均匀圆周阵所构成声源的指向性都好,更有利于声源的小型化。     

微透镜阵列的加工技术研究

我们运用紫外光刻及热熔成形的方法,制作 了２０ｍｍ＊２０ｍｍ的折射型微透镜阵列,单元微透镜相对口径为Ｆ／２单元透镜直径９０μｍ,中心间隔１００μｍ。     

二维数组数据结构分析

在逻辑上,二维数组可以用两种不同的方式表示,矩阵表示每个元素是独立的,而数组的数组则表示每行中的元素为一个整体.两种形式的二维数组在C语言中都可以在概念的层面上用typedef定义,根据不同的二维数组可以创建矩阵、数组的数组、字符串数组、动态矩阵等不同的数据结构.这些不同的数据结构的二维数组可广泛应用于科学、工程和数学领域.     

Simulation analysis of directivity and optimization of the array of the AlN thin film PMUT array

The relatively low piezoelectric constant of the aluminum nitride piezoelectric film limits the development and application of the piezoelectric micro-machined ultrasonic transducer based on the aluminum nitride. Therefore, the directivity of the piezoelectric micro-machined ultrasonic transducer array is studied for this problem. First, the far-field sound pressure and normalized directivity function of the transducer array are calculated according to the Rayleigh principle. Furthermore, the effects of array element radius, array element spacing, array element number and operating frequency on the beam width, direction sharpness angle and sidelobe level of the array are analyzed, and the transducer array is optimized. Finally, based on the optimization results, area and filling efficiency, the final structure size of the transducer array is determined and the sound pressure distribution visually simulated. The results show that the optimized transducer array has an ideal sound pressure distribution, good directivity and sharp main lobe. The-3dB beamwidth of the main lobe is about 9 ° and the sidelobe level is about 0.228.     

Sensor array calibration for uniform rectangular array in presence of mutual coupling and sensor gain-and-phase errors

The sensor array calibration methods tailored to uniform rectangular array （URA） in the presence of mutual coupling and sensor gain-and-phase errors were addressed. First, the mutual coupling model of the URA was studied, and then a set of steering vectors corresponding to distinct locations were numerically computed with the help of several time-disjoint auxiliary sources with known directions. Then, the optimization modeling with respect to the array error matrix （defined by the product of mutual coupling matrix and sensor gain-and-phase errors matrix） was constructed. Two preferable algorithms （called algorithm I and algorithm II） were developed to minimize the cost function. In algorithm I, the array error matrix was regarded as a whole parameter to be estimated, and the exact solution was available. Compared to some existing algorithms with the similar computation framework, algorithm I can make full use of the potentially linear characteristics of URA＇s error matrix, thus, the calibration precision was obviously enhanced. In algorithm II, the array error matrix was decomposed into two matrix parameters to be optimized. Compared to algorithm I, it can further decrease the number of unknowns and, thereby, yield better estimation accuracy. However, algorithm II was incapable of producing the closed-form solution and the iteration operation was unavoidable. Simulation results validate the excellent performances of the two novel algorithms compared to some existing calibration algorithms.     

超介质串联馈电线性偶极子阵列

基于超介质的相位超前理论,设计了一种新型的串联线性偶极子阵列.该阵列利用负折射指数相移线代替传统一个导波波长(λg)的弯折线进行馈电.其中,NRI相移线采用CPS技术,并通过在主传输线上周期性地加载串联电容和并联电感来实现.研究结果表明:串联馈电线性偶极子天线具有带宽宽、体积小、波束倾斜小、制作简单、易于集成等优点.