基于微电极阵列和无线传感器网络的水环境重金属检测系统研究

为对区域水环境中重金属进行有效检测,提出了一种基于微电极阵列和无线传感器网络的重金属现场检测技术。为此,提出了一种带状微电极阵列芯片,用于锌、铅、铜等三种重金属离子的测量;基于带状微电极阵列芯片,开发了自动化的水环境重金属现场检测仪器;多台仪器通过802.11 b/g无线协议组成无线传感器网络,对区域水环境中的重金属含量进行检测。在实验室通过重金属标准溶液对仪器性能进行验证,表明仪器具有较好的精确度;在自然水域进行了传输距离、无线组网测试;完成了自然水域样品重金属浓度检测,并同原子吸收法进行了对比验证。     

基于时域有限差分网格生成改进算法的混响室简便计算方法

为解决时域有限差分(FDTD)方法中零厚度平面的剖分问题,实现对有损混响室的快速简便数值计算,提出了一种基于三角面元的FDTD网格剖分改进算法,并将混响室的缝隙泄露、趋肤效应等导致的损耗等效为混响室内空间介质损耗,将混响室内搅拌器与腔体壁均等价为无厚度的理想电导体,结合FDTD网格剖分算法建立有损混响室简便模型,采用三维旋转矩阵实现搅拌器的步进。从混响室的储能和统计均匀特性着手,对仿真和实测得到的归一化场强和品质因数进行对比,并采用Kolmogorov-Smirnov(KS)检验的方法考察仿真结果、实测结果与其相应的理论值的归一化电场强度累积分布函数(CDF)曲线拟合度,检验结果均接受了原假设,且大部分P值均高于0.5,验证了所建简化混响室模型的正确性。     

斜向通道地表雷电电磁脉冲场分布规律研究

通过分解电流微元偶极子并求解Maxwell方程组,得到了斜向通道雷电电磁脉冲(Lightning Electromagnetic Pulse,LMEP)场解析表达式;基于此斜向通道模型,研究了不同方位角和回击速度时的雷电电磁场分布规律.结果显示：近场区电场分量随方位角的变化规律要受到放电通道倾斜程度的影响,但是其他场区的电场分量和任意场区的磁场分量初始峰值均会随方位角的增加而减小;当回击速度改变时近场区电磁场分布规律保持不变,但在中间场和远场区电磁场初始峰值将随回击速度的增大而增大.     

基于渗流-侵蚀理论的岩溶充填介质注浆加固效果评价

岩溶充填介质渗透失稳是地下工程突水涌泥灾害的主要类型之一,对其注浆加固效果的科学评价是保证地下工程施工安全的重要前提。基于自主研发的大型三轴渗流–注浆多功能试验平台,围绕影响注浆加固效果的关键因素:介质初始孔隙度与注浆压力,分别对注浆前、后充填介质开展变质量渗流试验,通过监测渗流演化过程中介质孔隙度、涌水速率的变化,系统分析注浆前、后充填介质渗透系数的降幅、各渗流阶段的演化特征以及流态转换临界时间点的延迟幅度,对不同充填状态的充填介质在特定注浆参数下的加固效果进行定量分析。试验发现:注浆提高了溶腔充填介质的抗渗流稳定性,延缓了孔隙度的快速演化,推迟了"突水"爆发阶段的出现时间,更系统地证实了渗流失稳"三阶段"演化模型的合理性;基于该试验结果建立的渗流转换临界点Ⅰ,Ⅱ的延迟时间与注浆压力、试样初始孔隙度的回归方程,不仅定量描述了注浆对各渗流演化阶段的影响,而且为岩溶隧道注浆加固效果评价提供新角度。     

基于光电复合传感器的重金属原位监测系统嵌入式软件设计

针对水环境重金属监测仪器,设计了一种智能化嵌入式软件。该仪器采用光电复合传感器芯片,包括微阵列电化学传感器和光电位寻址传感器。仪器设计了可靠稳定的通信机制与上位机进行人机交互,仪器具有智能化自检功能,能够及时反馈传感器的故障信息。在检测过程中具有自动量程功能,能够最大发挥硬件优势,同时具有误差补偿和电路异常的检测机制。仪器具有高稳定性、自动化检测的特点,并完成了在野外无人值守的条件下的检测任务。     

强流脉冲电子束作用下TiCN涂层微观结构变化与性能研究北大核心CSCD

采用化学气相沉积(CVD)技术在硬质合金基体表面制备TiCN涂层,随后利用强流脉冲电子束(HCPEB)对TiCN涂层表面进行辐照处理。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等仪器观察了HCPEB辐照前后TiCN涂层的微观结构变化,并对比分析了其显微硬度和耐磨性能。结果表明:HCPEB辐照前后TiCN涂层的相组成保持不变,但相衍射峰的位置发生偏移且有所宽化,表明涂层晶粒细化,同时涂层内部应力状态发生改变;辐照后涂层表面粗大的晶粒消失,涂层变得光滑平整;随着辐照次数的增加,涂层的厚度逐渐减小。显微硬度和摩擦磨损试验结果表明,HCPEB辐照显著增加了TiCN涂层的表面显微硬度,其耐磨性能得到显著提升。涂层表面粗糙颗粒的消除、涂层晶粒细化、高密度晶体缺陷的形成以及涂层内部残余应力的改变是HCPEB辐照TiCN涂层性能改善的主要原因。     

利用Matlab编程实现数字示波器专用功能的开发

介绍利用X-Stream和Matlab编程对数字示波器测量与数据处理功能进行扩展的一种方法。X-Stream保证数字示波器在进行复杂的波形测量的同时进行大量数据的传输,Matlab为数据处理提供了丰富的函数功能,将二者结合开发了用于声发射源定位的专用示波器功能模块,介绍了软件的编程和测试结果。利用这一功能,示波器可对测量数据进行特征提取,并实时显示声发射源位置。     

不同蠕化率的蠕墨铸铁滚动磨损性能研究

采用M-2000型摩擦磨损试验机,对不同蠕化率的蠕墨铸铁、灰铸铁和球墨铸铁在相同条件下进行滚动磨损试验,对比分析了蠕墨铸铁表面磨损形貌及其滚动磨损机理。结果表明,随着蠕化率的提高,蠕墨铸铁中石墨尺寸减小、分布更加均匀化,其硬度和耐磨性能呈下降趋势。蠕墨铸铁滚动磨损机理以表面疲劳磨损和剥层损伤为主,磨损表面出现层状结构剥落后留下的凹坑。蠕铁中石墨虽然具有自润滑作用,但是因其本身硬度较低,在循环接触应力下破碎,成为表面疲劳的裂纹源,反而加剧了磨损。蠕墨铸铁滚动磨损性能接近球墨铸铁,而优于灰铸铁。     

基于智能电子鼻的冰箱冷藏食品新鲜度原位检测技术

为了满足人们对冰箱内食品新鲜度、营养以及安全食品的需求,通过智能电子鼻来检测冰箱冷藏室(4℃)内存储的食品新鲜程度,用于食品检测的电子鼻系统主要由气体传感器阵列和食品新鲜度识别算法组成,可以记录食物不同新鲜度的气味特征? 传感器阵列由金属氧化物半导体传感器构成,可以实时记录冰箱中食品的气味变化,同时采用模式识别算法 对食品新鲜程度作出新鲜、次新鲜和腐败的区分。针对冰箱中存储的肉类、蔬菜和水果,进行了多种食品实验测试。实验结果表明,开发的电子鼻系统对冰箱内的食品新鲜度变化具有良好的灵敏度。因此,采用电子鼻获取食品的气味变化是一种无 损、低成本的检测手段,该技术可以做到实时检测冰箱中食品的新鲜度。     

基于EDTA蚀刻的CdTe/CdS量子点荧光探针 检测水环境中痕量镉离子

设计了一种基于乙二胺四乙酸(EDTA)蚀刻的“关－开”模式的CdTe/CdS核壳量子点(QDs)的荧光传感器,具有高灵敏,高选择性,快速检测水环境中痕量Cd2+的优点,EDTA通过在 CdTe/CdS QDs表面进行化学蚀刻,使CdTe/CdS QDs表面的Cd2+流失而和EDTA络合,在QDs表面形成空穴,得到特定的Cd2+识别位点,从而导致荧光猝灭,Cd2+的引入可以选择性的识别这些位点,使得EDTA-QDs体系的荧光恢复。在优化的工作条件下,该荧光传感器的线性响应范围为10μg/L~ 200μg/L和300μg/L~1000μg/L,实现了Cd2+在较大范围的测定要求,线性相关系数分别为0.997、0.985,检出限为0.22μg/L(0.002μmol/L),达到了国家二类水质标准(GB/T 14848-93)对Cd2+的检出限要求。此外,该荧光传感器对其他干扰离子的选择性优于1％,在实际水样检测中具有良好的实用性。