近红外无创血糖测量中径向基准位置的模拟及验证

利用近红外光谱进行无创血糖检测时,人体自身状况的变化对测量结果的准确性造成非常大的影响.浮动基准法意在测量血糖的过程中寻找一个径向基准点,在这一位置处的漫反射光对葡萄糖浓度的变化不敏感,可以作为内部基准来消除各种背景变化的干扰.以intralipid溶液作为人体组织模拟液,用蒙特卡罗方法以及实验验证了径向基准位置的存在,并研究了不同光学参数对它的影响.模拟结果表明,1300nm波长下径向基准位置距光源1mm,且生物组织的散射特性对它的影响比吸收特性明显;设计的双光纤连续移动测量样品漫反射光能量的实验确认了模拟结果的正确性,证明了径向基准位置的存在.     

牛乳主要成分浓度超声快速检测技术

研究了应用超声参量和电学参量相结合,检测牛乳中主要成分浓度的理论基础和实现方法。重点讨论了牛乳超声特性参量测量方法,同时对构成测量系统必不可少的预测模型的建立方法进行了介绍,最后将超声法与参考法进行了比对。结果表明,超声法测量具有稳、准、快的特点。测量重复性变异系数(CV)优于0.02,测量相对精度小于2%,每个试样测量仅需30s,完全能够满足实际测量的需要。这一研究为乳品的无损、快速检测提供一种新的方法。     

用于微流体驱动用的微型文氏管的结构优化

为了给组织液的透皮抽取提供负压值,本文研究了结构简单、加工方便的PDMS微型文氏管的优化设计．首先理论推导了文氏管的结构参数对输出负压的影响规律,然后采用Fluent进行模拟计算,接着用模塑法设计加工了PDMS文氏管,并搭建了文氏管输出负压的检测系统,最后对实验结果进行分析讨论．通过对比测量,给出了适用于本文的微型化文氏管结构,即喉管长×宽×高为6mm×0．25mm×0．25mm、收缩角30°、扩散角30°．本文设计加工的文氏管在220kPa的正压下可输出87kPa的负压,提高了组织液透皮抽取的效率．该微型文氏管同以往的真空发生装置相比既能满足系统小型化和集成化要求,又能在相对较小的输入压强下,为组织液透皮抽取提供足够高的真空负压输出,为驱动微管路内流体输运提供足够大的抽取速率．     

利用热敏电阻精确测量DFB激光器动态结温度

半导体激光器结温度的测量对于其温度控制和特性研究非常重要。基于对激光器的结构和热电等效模型的研究,建立半导体激光器组件中激光器芯片和热敏电阻的数学模型,利用热敏电阻实时监测激光器在热动态过程中的结温度。以气体吸收谱线的波长验证了模型的正确性,实现激光器结温度预测不确定度约为0.01 K。还利用此方法测量了电流调谐过程中动态结温度,在一个锯齿电流扫描周期内结温度变化量为0.044 K。基于热敏电阻预测激光器结温度无需附加额外测量装置,其精度不受环境温度和TEC电流的影响,适合于原位、在线激光系统,也可应用于激光器组件热学性能的研究。     

牛奶主要成分含量近红外光谱快速测量法

本文研究了采用近红外光谱技术检测牛奶中主要成分含量的方法。讨论了采用偏最小二乘法（PLS）建立校正模型过程中数字滤波预处理方法以及利用遗传算法优选波段。牛奶中的脂肪、蛋白质、乳糖等成分含量的测定结果为RMSEP：0．1－0．2g/dl，测量值与浓度参考值具有良好的相关性（相关系数大于0．9），测量重复性变异系数（CV）优于0．02。结果表明，近红外光谱方法可以满足牛奶主要成分的实际测量要求。这些实验研究将为食品的无损、快速检测提供一种新的方法。     

基于微流体技术的组织液透皮抽取装置

为了在连续血糖监测中实现微量组织液的透皮抽取和收集,采用微流体技术,利用聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)设计加工了组织液透皮抽取装置.首先,采用模塑法加工得到组成装置的4层PDMS.接着,采用氧等离子体键合方法键合PDMS获得能够产生真空负压的文氏管,用于注入生理盐水、抽取组织液和收...     

漫反射光谱测量压力作用下皮肤组织中水含量变化

在体漫反射光谱测量中常采用接触式测量方式,光纤测头压力对测量精度有很大影响.本文基于生物组织固液两相模型,研究了光纤测头压力作用下组织形变和成分变化机理.分别测量生物组织随压力大小和作用时间变化的漫反射光谱,并进行二阶导数处理,根据1 160 nm和1 220 nm两个波长吸收峰变化,得到生物组织中自由水和结合水含量改变,从而得到组织形变过程.实验结果表明,生物组织中的自由水和结合水体积变化与压力大小以及作用时间呈非线性关系,并与生物组织生理状态密切相关.在体光谱测量中应控制光纤测头压力小于200 kPa,以避免组织中结合水转化成自由水.本文的研究结果为漫反射光谱测量部位和测量策略选择提供了参考.     

利用二次曲线拟合的CCD图像亚像素提取算法

在图像测量系统中，测量系统的精度与边缘提取的精度成正比关系，普通算法的精度为像素级，现在最常用的亚像素算法是重心法。本文提出了一种利用二次曲线拟合方法的亚像素边缘提取算法，介绍了算法的推导过程，并给出了实验结果。     

集成光学非球面消球差双凸波导透镜的研制

针对微透镜制作采用的球透镜研磨,多组分玻璃基板离子交换,结晶化玻璃基板光热法,本文提出非球匠消球差双凸波导透镜设计、制备及参数测试方法.该方法根据集成光学原理,研制了一种非球面消球差双凸波哥透镜.该透镜数值孔径大,放大倍数高,接近衍射极限,采用光刻、复制工艺,结构简单,一致性好.实验结幂表明,NA=0.35,β=6.932,光强分布与理论值一致,达到设计要求.