摘要：利用氮化铝薄膜压电微机械换能器(PMUT)的生物兼容和CMOS电路兼容特性,提出了一种基于上述换能器阵列的声学无线能量传输方法。为了得到最佳的输出性能,对PMUT的结构进行了优化设计,采用派瑞林封装保护PMUT的空腔和表面结构,分析了PMUT在不同介质中的电学和频率性能,采用高密度并联阵列降低器件阻抗、提高了总输出电流,对PMUT及其应用电路进行了设计与仿真。PMUT在压电薄膜层与钼底电极厚度比在2∶3至1∶2,顶电极与空腔半径比为0.7时获得最大输出性能,当空腔半径控制在35μm至43μm时,PMUT在水中的谐振频率约为2 MHz。本研究为设计高灵敏度、小型化、无毒无铅的无线能量传输系统提供了一种高集成度、高生物兼容的解决方案。

摘要：作为生活中最常见的液体,液态水在学术研究中具有重要的地位。但由于水对太赫兹辐射具有极大的吸收系数,长期以来它并不被视为一种合适的太赫兹辐射源。不过近年来已经有研究团队在实验上证实了飞秒激光激励液态水产生太赫兹波的可行性,并且针对这一现象机制的相关理论模型也已被提出。由此可见,对该领域的现有研究成果进行总结,对水乃至其他液体作为辐射源产生太赫兹波的研究是具有重要意义的。对液态水中太赫兹波产生这一研究领域近些年的发展进行概述,包括两种不同的液态水辐射源系统方案的实验设计、与产生的太赫兹波能量有关的因素、相关理论模型的设计思路。最后结合自身理解与当前的研究成果,对这一领域的未来发展方向进行展望。

摘要：研究蛋白质酶促水解制备生物活性多肽的反应机理与动力学行为,并建模表征不同反应机制的酶解曲线.基于对不同实验条件下反应时程特性的分析,以经典的米氏方程为理论基础,提出了同时考虑蛋白质单底物水解、蛋白酶失活以及底物或产物抑制因素的机理模型,并构建了指数形式动力学方程dh/dt=aexp(-bh),其中参数a和b对于不同反应机理具有不同的表达形式和确定的数值结果.对于牛血清白蛋白(BSA)-胰蛋白酶(trypsin)模型体系,经实验拟合平均相对误差为4.73%,并求得该体系相应热力学和动力学常数:Km=0.074 8 g/L,Ks=7.961 g/L,Kd=9.358min-1,k2=38.439 min-1,Ea=64.826 kJ/mol,Ed=80.031 kJ/mol.所建整套模型可用于蛋白质酶解反应过程的模拟、热动力学常数的计算和生物反应器的优化设计.

摘要：针对笑气(N_(2)O)等气态物质的滥用,基于量子级联激光器与波长调制技术相结合的检测方法,可以对吸食人员呼出笑气浓度进行检测,实现吸食人员的现场快速鉴定。针对检测过程中激光器光强抖动带来的测量误差,提出一种适用于痕量N_(2)O气体检测中数字锁相放大器的设计。该锁相放大器中集成了激光器光强调制模块,当碲镉汞探测器接收到吸收后的光强信号后,同时在FPGA中进行一次和二次谐波的解调,并对二次谐波进行归一化处理,避免光强抖动对测量的影响。使用该锁相放大器对检测系统的性能进行评估,通过质量流量控制器配置不同浓度N_(2)O气体,当激光器调制频率为5kHz,测得归一化二次谐波峰值平均值与N_(2)O气体浓度值之间的线性拟合度为0.992 1。使用Allan方差对检测系统的检出限进行评估,当系统的积分时间为0.1 s时,N_(2)O气体的检出限为17.7×10^(-9);积分时间为6.3 s时,N_(2)O气体的检出限达到最低为8.9×10^(-9)。该锁相放大器具有集成度高、检测速度快、信噪比高等优点,适用于痕量N_(2)O气体的现场快速检测。

摘要：通过理论推导并结合工程实践,分析了Laplacian电极的各个参数对电极性能以及测量精度的影响,指出了一些设计中必须遵循的原则。并在此基础上,提出了一套基于误差分析和放大器噪声水平的参数评估标准。还特别指出,在工程计算中,取圆环电极的内径作为Laplacian电极的有效半径更有利于减小误差。同时,在被测信号过于微弱的情况下,可以适当增加电极的有效半径,以提高信噪比。

摘要：基于对实验桥墩应变点分布的有限元法分析,设计了相适应的光纤Bragg光栅(FBG)传感网络。传感网络根据土层结构分10层布置,每层包括8个FBG应变传感器和1个温度补偿器。对桥墩进行自平衡静载荷实验,分12次完成,每次加载2350kN并持续2h,FBG传感网络实时监测不同载荷下桥墩桩结构的应变分布。监测结果表明:与传统的载荷-位移(Q-S)曲线方法相比,FBG传感网络在桥墩承载实验中能全程反映整体桩结构的变化,实现对桥梁的健康安全检测。

摘要：设计了超声频率为20,kHz的激励破碎制粒装置,利用该装置制备了海藻酸微球.基于FLUNET软件中的流体体积函数,建立了低频超声激励下射流破碎的计算模型,研究了射流速度、激励幅度和激励频率对射流破碎过程的影响.实验结果与模拟结果较吻合,验证了所建立的计算模型的有效性和合理性,为进一步研究低频超声扰动下射流破碎法制粒过程奠定了理论基础.

摘要：电磁波传播过程中的等离子诱导透明效应以其强烈的色散特性在慢光器件、光动态存储器件、高灵敏度传感器等方面有着广泛的应用前景,而亚波长周期超表面成为了实现此效应常用的手段之一。如何有效调控由亚波长周期超表面与外场相互作用而产生的等离子诱导透明效应则成为了研究的热点。采用太赫兹时域光谱技术对放置在平行平板波导中的等离子诱导透明超表面进行了系统研究。在外部横电模式的激励下,通过改变超表面的结构参数,在理论和实验上实现了基于平行平板波导-超表面系统的等离子诱导透明效应的有效调控。另外,还通过表面电流和电场绝对值分布的模拟对等离子诱导透明效应调控背后的机制进行了探究。所得结果可以为基于等离子诱导透明效应的可调控电磁器件的设计提供一种新的思路。

摘要：人体运动时肌肉活动模式的了解与掌握对运动障碍患者的康复治疗有重要的指导意义.该文利用负荷作用下手臂运动时产生的表面肌电信号(EMG),结合三维运动测量系统,提取肌电信号随负荷和运动方向变化的时域和非线性特征值,以探究负荷对手臂肌肉运动取向的影响.以正常人右侧手臂为实验对象,研究结果发现手臂肌肉在运动时均存在一定的角度取向,且随着负荷的增加,各肌肉角度取向有规律性的偏转.在手臂运动障碍患者的康复治疗中,可据此设计特定动作来训练病人手臂指定肌肉的适应力.

摘要：针对光电伺服转台在目标搜索、瞄准时出现角度跟踪误差较大、爬行、抖振等问题,本文结合反步法、自适应滑模、 LuGre模型的优势,提出了一种反步自适应积分滑模摩擦补偿控制策略。首先根据光电伺服转台工作环境复杂多变的特点,引入环境因子,建立了改进的LuGre模型,然后在李雅普诺夫框架下分步设计子系统与控制律。引入多个自适应律消除参数不确定对系统的影响,采用双非线性摩擦观测器进行摩擦扰动补偿,采用积分滑模增强系统鲁棒性并减小系统稳态误差。由李雅普诺夫定理证明可知系统全局稳定。仿真结果表明,这种新型控制策略能有效抑制摩擦扰动,提高系统角度跟踪精度,可以满足光电伺服转台的高精度跟踪控制的要求。