摘要：铝离子光钟跃迁谱线的自然线宽为8 mHz,因此,需要用线宽为1 Hz左右的激光探测光钟跃迁谱线。半导体激光器的线宽为500 kHz,长期漂移量为90 MHz/h,为了满足铝离子光谱探测的要求,将激光频率稳定在法布里-珀罗(F-P)腔上。振动噪声为F-P腔的主要噪声之一,为了降低F-P腔的振动敏感性,理论分析了激光频率稳定的F-P腔振动敏感性。通过有限元方法模拟分析了F-P腔的弹性形变与其形状和支撑位置的关系,设计了激光波长为534 nm时激光振动敏感性为0.53 kHz/(m?s^(2))的F-P腔,为实现低振动噪声激光提供了理论依据,在原子钟和精密谱测量领域具有重要的应用价值。

摘要：基于多孔散射介质具有独特的光程增强特性,纳米孔陶瓷材料可以作为一种潜在的微型气体吸收室,应用于可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)气体传感中。为了探索纳米孔陶瓷介质自身物理参数对光程增强特性的影响,采用TDLAS技术开展了纳米孔陶瓷中氧气的吸收光谱测量实验,并研究了陶瓷介质厚度和孔隙率对光程增强系数的影响。实验结果表明,厚度和孔隙率与有效光程增强系数都是正相关的,其中厚度与有效光程增强系数成正比,孔隙率与有效光程增强系数呈指数规律变化,该研究结果为陶瓷介质光程增强机理研究提供了实验依据。因此,优化陶瓷材料的物理参数可以提高其光程增强系数,进而设计一种适用于TDLAS现场检测应用的纳米孔陶瓷微型气室。

摘要：【目的】设计能够快速、低成本、便捷检测农田挥发氨装置。【方法】构建基于二氧化锡(SnO_(2))半导体气体传感器阵列检测系统,并在新鲜空气(氨气质量浓度为0 mg·m^(-3))和氨气质量浓度分别为75.9、151.8、303.6 mg·m^(-3)条件下,以及混合有乙醇的空气、纯乙醇气体(质量浓度为151.8 mg·m^(-3))、混合有氨气的空气和纯氨气气体(质量浓度为151.8 mg·m^(-3))样品下,通过主成分分析法(principal component analysis,PCA)、K-最近邻算法(K-nearest neighbors,KNN)和支持向量机算法(support vector machine,SVM)对多传感器阵列响应稳态阶段和暂态阶段的数据进行分类处理,分析该系统对不同质量浓度氨气和混合气体环境下氨气的区分效果。【结果】该装置能够明显区分不同质量浓度氨气,稳态阶段的主成分1值超过90%。KNN与SVM算法稳态阶段平均准确率超过97%,暂态阶段平均准确率68%,KNN与SVM平均分类准确率为68%。【结论】该多传感器阵列检测系统不需要等待传感器进入稳态阶段便可以读取数据,有助于农田环境中氨气快速和连续检测。

摘要：设计了一种基于嵌入式ARM9的低成本传感平台的粮库粮情智能监测系统,实现储粮温度、湿度和CO2等参数实时采集。采用格拉布斯算法处理剔除区域采样中的粗大误差,然后通过加权融合获得储粮安全数据信息,运用BP神经网络算法对数据进行训练和预测,建立了储粮安全级别霉变模型。研究结果表明,粮库内外气体环境差值作为粮情判定因子,系统预测的最大绝对误差为0.02,最大相对误差为5.56%,有效地降低了外界环境对粮情判定带来的影响。

摘要：设计了一种基于纳米颗粒的光纤表面等离子体共振传感器,该传感器由包裹金膜的光纤和金纳米颗粒组成,纳米耦联金膜后形成纳米量级的局域结构,位于纳米颗粒极化方向的电场强度明显增强,并对外界环境折射率的变化敏感。论文以塑料包层光纤为基底对传感器结构进行了验证,通过将去包层的光纤表面巯基化,游离态的金纳米粒子很容易自组装在光纤表面上,形成表面等离子共振传感器纳米涂层,粒径为10 nm的金颗粒在0~5 mmol·L-1浓度变化中,传感器光谱共振峰移动10 nm,传感器对折射率变化的平均灵敏度在2000 nm·RIU-1。将传感器用于植物激素脱落酸的浓度检测,试验结果表明,使用核酸适配体功能化的金纳米粒子后,低浓度的植物激素脱落酸分子可以特异性地结合核酸适配体,共振峰位置在0.1~1.6μmol·L-1的浓度变化中移动了3nm,分辨率为0.535μmol·nm-1。这种纳米颗粒光纤表面等离子共振传感方式具有制备方法简单和灵敏度高的特点,可以在其他生物小分子的微量检测中发挥作用。

摘要：土壤硝态氮反映土壤短期氮素供应水平,实时了解土壤硝态氮的含量为精准农业和农业面源污染防控提供支撑,因此,在线实时检测土壤硝态氮方法突破就显得十分迫切。土壤硝态氮中的硝酸根离子在土壤中的高水溶性和流动性为全固态硝酸根离子选择电极高敏感检测土壤中硝态氮提供了条件,固态硝态氮离子选择电极的离子选择膜反应硝酸根离子在被测溶液中的浓度。采用全固态硝酸根离子选择电极ELIT NO_(3)^(-),且与温度电极和pH电极融合组成电极阵列对土壤饱和溶液中的硝酸根离子进行检测。设计了高输入阻抗运算放大电路对电极信号进行采集,并通过微处理控制蠕动泵完成土壤硝态氮待测溶液连续流动测定及实时传输结果。实验结果表明,电极响应时间≤15 s,斜率-51.63 mV/decade,线性范围10^(-5)~10^(-2.2) mol/L,最低检测限10^(-5.23) mol/L。相对标准差在0.78%~4.5%,加标回收率均在90.0%~110%。与紫外可见分光光度法测试结果相比,相关系数(R^(2))为0.9952,为土壤硝态氮在现场检测奠定技术基础。