采用激光粉末床熔化（LPBF）工艺制备TiB₂质量分数为7%的原位自生7050铝基复合材料，研究了沉积态及热处理（在475 ℃的条件下固溶处理1 h后，再在120 ℃的条件下时效处理12 h）后TiB₂/7050复合材料的微观组织和室温拉伸性能的变化。结果表明：纳米量级尺寸TiB₂颗粒的加入能显著抑制LPBF成形7050铝合金裂纹的产生，且采用LPBF工艺制备的TiB₂/7050复合材料表现出较好的成形性。在激光功率为240 W、扫描速度为450 mm/s及扫描间距为75 μm的工艺参数组合下，沉积态TiB₂/7050复合材料的最大抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为（282±4）MPa、（246±4）MPa和（2.5±0.2）%；热处理后，TiB₂/7050复合材料的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到（346±5）MPa、（289±5）MPa和（4±0.2）%。此结果接近现有文献报道的第二相颗粒增强7050铝合金的力学性能，并进一步降低了粉末制备成本。采用LPBF工艺制备的TiB₂/7050复合材料的主要强化机制是析出相强化、位错强化、晶界强化及TiB₂和第二相颗粒带来的Orowan强化，热处理后获得较好的综合室温拉伸性能。

基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术、波长调制技术和 二次谐波检测方法,利用CO和CO2在1579 nm处的泛频吸收特征,结合改造后的单孔道吸烟机,建立了卷烟主流烟气逐口检测系统。 实验结果表明:气体浓度与其二次谐波强度的线性度较好,系统响应速度较快,精度能达到检测要求, 逐口检测稳定性、重复性和灵敏度均较好。同类型卷烟主流烟气中CO、CO2的逐口释放量除第1口之外, 均呈递增趋势,CO2的逐口释放量和递增速率均比CO的大,且不同类型的卷烟遵循相同的规律。 所建系统具有检测速度快、时间分辨率高、结构简单等优势,在卷烟烟气有害物质的快速检测领域具有较好的应用前景。

组织固有荧光光谱定义为未受生物组织吸收、 散射作用影响的荧光光谱, 能够直接反映组织微观结构和生物化学性质信息。 为了减少吸收和散射特性对组织荧光光谱的干扰, 从实测的组织荧光光谱中复原更能反映组织荧光特性的组织固有荧光光谱, 搭建了基于光纤探头的组织光谱测量系统, 实现生物组织相同位置处的荧光光谱和漫反射光谱测量。 提出运用扩散理论从实测的漫反射光谱中提取组织生理参数, 包括组织中血液体积分数、 血氧饱和度、 黑色素含量以及波长500 nm处约化散射系数和瑞利散射在总散射中的比例, 进而计算可见波段范围内的组织光学参数； 然后, 根据组织光学参数和实测的漫反射光谱, 从实测的荧光光谱中复原得到组织固有荧光光谱。 进行临床试验验证, 采集受试者皮肤组织荧光光谱与组织漫反射光谱, 并复原皮肤固有荧光光谱。 通过复原得到的固有荧光光谱反映人体皮肤糖基化终产物积聚量, 并最终用于糖尿病无创筛查。 结果显示, 分别使用实测的荧光光谱和复原得到的固有荧光光谱用于糖尿病筛查时, 在特异性水平同为75%时, 敏感性分别为69%和90%。

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术结合波长调制光谱(WMS)技术是用于痕量气体检测的重要技术手段。 通过锁相放大器进行谐波检测, 对解调得到的二次谐波信号进行分析可获得气体吸收的信息。 但由于二次谐波信号受到噪声的影响, 降低了检测系统的精度和稳定性。 为了提高TDLAS检测系统的信噪比(SNR), 提出了一种基于Gabor变换对二次谐波信号进行数字滤波降噪的方法。 以CH4在1 653.72 nm处的吸收光谱为例, 通过仿真和实验对该降噪方法的有效性进行了验证。 仿真结果表明, 通过Gabor变换对信噪比为0dB的二次谐波信号进行处理后, 系统的信噪比可提高15.73 dB。 实验结果表明, 基于Gabor变换进行降噪处理后, CH4浓度在0.001%～0.02%区间内与二次谐波峰值的线性相关系数r达到了0.996 59, 且系统的检测精度和稳定性明显提高。

为减少吸收和散射对生物组织荧光光谱的干扰，使用蒙特卡罗（MC）方法模拟不同光学参数下的生物组织荧光和漫反射光，提出基于组织漫反射光谱的荧光复原方法。将复原算法中的经验参数编码为解空间中的一个粒子，以组织荧光临床应用效果作为适应值，构建粒子群优化（PSO）算法实现经验参数优化。利用已建立的用于糖尿病无创筛查的组织光谱测量系统，收集327例受试者的皮肤组织荧光光谱和漫反射光谱，使用基于PSO的组织荧光复原算法进行光谱复原。以复原前、后的组织荧光光谱强度作为输入变量进行受试者工作特性（ROC）曲线分析，观察其在糖尿病筛查中的应用价值。结果显示，采用复原前的组织荧光光谱作为输入变量用于糖尿病筛查时，ROC曲线覆盖面积为0.54，最佳诊断点对应的敏感性为32%、特异性为76%；以复原后的组织荧光光谱作为输入变量时，ROC曲线覆盖面积为0.86，最佳诊断点对应的敏感性和特异性分别为72%、86%。上述结果表明，使用基于PSO的组织固有荧光光谱复原算法能有效提高组织荧光光谱的临床应用价值。

卷烟烟气的快速、 实时分析对于研究卷烟烟气在抽吸过程中的逐口传递规律, 探究吸烟与健康的关系具有十分重要的意义。 为准确分析卷烟烟气中CH4的逐口释放特征, 基于TDLAS技术, 结合改造后的商用单孔道吸烟机, 建立了卷烟烟气在线分析系统。 以装有CH4(体积分数为0.4‰)的集气袋模拟卷烟, 验证了本系统的逐口稳定性, 二次谐波峰值稳定在1.39附近。 利用该系统, 选择中心波长在1653.72 nm的半导体激光器对四种品牌卷烟烟气中的CH4进行了逐口在线分析。 实验结果表明, 卷烟烟气中CH4的含量随着抽吸口数的增加而增加。 烤烟型卷烟的总量和逐口含量均明显大于混合型卷烟, 烤烟型和混合型卷烟分别在400～900和200～600 ppm范围内逐口递增。 同时不同类型烤烟型卷烟烟气中CH4的总量和逐口含量也有差别。 与传统的逐口分析方法相比, 本系统抗干扰能力强, 能够有效避免烟气中其他气体干扰, 并且可在卷烟抽吸间隔完成逐口检测, 无需样品前处理, 大大提高了检测效率。 该技术在卷烟烟气的逐口在线检测方面具有较好应用前景。

研究高通量微流控荧光定量聚合酶链反应(PCR)激发光非均匀性问题对提高DNA浓度 定量结果的精度具有重要意义。 根据荧光定量PCR的原理,分析了激发光非均匀性对循环阈值(Ct)测量精度的影响,给出了激发光非均 匀性引起Ct值测量偏差的表达式,确定了激发光强度标准偏差应小于11.56%的要求。根据微流控芯片结 构特点及激发光均匀性要求,设计了基于光棒的匀光光路用于解决激发光照度非均匀性问题。模拟及实 验所得到的激发光照度的相对标准偏差分别为3.10%、6.01%,二者均小于11.56%。所设计匀光光路能够 满足高通量微流控荧光定量PCR的要求。

微流控荧光PCR产物在高分辨率熔解(HRM)曲线分析的过程中,随着DNA的解链荧光强度发生突变,而能否检测到该突变点则依赖于温控的精度。提 出了多阈值PID算法,设计了一种适用于高分辨率熔解曲线分析的FPGA温度控制系统。根据测得温度值与设定值之间的差异,改变FPGA电路系 统输出的脉冲宽度调制(pulse width modulation, PWM)波占空比和算法的调节频率实现对温度的准确控制。经过温度标定后,系统温度控制精度优于0.1℃,分辨率达到±0.01℃。HRM分析 实验结果表明,本方法成功地辨别出了DNA序列的单碱基差异,温度控制系统达到了设计的要求。

组织荧光光谱技术可用来定量测量组织生物化学性质及组织结构的变化,进而实现疾病早期诊断.为提高组织荧光光谱检测的准确性,提出了组织荧光光谱检测系统校准流程及具体实现方法,包括激发光强校准、传输光路传光效率校准、探测模块波长校准和非线性校准、系统光谱响应校准、暗背景扣除、光谱平滑.搭建三套组织荧光光谱检测系统,并分别对荧光标准板和人体皮肤组织进行实验测试,结果显示未校准时三套系统对同一荧光板和同一受试者的荧光强度测量结果变异系数分别为7.4%和10.4%,校准后变异系数分别为0.9%和2.0%.

基于常温反应磁控溅射和热处理工艺, 在硅片(100)衬底上, 制备出了具有相变特性的二氧化钒(VO2)薄膜, 采用XRD、SEM对薄膜的物相结构、表面形貌进行了表征。热处理后, 薄膜晶粒开始生长, 在[2θ=]27.9°、37.1°、42.3°分别出现了VO2的(011)、(200)、(210)衍射峰, 薄膜形貌均匀致密。对薄膜的方块电阻进行了变温测试, 相变前后薄膜电阻突变量达三个数量级, 具有很好的半导体-金属相变特性。文中还对VO2薄膜在伪装领域的应用前景进行了分析。