1 青岛农业大学化学与药学院, 山东 青岛 266109
2 青岛农业大学草业学院, 山东 青岛 266109
农药残留污染使得食品安全获得广泛关注, 发展快速准确和高灵敏的农药残留检测新方法, 具有一定的理论和实际意义。 利用金纳米在聚集和分散状态下, 等离子吸收光谱的变化以及荧光分子罗丹明110与金纳米吸收光谱产生内滤效应, 设计了比色和荧光双模式光学传感器用于农药残留的高灵敏检测。 采用柠檬酸盐还原法合成直径约13 nm表面带有负电荷的金纳米粒子, 在水溶液中呈分散状态, 呈酒红色, 溶液的最大吸收波长在520 nm处。 农药分子可与金纳米通过形成Au-N或者Au-O配位键而结合, 导致分散的金纳米在农药分子诱导作用下发生聚集, 溶液颜色逐渐由酒红色变为蓝紫色, 520 nm处的吸光度逐渐降低, 根据溶液吸光度的变化即可实现农药含量的测定。 溶液颜色的显著变色即便裸眼也可以观察, 该检测方式具有简便、 快速和成本低的优势。 尽管单一的比色检测模式简单, 但存在假阳性的可能。 为进一步验证结果的准确性, 同时提高检测的灵敏度, 在金纳米溶胶中引入带正电的荧光染料罗丹明110, 其吸附在带负电荷的金纳米表面, 此时金纳米在溶胶仍处于良好的分散状态。 由于罗丹明110的荧光光谱与金纳米的吸收光谱重叠, 即二者发生了荧光的内滤效应, 此时溶液的荧光强度很弱, 甚至不发射荧光。 一旦溶液中存在农药分子, 与金纳米表面的荧光染料竞争吸附, 从而诱导金纳米聚集, 溶液由酒红色变为蓝紫色, 同时释放到溶液中的罗丹明110分子的荧光得以恢复, 根据溶液吸光度和荧光强度变化实现对目标物的比色和荧光双模式检测。 以辛硫磷为模型分子, 测试该传感器的各项性能, 比色法和荧光法的检出限分别为15.0和4.0 nmol·L-1, 实际样品测试结果表明, 该传感器在食品安全检测中具有一定的应用潜力。
比色法 荧光法 双模式 农药残留 传感器 Colorimetry Fluorescence Dual-modes Pesticide residue Sensor 光谱学与光谱分析
2023, 43(9): 2785
1 沈阳航空航天大学航空发动机学院, 辽宁 沈阳 110136
2 大连民族大学机电工程学院, 辽宁 大连 116605
对未燃烧的可燃混合气体进行DBD放电, 放电后会产生大量的活性粒子, 这些活性粒子可以辅助气体燃烧, 达到提高燃料燃烧利用率等目的。 以DBD激励氩气、 甲烷、 空气产生的自由基(CH基和OH基)等强化燃烧的关键活性粒子为探索对象, 研究DBD放电激励甲烷对滑动弧火焰的影响。 为此, 采用自主设计的DBD-滑动弧双模式等离子体激励器, 利用同轴介质阻挡放电结构对氩气、 甲烷、 空气混合气进行放电激励, 将激励后的氩气、 甲烷、 空气混合气通入滑动弧端进行点火。 固定氩气流量不变, 调整空气流量为4.76 L·min-1, 并加入甲烷0.5 L·min-1, 保证进气通道内氩气与空气-甲烷的气体体积流量比达到Ar∶(CH4+Air)=1∶30, 其中空气、 甲烷这两种气体达到了化学燃烧当量比φ=1, 氩气、 甲烷、 甲烷混合气体能实现均匀而稳定的放电并燃烧。 DBD段放电电压在15~20 kV范围变化, 放电频率在6~10 kHz范围变化, 滑动弧段的电压和频率分别保持4 kV与10 kHz恒定, 通过改变DBD段放电电压和放电频率, 用高速光纤光谱仪检测滑动弧火焰中自由基种类及其光谱强度, 分析放电参数激励甲烷对火焰中自由基(CH基和OH基)的影响。 结果表明, DBD段放电电压及放电频率的增加可以促进火焰内部的偶联反应发生, 可有效提升甲烷滑动弧火焰内部的活性粒子含量, 其中OH基团、 CH基团在燃烧链式化学反应进程中发挥着较为重要的作用。 甲烷经过DBD激励后, 随放电电压和频率的增加, 火焰中OH基、 CH基等主要活性粒子都随之增加。 DBD放电后, 活性粒子的光谱强度增大, 特征谱线比单模式更加明显; 甲烷经过DBD激励后, 火焰组成发生了变化, 滑动弧段出口处甲烷燃烧反应更加充分, 火焰温度越高越容易产生OH基。 与单模式滑动弧相比, 双模式放电可有效促进火焰内部的链式化学反应进程, 促进燃料燃烧。
双模式放电 滑动弧放电 介质阻挡放电 火焰光谱 等离子体 Dual mode discharge Gliding arc discharge Dielectric barrier discharge Flame spectrum Plasma 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2007
西安邮电大学电子工程学院，陕西 西安 710121
大功率光源和高灵敏度探测器的带宽限制及海水信道多径效应引起的信号码间干扰严重影响了水下无线光通信（UWOC）系统的性能。针对该问题，提出了一种基于分数间隔均衡的反双曲正弦函数变步长双模式盲均衡算法。该算法将可变步长常数模分数间隔均衡算法和判决引导最小均方分数间隔均衡算法的输出结果根据混合参数进行凸组合，并通过迭代产生新的混合参数，以保证两种均衡算法的自适应切换，且切换的阈值不需要人为设定。该算法在保证快速收敛的情况下具有较小的均方误差，同时也不需要占用额外的带宽。仿真结果表明，双模式盲均衡算法在各种信噪比下均可快速收敛，且能有效降低稳态均方误差，抑制码间干扰，改善UWOC系统的误码性能。
光通信 反双曲正弦函数 盲均衡 凸组合 双模式 水下无线光通信 激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1706003
1 哈尔滨理工大学 机械动力工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 北京空间机电研究所, 北京 100094
该文提出了一种双模式压电粘滑驱动器, 通过一个中间固支的压电单晶片和柔性放大机构实现非谐振模式和谐振模式的结合, 使驱动器达到高运动精度和快速响应的目的。通过有限元法获得了合适的柔性放大机构参数, 并分析验证了驱动器双模式工作的可行性。建立了驱动器的动力学模型, 并搭建了试验测试系统。实验结果表明,该压电单晶片驱动的驱动器可实现双模式工作。非谐振模式下, 样机最小步距为0.056 μm, 最大输出负载为1.2 N; 谐振模式下, 样机最大输出速度为12.56 mm/s , 最大输出负载为1.4 N。
压电单晶片 粘滑驱动器 有限元 双模式 负载 piezoelectric unimorph stick-slip actuator finite element dual-mode load
针对常规珍珠检测方法需要检测者具有丰富的经验、 样品预处理、 破坏样品、 检测时间长等问题, 设计了一种基于X射线透射成像及荧光双模式的珍珠检测系统。 该系统首先通过在X射线透射成像系统上加入测厚系统, 引入样品厚度进行修正, 可以计算X射线在物质中的衰减系数, 这就使得对于X射线吸收相同, 厚度不同, 衰减系数相近的样品也可以分辨出来, 提高了成像系统的分辨, 通过大量样品的测量建立衰减系数阈值数据库, 根据衰减系数与阈值的对比, 实现不同仿珍珠之间、 珍珠与仿珍珠之间的鉴别; 然后利用衰减系数相近的淡水和海水珍珠Ca元素含量远大于Sr元素, 且淡水和海水珍珠中Sr含量不同, 可以使用Sr和Ca元素含量的比值不同来区分淡水和海水珍珠, 因此引入X射线荧光分析系统测量淡水和海水珍珠中Sr和Ca的荧光强度比, 通过大量样品测量计算区分淡水和海水珍珠的荧光强度比的阈值, 根据测量值和阈值的对比, 从而进行淡水和海水珍珠的鉴别。 引入测厚系统的X射线透射成像系统和X射线荧光检测系统协同运行, 构成了鉴定珍珠的双模式系统。 实验结果证明: 该双模式系统可以在不破坏样品的前提下对不同仿珍珠之间、 珍珠与仿珍珠、 淡水与海水珍珠之间进行鉴别。 该双模式检测系统在配合分拣系统后可以实现对大量样品的在线检测, 带有分拣系统的双模式检测系统在珠宝鉴定、 矿石检测、 石制地板检测等领域具有潜在应用。
X射线荧光分析 X射线衰减系数 珍珠 双模式系统 X-ray fluorescence X-ray attenuation coefficient Pearl Dual-mode system 光谱学与光谱分析
2020, 40(12): 3936
中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室, 四川 成都 610209
复眼成像系统具有视场大、体积小、质量轻等优势, 近年来得到国内外的广泛研究, 是光学成像技术未来发展的方向之一。受限于较小的子孔径口径, 现有大视场复眼系统得得分辨率较低, 无法满足遥感、航空侦察等领域的需求。针对上述问题提出了双模式复眼成像系统, 该系统不仅具备传统复眼的多孔径和大视场成像能力, 同时可将所有子孔径指向同一视场, 对采集的多幅子图像进行高分辨重建, 大幅提升了成像分辨率。对该系统的原理和实现方法进行分析, 通过搭建实验装置验证了双模式成像的可行性, 为复眼成像系统发展提供了新的思路。
成像系统 双模式 复眼 大视场 高分辨率 激光与光电子学进展
2017, 54(9): 091102
1 吉林大学 通信工程学院, 吉林 长春 130012
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
3 中国科学院 电子学研究所, 北京 100080
由于基于经典Waxman融合模型得到的伪彩色融合图像目标不够清晰, 本文提出了一种改进的感受野融合模型。对红外图像和可见光图像分别进行了ON对抗增强和OFF对抗增强; 将红外ON对抗增强图像馈入中心-环绕感受野模型的中心兴奋区域, 可见光OFF对抗增强图像馈入环绕抑制区, 得到融合图像的B分量; 将红外OFF对抗增强图像馈入中心-环绕感受野模型的环绕抑制区域, 可见光ON对抗增强图像馈入中心兴奋区, 得到融合图像的G分量; 将可见光ON对抗增强图像直接作为融合图像的R分量; 然后, 输出RGB伪彩色融合图像。最后, 用Waxman方法和本文提出的方法分别对两组源图像进行融合, 并用信息熵和平均梯度对融合结果进行了评价。结果表明, 采用提出的模型, 第一组融合图像的信息熵和平均梯度比Waxman融合模型分别高出0.314 6和0.004 1, 第二组融合图像的信息熵和平均梯度比Waxman融合模型分别高出0.255 1和0.002 7。得到的数据显示本文提出的融合模型的融合效果优于经典Waxman模型。
图像融合 感受野融合模型 红外图像 可见光图像 中心-环绕受域 双模式细胞 image fusion receptive field fusion model infrared image visible image center-surrounded by domain dual mode cell 光学 精密工程
2016, 24(11): 2848
1 华侨大学 机电及自动化学院, 福建 厦门 361021
2 南京航空航天大学 机械结构力学与控制国家重点实验室, 江苏 南京 210016
为了在保持电机精度的同时获得较大作动行程, 提出了一种以叠层压电陶瓷作为激励振动源的压电直线电机。分析了电机的工作原理, 推导了电机驱动足在工作时的运动轨迹。设计安装了电机样机, 并对其定子进行了测试。最后, 在两种激发条件下实验研究了电机的整机性能。结果表明: 单组叠层压电陶瓷激励时, 该样机定子驱动头在接触面法向和切向同时具有振动分量, 并能够在阶跃和连续两种不同激励方式下实现单向大行程直线运动。以锯齿波激励时可实现步进运动, 激励频率为20 Hz时步距为0.1 μm; 以两路相位差π/2的正弦波激励时, 可在1.5 kHz到5.8 kHz的激励频率区间输出稳定连续的直线运动, 其运动速度随激励频率的升高而增大, 在峰-峰值110 V(50 V偏置)的正弦电压激励下其推力可达4.8 N。该电机具有高位置分辨率和宽频率响应, 可以在两种工作模式下分别稳定地实现直线步进和大行程连续运行。
直线电机 压电电机 叠层压电陶瓷 三角位移转换 双模式 linear motor piezoelectric motor stacked piezoelectric ceramics triangular displacement transformer dual modes
1 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200062
2 上海航天控制技术研究所中国航天科技集团公司红外探测技术研发中心，上海 201109
开发了一种基于双模式探测的大动态范围激光测距方法。使用基于硅雪崩光电二极管（APD）的单个探测器在线性模式与盖革模式之间切换，实现了平均光子数为1~105的大动态强度范围光信号探测。在此基础上，进行了30 m的室内线性探测模式测距和500 m的室外盖革探测模式测距实验，利用时间相关单光子计数设备记录的信号详细分析了两种模式测距的时间特性，证明了这种方法可以根据探测距离和背景环境进行探测模式切换，从而实现大动态范围激光测距。并且进一步分析了APD偏置电压的调节对测距系统测量精度以及探测背景噪声的影响。
探测器 激光测距 光子计数 双模式探测
1 中国科学院遥感应用研究所 遥感科学国家重点实验室,北京100101
2 北京师范大学 全球变化与地球系统科学研究院，北京100875
3 国家遥感中心，北京100036
通过二向性反射率分布函数(BRDF)核驱动模型对黑河试验多角度热红外机载数据的拟合,证明了核驱动模型具有热红外波段的外延能力，确定了适用于多角度热红外数据的最佳核函数组合.在热辐射方向性核系数组合因子与地表温度(LST)构成的特征空间中构建、提取了多角度热红外干旱指数(MTDI).在黑河各试验区，MTDI和温度植被干旱指数(TVDI)的反演结果非常相近(相关系数大于0.87)，表明核驱动模型在热红外波段也是分析方向性辐射信息的有效模型.
多角度遥感 热红外遥感 核驱动模型 土壤水分 红外广角双模式成像仪 multiangular remote sensing thermal infrared remote sensing kernel-driven model soil moisture wide-angle infrared dual-mode line/area array scan
