土壤磷素是植物最重要养分之一。 磷素在土壤中动态性强, 检测困难, 在可见-近红外光谱范围没有明显吸收波段, 因此研究基于其他光谱手段的磷素快速检测方法对于发展精细农业和智慧农业具有重要意义。 拉曼光谱具有受水分干扰小, 样本预处理小、 与红外光谱信息互补等特点, 国内外很多学者尝试了应用拉曼光谱对土壤磷素的检测。 但是, 拉曼信号弱, 稳定性差, 制约了拉曼光谱在土壤检测方面的应用。 为进一步弄清拉曼光谱与磷素的定量关系, 采用水溶性磷（KH2PO4）为研究对象, 研究了不同磷浓度的KH2PO4溶液对拉曼光谱产生的影响。 采用移动平均（MA）、 MA+基线校正（BL）、 MA+标准正态变量（SNV）、 MA+多元散射校正（MSC）对原始光谱（RS）进行预处理, 分析了低浓度（0.02~5 g·L-1）与高浓度（5.21~93.87 g·L-1）区间KH2PO4拉曼光谱的变异特性及其与磷浓度之间的关系, 建立了磷浓度含量的预测模型。 结果表明: （1）低浓度区间与高浓度区间光谱的变异系数具有显著差异, 高浓度区间光谱的离散程度较大; （2）低浓度区间的拉曼光谱未检测到明显的拉曼波峰, 浓度变化展现了明显的基线变化。 偏最小二乘（PLSR）模型决定系数R2=0.28~0.36; （3）高浓度区间的拉曼光谱在863与1 070 cm-1处检测到明显的拉曼波峰, PLSR建模结果为R2=0.65~0.7。 MA+SNV、 MA+MSC处理比MA单独处理模型预测精度高, 说明磷酸根的拉曼特征峰为模型主要贡献因子; （4）使用全浓度区间PLSR建模可增加PLSR模型精度（R2=0.73~0.89）。 使用RS建模的精度最高, 说明基线漂移对PLSR结果具有积极作用; （5）通过PLSR回归系数, 选取645、 863、 1 070和1 412 cm-1四点波段建立多元线性回归（MLR）模型, 决定系数R2接近1。 说明特征峰选取可以滤除背景光干扰, 抽取有效磷酸根浓度信号。 （6）由以上结果可知, 利用拉曼光谱定量检测水溶性磷的含量是可行的, 降低背景光干扰、 提高拉曼信号的稳定性的同时, 开发特征波段选择方法、 提高模型可重复性及抗干扰能力是高分辨率拉曼光谱检测技术的关键。

针对目前液滴在方形电极上分离存在的成功率低, 分离后的子液滴体积误差大等问题, 本文提出了一种扇形电极结构的数字微流控芯片。在分析液滴在方形电极上分离的影响因素后, 结合半月形电极、哑铃状电极和弓形电极的优点设计了扇形电极。与传统分离方式相比, 新型芯片在分离前能够调整液滴的初始位置, 分离过程中能保证液滴平稳收缩, 从而提高分离的成功率和精度。最后使用去离子水作为实验对象, 对扇形芯片的分离效果进行了实验验证。结果表明: 使用扇形电极在不同极板间距下分离液滴的成功率均高于传统电极, 并且分离后的子液滴平均误差在±2%以内, 变异系数低至1.83%, 通过减少分离电极的尺寸还能进一步提高分离精度。实验数据证明了扇形分离电极数字微流控芯片能够提高分离的成功率和精度。

热像仪主要依据红外辐射定律对物体由于温度产生的红外辐射进行测量, 是非接触式测温方式的一种方法。在保持其它影响测温精度因素不变的条件下, 通过保持热像仪稳定输出来提高精准度。实验采用黑体作为目标辐射源, 并将温度设定后保持不变。保持热像仪与辐射源的位置固定不变, 只调节聚焦程度来采集数据。分析热像仪聚焦程度对其输出值的影响, 通过分析可以看出对于均匀的辐射目标源, 当热像仪离焦时各个随机点输出的值不一致。只有当其在聚焦的状态下, 随机点及区域输出的值才趋于稳定。并计算各点的在不同聚焦程度下的变异系数及区域内方差, 进一步确定热像仪输出值的稳定性。实验表明: 热像仪聚焦程度对其输出值有较大影响, 利用文中聚焦程度与变异系数、区域内方差的计算对于判别热像仪输出值的稳定性具有一定的作用。

精细导星星库是支撑未来大口径空间望远镜观测的必要组成部分，是用来确定空间望远镜视轴绝对指向的关键依据。导星星库的容量和星库的均匀性对于实现精细导星功能和性能指标都极为重要。为了有效提高星图识别性能，提出基于变异系数的优选筛星算法进行导星筛选并构建星库。经过仿真和均匀性评价准则验证，基于变异系数优选算法构建的精细导星星库分布均匀性好，能降低冗余度，有效提高识别概率。

采用可见/近红外光谱技术在线检测水果糖度, 每个水果品种要单独建模, 模型升级维护耗时费力。 探讨建立苹果、 梨等薄皮水果可溶性固形物(SSC)在线检测通用数学模型的可行性。 利用自行设计的可见/近红外漫透射光谱在线检测系统, 在积分时间80 ms、 单线速度5个/s的条件下, 采集新梨7号、 砀山酥梨、 玉露香梨和富士苹果四种水果的可见/近红外漫透射光谱。 分析了四种水果的可见/近红外漫透射光谱响应特性, 采用变异系数法和连续投影算法, 筛选通用数学模型建模用光谱变量, 并建立了偏最小二乘和最小二乘支持向量机梨与苹果梨通用数学模型。 采用新样品评价模型的预测能力, 变异系数法筛选光谱波段建立的偏最小二乘通用数学模型预测精度最高, 通用模型预测梨和苹果梨模型预测均方根误差分别为049%和055%, 通用模型预测相关系数分别为088和093； 独立模型预测新梨7号、 玉露香梨、 砀山酥梨和富士苹果的预测相关系数分别为093, 091, 088和095, 预测均方根误差分别为040%, 042%, 041%和046%。 通用数学模型的预测精度略低于每个品种的独立数学模型, 但是通用模型的通用性高于单一模型。 实验结果说明采用变异系数法结合偏最小二乘法建立薄皮水果在线检测通用数学模型, 实现四种水果糖度在线检测是可行的。Mathematical Model

敏化LiF(Mg,Ti)热释光剂量片(LiF(Mg,Ti)-M TLD)是用于强脉冲辐射场剂量测量的主要探测器。对国内4个厂家生产的敏化LiF(Mg,Ti)热释光剂量片进行了γ射线响应的一致性、重复性和线性的比较研究,测量了γ射线辐照后4种敏化LiF(Mg,Ti)热释光剂量片试验样品的吸收剂量读数平均值及标准偏差,比较了4种样品在不同吸收剂量下的灵敏度及其变异系数,并获得了超出线性上限的大剂量辐照对剂量片线性响应特性的影响规律。研究结果表明,北京防化研究院生产的剂量片性能最优,试验样品在吸收剂量为6 Gy(Si)时读数变异系数为3.11%,重复性指标在5%以内,线性响应上限在50~100 Gy(Si)之间。吸收剂量为150 Gy(Si)并退火后再次使用时的灵敏度漂移幅度约为11%。

目的: 通过分选肺腺癌A549细胞的侧群细胞(side population cells, SP), 了解影响Influx分选SP的各种因素, 为成功分选其他肿瘤细胞的SP亚群提供方法参考。方法: (1)细胞的制备: 取对数生长期的细胞, 制备单细胞悬液, 用Hoechst33342及PI标记染色, 同时设计维拉帕米对照组; (2)最佳分选喷嘴的确定: 根据对数生长期的A549细胞处于不同的分裂时象的细胞大小, 预实验确定最佳分选喷嘴; (3)光信号的调试: 用Rainbow Beads优化670/30［355］、460/50［355］荧光信号和FSC散射光信号, 使光信号最强且变异系数(coefficient of variation, CV)最小。(4)最佳液滴延迟的确定: 调节振荡频率(frequency)找出最佳液流断点位置, 调节振幅(ampitude)优化侧液流信号直到两侧液流信号最稳定, Delay Calculator自动计算液滴延迟, 根据Accudrop Beads的分选效果确定最佳液滴延迟; (5)其他指标的调整: 调节液滴的充电电压(drop charge)和分选装置的X、Y轴坐标, 使测试分选液滴准确达到分选装置中; 设置分选参数, 分选目的细胞群。结果: 同一批次处理的A549肺腺癌细胞, 100 μm的喷嘴为分选A549肺腺癌SP亚群的最佳喷嘴; CV值校正后SP比例为19.7%, 提高了6%; 液滴延迟校正后, 其分选效率(efficiency)提高了15%, 分选纯度(purity)提高了23%; 10 μg/mL的Hoechst33342染色, 其SP比例是5 μg/mL染色的5倍以上; 细胞浓度越稀, 分选效率和分选纯度相应提高; 活细胞比例越高, SP比例越高。结论: 合适的喷嘴大小, 是保证高分选效率和高分选纯度的基础; 仪器较小的CV值和较精确的液滴延迟、合理的Hoechst33342染料浓度、较高的细胞存活率和适中的细胞浓度是保证高分选效率和高分选纯度的的关键; 通过平衡上述影响分选的因素才可能得到最佳的分选效果。

基于激光测径技术，采用半导体激光传感器测量纤维束条干短片段的不规则，研究了纤维束横截面直径及其不规则波长的测量方法。设计了非接触式在线测量系统和并制定实验方案，其中包括传感器和实验材料选择。通过实验分析了纱线喂入速度变化对纱线直径、条干不匀率和最小不规则波长的影响以及不同测量方法引起的结果差异。实验结果证实了测量系统的可行性和测量结果的良好再现性，且系统能够有效地获取纱线条干短片段不规则的更短波长特征，实现了数据分析过程自动化。

为探讨分析转镜运转可靠性的数值方法，运用Monte Carlo理论并结合ANSYS参量化设计语言，根据小样本原理和可靠性理论建立了转镜运转可靠性分析数学模型.对转镜运转可靠性进行了数值分析，并对数值分析结果进行了实验验证.数值分析结果表明:转镜的功能函数值远大于零，最大应力与转镜转速的线性相关系数达0.9，镜体密度的相关系数值为0.15，最大应力、应变、位移的偏斜度和峭度值均为正值，统计结果服从正态分布呈右偏态，在95%的置信度水平下，转镜可靠度为0.999.这说明在理想状态下转镜的运转可靠性满足要求，转镜的最大应力值取决于转镜转速，并且镜体的密度对转镜最大应力有较大影响.转镜运转可靠性试验中没有转镜出现破坏，表明转镜运转可靠性数值分析方法是正确的，为转镜的运转可靠性分析提供一种可行、高效的数值分析手段.