小窝蛋白-1(CAV-1)在动脉粥样硬化等心血管疾病的发生发展中发挥关键作用。 为了解槲皮素与CAV-1的相互作用, 在模拟生理环境和不同温度条件下, 采用多光谱法、 同源模建、 分子对接模拟和生物膜(BLI)技术进行研究。 荧光猝灭数据结果显示, 猝灭速率常数Kq值远大于2.0×1010 L·mol-1·s-1, 且猝灭常数KSV随温度升高而降低, 证明槲皮素和CAV-1相互作用的猝灭过程为静态猝灭; 而热力学参数, 焓变ΔH＜0、 熵变ΔS＜0且ΔG＜0, 表明二者的结合过程是自发、 焓驱动的, 其相互作用的主要类型为范德华力和氢键作用。 通过对槲皮素与CAV-1相互作用的同步荧光光谱和三维荧光光谱分析, 随着槲皮素的加入, CAV-1的荧光强度逐渐降低, 证明二者之间发生了相互作用。 进一步分析发现, 同步荧光光谱中槲皮素使CAV-1中的芳香族氨基酸残基的最大发射波长发生了轻微红移, 周围的微环境极性增强, 亲水性增加, 表明槲皮素的加入使CAV-1的蛋白质构象发生了改变。 紫外-可见光谱结果显示, CAV-1与槲皮素之间形成了一个基态复合物, 进一步证实了CAV-1与槲皮素之间的静态猝灭机制。 采用同源模建技术建立CAV-1的X射线晶体结构模板。 分子对接模拟结果显示两者结合力为-7.372 kcal·mol-1。 对接结果表明槲皮素结合点位于由GLU20, ASP70, VAL16和ARG19等氨基酸形成的活性口袋中, 与GLN21, VAL16和ARG19位点产生范德华力作用, 与GLU20, ASP70位点存在氢键作用力。 各种作用力影响了CAV-1的微环境变化, 导致其荧光猝灭, 是参与复合物形成的关键因素。 最后, 利用BLI技术对槲皮素和CAV-1的结合进行定量研究, 研究结果显示, 二者具有良好的的结合活性, 结合解离平衡常数KD值为2.50×10-5 mol·L-1; 其响应信号值随槲皮素浓度的升高而增强, 表明CAV-1与槲皮素之间存在特异性结合。 该研究有助于了解槲皮素与CAV-1的相互作用机制, 为槲皮素治疗动脉粥样硬化的作用靶点研究提供参考。Multi-Spectroscopy Methods

气体压力光学非接触测量是目前激光技术重要应用领域之一, 其中气压测量过程中温度耦合问题是现在面临的研究难点。 故而提出一种光谱测量技术与激光干涉技术组合测量方法, 通过积分吸光度和折射率融合的方式实现气体压力、 温度解耦的目的。 分析可调谐半导体激光光谱技术(TDLAS)的直接吸收法测量原理和基于折射率的激光干涉测量原理, 建立基于吸收光谱的气压测量模型和基于折射率的激光干涉气压测量模型, 通过利用三次多项式拟合吸收谱线强度函数的方式, 建立了基于积分吸光度和折射率的气体压力、 温度解耦的数学模型。 实验搭建了基于TDLAS技术和激光干涉技术的气体压力检测系统, 采用中心波长为2 004 nm的可调谐半导体激光器和波长为632.8 nm的激光干涉仪, 气室长度为24.8 cm, 将CO2作为研究对象, 并以高精度压力控制器和温度传感器的测量结果分别作为压力温度参考值, 以真空为背景信号, 在室温环境中测量并计算出气体压力变化后积分吸光度值和折射率值, 进而解算得到气体压力和温度值。 实验结果显示: 压力测量结果最大相对误差为3.61%, 最小相对误差为0.5%, 测量平均相对误差为1.99%; 在以开尔文温度为前提下, 温度解算结果最大绝对误差为7.66 K, 最小绝对误差为0.78 K, 测量平均绝对误差为3.29 K, 测量结果与参考结果具有较高的吻合度, 该研究可为以后光学法测量气体压力温度影响分析提供参考。

齿轮箱的振动信号当中包含齿轮运转过程中的所有特征信息，通过采集分析振动信号即可掌握设备当前运转状态。采集齿轮箱振动信号的方法有很多，利用激光自混合干涉原理实现的非接触式测量手段具有极其独特的优势：一是该方法能采集到齿轮箱故障早期的特征信号，以便及时采取对应措施；二是该方法在测量过程中无需破坏齿轮箱箱体表面即可得到检测所需的特征信息；三是相比于安装加速度传感器，该方法对箱体附着的反光镜片产生的影响很微小，可忽略不计。在实验过程中，人为制作行星轮磨损故障并采集故障特征信号，然后使用希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang transform，HHT）信号处理方法对采集到的行星轮的故障振动信号进行提取，并分析HHT所得到的各阶固有模态函数（IMF）分量以及希尔伯特谱。从希尔伯特谱中能够分析得出齿轮磨损故障的周期，所得结果与理论值对比吻合良好，说明该方法能够有效地检测齿轮箱振动故障。

剪切散斑干涉技术作为一种非接触式的高精度光学全场测量方法，可以对复合材料内部缺陷进行无损检测，但所得的相位条纹图中包含大量散斑噪声，会对检测结果和精度产生严重影响。为此，提出了一种基于无监督图像风格转换模型（CycleGAN）的相位条纹图滤波方法。该方法将剪切散斑干涉技术获取的原始噪声相位条纹图通过网络训练转换为理想无噪声条纹图，从而实现对相位条纹图中噪声的滤除。实验结果表明，所提方法能够实现对噪声的高效滤除，滤波图像边界清晰、对比显著，且运行时间明显优于其他方法，仅需30 ms左右便能实现条纹图的高质量滤波，符合动态无损检测的发展需求，为相位条纹图的噪声滤除提供了新的思路。

为实现对蓝宝石衬底加工过程的质量监控，开发了一套蓝宝石衬底表面形貌检测和评价专用系统。基于经典垂直扫描白光干涉技术，利用其干涉图像的波动性，采用图像十字截面的灰度值方差作为清晰度评价函数，以实现系统的自动对焦；参考国家标准GB/T 29505-2013推荐的衬底测量点数及其位置分布，针对不同尺寸的蓝宝石衬底，依据同一层单位圆相邻圆心的距离来增加相应的测量点数；选取了二维、三维粗糙度评价参数作为系统评价参数，并对多点位置的粗糙度做统计参数分析。用R_a为0.1，0.2，0.4，0.8 μm的标准件对系统进行误差补偿，得到误差补偿方程，之后，用商业仪器3D光学轮廓仪Zygo7300进行对比实验，对R_a为0.8 μm标准件的5个不同位置进行了对比测量，两者测量的R_a值的误差为-0.012~0.011 μm；误差补偿完成后，分别对2英寸和4英寸蓝宝石衬底进行测量和评价分析。实验结果表明：该测量系统的精度为纳米级，能够实现不同尺寸蓝宝石衬底表面形貌的测量与分析，以及表面质量分布的评价。

当移相干涉仪受较大振动干扰时, 会导致其无法准确获取较优干涉图组, 为了解决该问题, 提出了一种基于干涉条纹图像分析的振动检测方法。从图像处理角度, 该方法分析了干涉图像中条纹的形状、数量和移相方向等特征与低频高幅度振动的关系, 从而判断其是否受较大的低频振动影响; 从统计学角度, 该方法分析了干涉图组的移相特征与中高频低幅度振动的关系, 计算出干涉图组的移相稳定性和准确性并评估整体移相质量, 来判断其是否受较大的中高频振动影响。基于上述方法开发了相应的算法, 经实验验证, 在获取序列干涉图组时, 该方法可智能地判断并筛选出受振动干扰较小的干涉图组, 进而计算出准确的波面信息, 提高了系统的抗振能力, 对移相干涉技术的实际应用具有意义。

激光自混合干涉技术具有灵敏度高、易准直、可以实现非接触测量等优点。基于多纵模激光自混合干涉系统中自混合信号波形随外腔长度发生周期性变化的物理现象, 提出一种利用三纵模激光自混合振动传感系统测量激光器自由光谱范围 (FSR) 的新方案。结合干涉混频理论和三镜腔理论, 首次建立了三纵模激光自混合振动传感系统测量激光器 FSR 的理论模型并进行了仿真模拟。实验结果表明尾纤半导体激光器 FSR 受外部环境影响, 其变化范围为 163.93 ～ 175.64 GHz, 对应测量系统的位移分辨率和频率分辨率分别为 0.01 mm 和 1.91 GHz。所研究的激光器 FSR 测量系统具备分辨率高、系统紧凑、成本低廉等优势, 可适用于不同类型激光器自由光谱范围测量。