1 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室，陕西 西安 710049
2 西安交通大学第二附属医院眼科，陕西 西安 710004
光声成像是一种结合光学和声学原理的多模态成像技术，可用于观察和获取组织内部的结构和功能信息。血液流速是评估血管功能的重要指标，血液流速的测量与疾病的发生和发展密切相关。推导了基于热测量法测量血液流速的基本理论，搭建了光声测速/成像实验系统，并开展了光声速度测量和成像实验。通过实验研究，获得了光声声压与流体速度间的定量关系，经实验验证流速测量的平均误差为8.2%，最大测速范围可达200 mm·s-1。在此基础上，采用二维机械扫描的方式实现了分辨率为10 μm的光声形态/流速协同测量。
医用光学 光声成像 光声测速 热测量法 光声显微镜
在由FPGA超前进位单元级联构成的抽头延时链中, 非线性通常较差, 是TDC测量系统需要解决的重要问题之一。为了解决该问题, 文章在已有的抽头采样序列(“SCSC”)基础上, 提出了“混合”抽头采样序列的方法, 显著改善了延时单元的非均匀性。所搭建的TDC包含了抽头延时链、采样逻辑电路、编码逻辑电路、码密度校准等模块, 并在Xilinx Kintex-7系列芯片上进行验证。测试结果表明, 提出的方法相较于“SCSC”序列下的微分非线性降低了32.0%, 积分非线性降低了22.8%。通过进一步校准, 所实现的TDC分辨率(LSB)为13.51 ps, 测量精度为19.17 ps, 微分非线性为［-0.45, 0.96］LSB, 积分非线性在［-3.27, 1.33］LSB之间。
时间数字转换器 超前进位链 码密度校准 time to digital converter Carry4 code density calibration
1 合肥工业大学 微电子学院， 合肥 230009
2 合肥工业大学 数学学院， 合肥 230009
在信息爆炸时代，信息的安全问题受到了广泛关注。在物联网设备的加密协议中，物理不可克隆函数(PUF)与真随机数发生器成为加密协议中基本的安全原语，提供了轻量级的解决方案。文章提出了一种熵源分离模型，能够分离环形振荡器中抖动(真随机数发生器的熵)和工艺偏差(PUF熵)引起的延时。基于该模型，在FPGA上设计了一种可重构的双工作模式电路，通过改变模式可分别生成PUF和真随机数。相较于FPGA上独立设计的PUF和真随机数发生器，该结构具有资源开销小、面积利用率高、功耗低等优势。实验结果表明，生成的PUF稳定性高、唯一性强、均匀性好；真随机数序列均通过了NIST测试，具有高随机性和不可预测性。
环形振荡器 抖动 工艺偏差 物理不可克隆函数 真随机数发生器 ring oscillator jitter process deviation physical unclonable function true random number generator
1 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室，陕西 西安 710049
2 西安交通大学第二附属医院眼科，陕西 西安 710004
激光热疗是多种眼底视网膜疾病的首选疗法。然而，激光参数选取不当造成的感光细胞损伤概率可达50%以上。构建准确的全眼三维传热模型可为临床医生选取激光参数提供依据。为此，本团队基于真实眼球结构建立了全眼宏观传热模型，通过数值模拟分析了人眼外部环境、眼前部组织吸收和脉络膜血流灌注对激光手术过程中眼底温度分布的影响。结果显示：角膜与环境间的对流换热会导致眼球温度发生变化，但对眼底手术的影响较小；在临床常用的450～900 nm波段内，不考虑眼前部组织对激光能量的吸收时，眼底各层温升误差可达24%；脉络膜血流灌注项对激光手术中眼球温度分布的影响主要取决于脉宽，经瞳孔温热疗法下考虑和忽略脉络膜血流灌注效应时眼底温升分别为11.54 ℃和21.15 ℃，计算误差可达83%。
医用光学 激光 眼底疾病 光热效应 生物传热 血流灌注 中国激光
2022, 49(20): 2007101
物理不可克隆函数(PUF)作为一种可有效地应对硬件安全问题的电路结构, 在近些年得到了广泛的关注。环形振荡器(RO) PUF由于不需要完全对称的布线方式, 因此被认为是最理想的PUF结构之一。现有的RO PUF设计愈加复杂且需要“硬宏”来固定电路, 这导致PUF的移植性很差。文章利用FPGA中固有的进位逻辑资源实现RO PUF, 通过将3个进位逻辑中的11个异或门级联, 经配置实现11阶振荡环, 有效解决了可移植性问题, 避免了使用“硬宏”来固定电路。采用Xilinx Spartan-6, 对提出的结构进行实验。实验结果表明, 设计的RO PUF实现了50.65%的均匀性、48.48%的唯一性和1.56%的误码率。该设计方法具有易于实现、资源占用形式单一、无需手动布局布线等特点。
硬件安全 物理不可克隆函数 环形振荡器 进位逻辑 反相器 hardware security physical unclonable function ring oscillator carry logic inverter
1 安徽建筑大学环境与能源工程学院, 安徽 合肥 230601
2 安徽建筑大学水污染控制与废水资源化安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230601
利用三维荧光-紫外光谱表征了荧光猝灭剂的赋存状态, 当样品体系中存在Fe(Ⅲ)的情况下, 胡敏酸会发生荧光猝灭现象, 而其紫外光谱基本不受影响。 考察了胡敏酸荧光强度I值（Ex/Em=300 nm/510 nm）和紫外吸光度A值（UV300）的变化, I/A比值越小, 说明水样中猝灭剂Fe（Ⅲ）浓度越高。 当胡敏酸为10, 15和20 mg·L-1时, 根据Stern-Volmer公式I/I0=1－fc×Kc×［c］/(1+Kc×［c］)以及拟合函数I/A=f×［k/(CFe3++c)+b］, 拟合得到荧光猝灭常数Kc=1.08～1.15, 比例系数fc=1.10～1.14之间, 胡敏酸荧光强度值与吸光度比值(I/A)及铁离子浓度(cFe3+)相关曲线系数f=0.83～1.19, k=587.19～612.19, c=0.87～0.92, b=－87.09～－46.36, 拟合曲线相关性R2均为0.99。 Stern-Volmer公式描述了Fe(Ⅲ)对胡敏酸荧光的猝灭作用, 但实际样品测定时难以获得无猝灭剂时的荧光强度I0。 基于荧光强度I0与紫外吸光度A之间的内在联系, 两者比值I/A与Fe(Ⅲ)浓度c的拟合函数亦可以反映Fe(Ⅲ)对胡敏酸荧光的影响。 利用拟合公式预测城市污水厂及纳污河流样品的树脂分离富集液中铁离子浓度, 与电感耦合等离子体发射光谱仪实际测量值相比, 铁离子浓度较高的情况下(铁离子浓度大于0.4 mg·L-1时)预测结果较好, 可以判断猝灭剂的存在及相应浓度。
胡敏酸 铁离子 荧光猝灭 非线性拟合 荧光光谱 紫外光谱 Humic acid Fe(Ⅲ) Fluorescence queeching Non-liner fitting Fuorescence spectra UV spectra
福州大学 场致发射显示技术教育部工程研究中心,福建 福州 350002
针对FED显示屏电极的特征,提出一种FED电极缺陷检测系统,用于检测FED电极的短路和断路等缺陷。系统分为硬件和软件两部分,硬件部分由CCD摄像头初始定位和对准模块、单片机数据测试和传输模块、计算机数据接收和处理模块组成;软件部分包括单片机预处理部分的底层程序设计和计算机部分面向对象的高级程序设计。经过硬件设计安装和软件编程调试,该FED电极缺陷检测系统已经在实验中得到应用。
FED电极 单片机 缺陷检测 FED electrodes CCD CCD single-chip microcomputer Visual C++ Visual C++ defect inspection
