1 中国北方车辆研究所 武器控制系统技术部，北京 100072
2 陆军北京军代局，北京 100071
连续变焦系统是一种能够进行连续视场变换的光电成像装置，可对目标进行连续探测和识别，具有快速、稳定的特点。针对其高精度，高稳定控制需求，提出一种分数阶PID（proportion integration differentiation）控制器设计方法，该方法利用内模控制策略构造含有3个整定参数的分数阶PID控制器，且这3个参数通过给定系统穿越频率和相位裕度获得，大大简化了分数阶PID控制器的设计，同时提高了控制器的可实现性。在Matlab平台同传统整数阶PID进行了控制效果对比，仿真结果表明：分数阶PID控制器将稳态误差由0.1 mm提升至0 mm，具有抗干扰性强、鲁棒性强、数字实现后无超调、静差小的特点。最后将数字分数阶PID应用于实际的连续变焦系统，系统可获得清晰稳定的图像，验证了控制策略的有效性。
连续变焦系统 分数阶PID 内模控制 伺服控制 continuous zoom system fractional-order PID internal mode control servo control
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
受激拉曼散射是相干拉曼散射中的一种, 其产生的信号在三阶非线性效应下得到了显著地增强, 且没有非共振背景的干扰, 光谱与自发拉曼光谱几乎完全一致。 因此, 基于受激拉曼散射的显微成像技术具有无标记、 高特异性、 非侵入等优点, 已成功运用在生物细胞成像中并取得了许多重大的成就。 受激拉曼信号与激发光的波长相同, 易受到激发光背景噪声的干扰, 为解决该难题, 常采用光学调制与相敏检测相结合的方法对其进行检测。 检测过程中, 调制深度对受激拉曼信号强度和信噪比有重要影响。 针对此, 基于相关理论深入分析了调制深度对受激拉曼信号强度及信噪比的影响。 同时考虑到在生物光谱成像等应用中, 细胞光损伤阈值对两束激发光功率之和的限制, 分析了不同调制深度下, 获取最大信号强度及最佳信噪比的激发光功率配置方法。 通过搭建受激拉曼实验系统, 以二甲基亚砜为研究对象, 进行实验验证。 研究结果表明, 在光损伤阈值的限制条件下进行受激拉曼损耗检测时, 同一调制深度下, 当泵浦光与斯托克斯光光功率比为1: 1时信号强度达到最强, 比值为1∶2时信号的信噪比达到最佳。 在泵浦光与斯托克斯光光功率比相同的条件下, 受激拉曼信号强度和信噪比均随调制深度的降低而降低且近似呈线性相关。 实验得到的二甲基亚砜受激拉曼光谱图也验证了在实际样品的光谱检测中, 调制深度越高得到的光谱信号越强, 信噪比越佳, 整体的光谱质量也越好。 该研究结果是对受激拉曼显微技术在信号调制与检测方面的完善, 可为受激拉曼光谱检测和细胞成像实验做出参考性指导。
相敏检测 受激拉曼散射 调制深度 信号强度 信噪比 最佳光功率比 Phase sensitive detection Stimulated Raman scattering Modulation depth Signal Intensity Signal-to-Noise ratio Optimum optical power ratio 光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1068
1 中国电子科技集团公司 第二十六研究所，重庆 400060
2 重庆青年职业技术学院 人工智能学院,重庆 400712
该文介绍了一种基于空腔结构的温度补偿型薄膜体声波谐振器(TC-FBAR)。通过在压电层上方生长SiO2温度补偿层，实现谐振器的低温漂。未采用温度补偿的薄膜体声波谐振器，其频率温度系数约为-25×10-6/℃。通过适当的膜层结构设计，可使其频率温度系数在±3×10-6/℃。结果表明，由于温度补偿层的增加，导致器件总体压电效应降低，使谐振器的有效机电耦合系数降低。低温漂谐振器的实现，为窄带低温漂滤波器的研制提供了有效的设计和工艺技术支撑。
薄膜体声波谐振器(FBAR) 频率温度系数 低温漂 温度补偿 film bulk acoustic resonator(FBAR) temperature coefficient of frequency low temperature drift temperature compensation
1 广西民族大学化学化工学院, 广西高校食品安全与药物分析化学重点实验室, 广西林产化学与工程重点实验室, 广西 南宁 530006
2 横县综合检验检测中心, 广西 横县 530300
3 昆明理工大学材料科学与工程学院, 云南 昆明 615000
戊二醛在精细化工中的使用, 导致大量戊二醛产品如鞣革剂、 消毒剂、 蛋白质交联剂、 组织固化剂等被排放到水体中, 对水体生物及生态环境造成严重污染, 对整个生态系统带来危害, 因此开发对戊二醛快速简易的检测技术至关重要。 表面增强拉曼光谱法(SERS)是一种基于待测物分子对光的散射效应而建立起来的定量检测技术, 具有灵敏度高, 所需样品量少, 水干扰小等优势, 功能强大, 被广泛应用于分析检测领域中。 目前尚未见文献报道基于SERS技术用于定量检测环境水体中戊二醛的案例。 基于金纳米粒子(AuNPs)的局域表面等离子体共振效应、 金属有机框架材料MIL-101(Cr)的富集能力以及对氨基苯硫酚(PATP)与戊二醛之间的席夫碱反应, 基于Au@MIL-101/PATP复合材料建立了一种检测水中戊二醛的表面增强拉曼光谱分析方法。 通过溶液浸渍法制备Au@MIL-101材料, 再利用Au-S共价键作用将PATP修饰到AuNPs表面得到Au@MIL-101/PATP复合基底。 利用透射电镜(TEM)、 能量色散X射线光谱(EDS)、 X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱等方法对基底材料进行表征。 论文研究了MIL-101(Cr)中AuNPs的密度对拉曼增强效果的影响, 氯金酸浓度为0.6 g·L-1时增强效果最好。 戊二醛与PATP的席夫碱反应产物在1 621 cm-1处产生C=N特征峰, 戊二醛浓度与I1 078/I1 621信号比值在1×10-7~1×10-5 mol·L-1范围内具有良好的线性, 检出限(LOD)为3.5×10-8 mol·L-1。 实际样品分析结果表明, 自来水和河水水样中戊二醛的加标回收率分别为91.4%~111.8%, 89.8%~114.2%, 相对标准偏差分别为5.2%~14.5%, 8.6%~13.4%。 本方法具有操作简单、 分析时间短、 绿色等优点, 为检测水中的痕量戊二醛提供了新思路。
表面增强拉曼光谱 戊二醛 席夫碱反应 Surface enhanced Raman spectroscopy MIL-101(Cr) Glutaraldehyde Schiff base reaction MIL-101(Cr)
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050
2 2.中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
金属氰胺化合物Mx(NCN)y作为类氧硫族化合物, 是一类新兴的无机功能材料。准线性[NCN]2-阴离子赋予其空旷和具有孔道的晶体结构、独特的电子结构和新奇的物化性质, 金属氰胺化合物在固态发光、光/电催化及电化学储能等诸多领域展现出应用前景, 近年来逐渐成为研究热点。本文简要回顾了金属氰胺化合物的研究历史, 概述了金属氰胺化合物的晶体结构及物化性质, 总结了常见合成方法及策略, 探讨了金属氰胺化合物在电化学储能领域的应用, 重点论述了其作为锂钠离子电池新型负极材料的电化学性能及存储机制。
金属氰胺化合物 晶体结构 合成方法 电化学储能 锂钠离子电池 综述 metal cyanamides/carbodiimides crystal structure synthetic method electrochemical energy storage lithium/sodium ion battery review
1 电子科技大学 材料与工程学院, 四川 成都 610054
2 中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
该文研制了一种空腔型的薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器裸芯片。利用 FBAR一维 Mason 等效电路模型对谐振器进行设计, 然后采用实际制作的谐振器模型形成阶梯型结构FBAR滤波器, 利用 ADS 软件对 FBAR滤波器裸芯片进行优化设计。仿真结果表明, FBAR滤波器裸芯片尺寸为1 mm×1 mm×0.4 mm, 滤波器的中心频率为3 GHz, 中心插损为1.3 dB。采用空腔型结构并制备出FBAR滤波器裸芯片, 同时采用覆膜工艺对FBAR裸芯片表面进行覆膜保护, 避免裸芯片在使用或运输等过程中被损坏。测试结果显示, 覆膜前滤波器裸芯片的中心频率为2.993 GHz, 中心插损为1.69 dB; 覆膜后滤波器的中心频率为2.997 GHz, 中心插损为1.51 dB。对覆膜的影响和覆膜前后的差异进行了分析。
薄膜体声波谐振器(FBAR) Mason模型 裸芯片 覆膜 插入损耗 film bulk acoustic resonator(FBAR) Mason model bare die laminated film insertion loss
中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
该文介绍了一种单端口、端口阻抗50 Ω的S波段薄膜体声波谐振器(FBAR)陷波器, 其采用了梯形拓扑结构与外围匹配电路相结合的方式。对FBAR陷波器芯片的设计过程、工艺实现进行了说明。测试制备的FBAR陷波器,其陷波频段为2 399~2 412 MHz, 陷波抑制达35 dBc; 通带频率分别为1 800~2 300 MHz和2 500~2 800 MHz, 通带插损仅1 dB; 3 dBc开口宽度为69 MHz。FBAR陷波器芯片尺寸为1.2 mm×1.2 mm×0.35 mm。结果表明, 陷波器实测与仿真结果两者相吻合。
薄膜体声波谐振器(FBAR) 陷波器 芯片 梯形结构 低插损 film bulk acoustic resonator(FBAR) notch filter chip ladder-type structure low insertion loss
1 新疆农业大学机电工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830052
2 浙江大学生物系统工程与食品科学学院, 浙江 杭州 310058
葡萄具有丰富的营养价值、 药用价值和经济价值, 是世界上种植面积最大的水果之一。 根据人们的消费需求及产品的贮运要求, 葡萄被加工成葡萄干、 葡萄汁、 葡萄酒、 葡萄籽油等常见葡萄制品。 基于食品质量安全的关注以及高品质果蔬农产品的需求, 如何快速有效地评价葡萄及其制品的质量已成为当务之急。 随着无损检测技术及装备的快速发展, 近红外光谱(NIR)技术因其快速、 无损、 精确、 经济及便于在线分析的优点, 也逐渐被应用在果蔬等农产品质量品质检测领域。 近年来, 国内外学者利用NIR技术在不损坏被检测葡萄及其制品的前提下, 结合化学计量法、 主成分聚类分析(PCA)、 偏最小二乘判别分析(PLS-DA)、 主成分回归(PCR)、 偏最小二乘回归(PLSR)、 支持向量机(SVM)及神经网络(NN)等数据处理方法探究了糖、 酒精、 酸等一般成分及色素、 单宁、 芳香物质等特有成分含量与有效光谱信息的关联性, 以此建立了葡萄及其制品主要品质指标的定性鉴别与定量分析模型, 为便携式近红外葡萄品质检测设备的研制和在线葡萄汁、 葡萄酒酿制过程监测系统的开发提供了一定技术支持。 文章系统概述了近十年来国内外NIR技术在葡萄、 葡萄酒、 葡萄汁及葡萄副产物检测中的应用现状, 旨在为葡萄及其制品在后续分类鉴定与品质评价研究方面提供参考。 研究表明NIR技术通过定量定性分析可实现葡萄复杂理化成分的多组分检测和分类鉴别, 在测定葡萄理化特性与内部品质方面的研究已经有了一定的进展, 且在葡萄酒、 葡萄汁的品质过程监测和定性鉴别方面的研究应用逐渐增多, 并逐步应用于葡萄皮中多酚、 花青素等葡萄副产物分析, 以及葡萄藤、 葡萄叶营养生长状况监测等其他方面, 进一步证实了NIR技术正成为检测葡萄及其制品品质的一种有效工具, 为进一步提高葡萄及其制品品质价值以及实现葡萄果园的实时、 高效生产管理提供了技术支持, 应用前景极为广泛。 如何深入挖掘葡萄及葡萄制品不同类检测数据所反映信息的内在关联性, 结合视觉、 味觉、 嗅觉等多源信息融合技术建立预测精确度更高、 更稳健的模型去全面评价葡萄生产、 果园管理、 成熟期收获及产后加工全过程, 实现对葡萄及其制品生产全过程质量控制和在线监测将成为今后的发展趋势。
无损检测 模型 葡萄 品质 NIR Non-destructive detection Model Grape Quality NIR 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3653
宿迁学院信息工程学院,材料工程系，宿迁 223800
本文以萘羧酸膦酸配体(5-pncH3=(5-phosphono-1-naphthalenecarboxylic acid)和高氯酸铜为原料，在水热条件下自组装得到了一维配合物Cu0.5(5-pncH2)(H2O)1.5(1)。采用单晶衍射(X-Ray)、元素分析(EA)、红外光谱(FT-IR)、粉末衍射(Powder X-Ray)、热重分析(TG-DTG)对配合物进行晶体结构和热稳定性表征。晶体结构分析表明: 该配合物结晶于正交晶系，Pbcm空间群，a=0.667 88(2) nm，b=0.884 14(2) nm，c=4.174 03(9) nm。配合物1的晶体结构中相邻的金属CuII离子由配位水分子连接成一维锯齿状无机链。这些相邻的无机链通过萘羧酸膦酸配体上未配位的双重羧基氢键连接成层状结构。热稳定性研究表明，配合物呈现出逐级分解过程，在350 ℃以下能够保持配合物骨架结构的稳定性。
铜配合物 自组装 晶体结构 热稳定性 copper complex self-assembly crystal structure thermal stability
