针对传统的反向匹配方法中存在的强弱峰权重差异和噪声峰的干扰问题, 提出了改进式反向匹配方法, 通过引入权重衰减函数来优化强峰和弱峰之间的权重占比关系, 使得谱图中各特征峰的权重分布在合理的范围内, 避免了强峰权重掩盖弱峰的情况; 通过概率分布函数动态滤噪的方法, 实现了噪声峰的自适应过滤, 从而提升了反向匹配方法的识别性能。 实验以大量的常规拉曼和表面增强拉曼的谱图为验证样本, 基于大型常规拉曼与表面增强拉曼数据库进行拉曼谱图识别验证。 实验表明该方法在大量数据测试下综合准确率达到91.52%, 相比于命中质量指数方法(51.08%)和传统的反向匹配方法(16.57%)有大幅度的提升。

用于食品安全、 环境污染、 毒品、 化学战剂检测等的现场快速检测要求检测设备便携、 快速和准确。 目前的常规实验室检测方法虽然能够实现准确检测, 但是其实时性较差, 无法满足现场快速检测的要求。 因此, 设计开发了基于等离激元增强拉曼光谱的便携式快速检测仪, 能够实现对滥用添加剂、 违禁食品添加剂、 农药残余、 毒品、 化学战剂和环境水污染等大量有害物质的现场快速定性检测。 该检测仪基于ARM嵌入式系统开发, 编写了其操作交互界面和底层驱动程序, 实现了拉曼光谱数据自动标定和特征谱图快速识别等算法。 在仪器中搭建了检测物质拉曼光谱的标谱数据库, 数据库根据检测科目进行分类, 每种科目包含该类别的多种物质, 每种物质均包含其高中低多种浓度的标准品和样本谱图。 设计实现了大类科目的辨识比对算法和GPU硬件加速算法, 实现了对某一类科目的所有物质的快速比对, 与传统的纯CPU算法实现相比较, 在辨识速度上提高了20倍以上。 通过市场购买的功能饮料、 违规葡萄酒与果汁等实际样品对所制备的样机仪器进行测试, 测试结果符合预期, 具有良好的灵敏度与重现性, 满足了现场快速检测的要求。

开展了鞘气聚焦高效率纺丝射流喷射的研究。搭建了带有微弱电流检测模块的鞘气聚焦电纺喷射实验平台, 讨论了鞘气约束作用下纺丝射流的流变与运动行为, 结合理论模型分析了鞘气供气压强等工艺参数对纺丝电流的作用规律。实验显示: 鞘气聚焦促进了射流的拉伸细化, 降低了射流喷射临界启动电压, 减小了纳米纤维的直径、提高了电纺纳米纤维的均匀性。当供气压强由0 kPa上升到50 kPa时, 射流喷射平均临界启动电压由10.2 kV降低至2.9 kV; 施加电压为4 kV时, 经4.4 s产生峰值为532 nA的冲击电流, 稳定喷射阶段纺丝电流为300~500 nA。 鞘气聚焦还减小了射流直径和表面电荷密度, 纺丝电流减小至没有鞘气聚焦时纺丝电流的1/7; 纺丝电流随着鞘气压强、喷头至收集板距离的增加而降低, 随着施加电压和溶液质量百分数的增加而增大。得到的结果表明: 鞘气聚焦抑制了射流喷射过程的电荷干扰, 减小了纺丝射流直径, 提高了静电纺丝的稳定性。 该方法为改善静电纺丝技术的控制水平提供了新的途径。