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基于光流控技术的微流及微颗粒操控研究

基于光流控技术的微流及微颗粒操控研究

作者：朱必锋广州大学

学位级别：硕士

微流体及微颗粒的操控技术在生物检测、化学分析、医疗及制药等领域有着广泛的应用前景。其中,采用光流控技术对微流体及微颗粒的操控因其独特的优势近年来备受关注。在本论文中,我们基于光流控技术,从实验平台设计、理论分析、数值仿... 详细信息

微流体及微颗粒的操控技术在生物检测、化学分析、医疗及制药等领域有着广泛的应用前景。其中,采用光流控技术对微流体及微颗粒的操控因其独特的优势近年来备受关注。在本论文中,我们基于光流控技术,从实验平台设计、理论分析、数值仿真以及实验操控等多个层面讨论了光对微流体及微颗粒的主动操控。首先,为实现光流控对微颗粒的便携操控,我们设计了一种小型集成式的光流控平台,该平台由控制电路和机械结构两部分构成,实现了对微颗粒的智能识别。其次,我们实现了一种光控微流透镜。该透镜通过638nm激光与亮蓝色素的相互作用引起微流体中的层流界面形变对光束进行操控。在未施加激光时,层流界面由于微通道形状形成上凸界面。对这一界面施加激光改变其曲率,可得到曲率实时改变的透镜。根据光控微流透镜的新概念,本论文演示了光控发散角、光束偏转以及光波导开关的应用。另一方面,我们从理论上分析了光对微颗粒的横向力操控。该操控主要基于二维平凸柱面透镜将线偏振平面波进行聚焦,并在微球上产生横向光力。分析表明,这种横向光力与入射波的偏振方向以及微球的米氏散射特性有关。上述发现可应用于分选不同尺寸的均匀介质球体。最后,我们设计了一种锥形光纤结构,实现了微颗粒的光纤光镊捕获。仿真结果表明该锥形光纤的出射光场具有两个焦点,可用于双颗粒的捕获。在实验中我们利用光流控平台同时捕获了两个微颗粒,捕获距离均在100μm以上。随后我们演示了单颗粒和一连串颗粒的捕获以及操控。综上所述,我们提出了一种光流控平台,该平台具有小型化、低成本、集成度高的特点。使用光流控平台搭建的实验装置,我们不仅实现了光束发散角控制、光束偏转、波导开关的光流控应用,还实现了利用锥形光纤对两个颗粒的长距离捕获。我们提出的“光控微流透镜”的概念、锥形光纤的双颗粒长距离捕获方法以及二维聚焦光束作用下产生横向光力的方法,在光流控的应用领域中具有较好的潜在应用价值。

关键词：光纤光镊光流控透镜颗粒操控横向光力光流控

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TTE网络调度机制研究与仿真验证

TTE网络调度机制研究与仿真验证

作者：段必栋西安工业大学

学位级别：硕士

随着计算机网络对实时任务需求的增加,标准以太网已无法满足传输要求,因此引入了时间触发以太网(Time-Triggered Ethernet,TTE)。调度机制是保障时间触发以太网对时间触发(TT)、速率受限(RC)以及最佳努力(BE)三类业务混合传输的关键。... 详细信息

随着计算机网络对实时任务需求的增加,标准以太网已无法满足传输要求,因此引入了时间触发以太网(Time-Triggered Ethernet,TTE)。调度机制是保障时间触发以太网对时间触发(TT)、速率受限(RC)以及最佳努力(BE)三类业务混合传输的关键。因此本文提出了能够提高时间触发以太网业务实时性和服务质量的调度机制,并基于OPNET平台进行了仿真对比实验。本文主要的研究内容如下:(1)设计优化了TTE网络中三类业务的调度机制。首先,针对TT业务强实时性和高可靠性的特点,提出了带有冲突避免的无接收窗口调度策略(No Receiving Window with Conflict Avoidance,No RW-CA)结合FULL-MESH交换架构的方法,以优化TT业务的静态时间窗口调度机制。其次,面向RC和BE业务,提出了带宽分配间隔约束调度策略(Bandwidth Allocation Gap Constrained Scheduling,BAGCS)结合Cross Bar和CLOS交换架构的方法,以提高RC和BE业务的传输效率。(2)基于OPNET平台的三层建模(进程模型、节点模型和网络模型)机制构建了TTE网络仿真系统。首先,对端系统模型、交换机模型和链路模型的仿真设计进行了说明。其次,深入探讨了进程模型的设计流程、调度机制的实现细节,以及性能参数的收集方法,以确保仿真系统能够精确地模拟TTE网络的实际操作和行为,为仿真对比实验提供环境支撑。(3)最后进行了仿真对比实验。在两种仿真场景下,与传统的时间触发以太网调度机制、TPMBSA调度机制以及No RW-BD调度机制进行了吞吐量、端到端时延、丢包率以及抖动指标的对比。实验结果显示,在本文调度机制的优化下,TTE网络整体吞吐量提高了30%～40%,并且其它性能指标也有不同程度的提升。这些改进不仅在理想的网络环境中显著,而且在面对复杂网络拓扑结构时同样表现突出。综上所述,本文以提高时间触发以太网实时性和服务质量为目的,设计优化了分别适合三类业务的调度机制并基于OPNET平台进行了仿真验证,为时间触发以太网的进一步发展提供了重要的理论支撑。

关键词： TTE网络调度策略交换架构 OPNET 仿真

分子筛封装红/绿碳点用于构建比率荧光探针检测Cr（Ⅵ）

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分子筛封装红/绿碳点用于构建比率荧光探针检测Cr（Ⅵ）

作者：李必好黑龙江大学

学位级别：硕士

鉴于微量Cr（Ⅵ）即可对人体健康产生不利影响,传统的Cr（Ⅵ）检测方法具有设备昂贵、操作繁琐和灵敏度低的缺点,因此开发能够快速、选择性、灵敏地测定水源中的Cr（Ⅵ）含量的探测探针具有重要意义。其中,碳量子点（CQDs）因具有较好... 详细信息

鉴于微量Cr（Ⅵ）即可对人体健康产生不利影响,传统的Cr（Ⅵ）检测方法具有设备昂贵、操作繁琐和灵敏度低的缺点,因此开发能够快速、选择性、灵敏地测定水源中的Cr（Ⅵ）含量的探测探针具有重要意义。其中,碳量子点（CQDs）因具有较好的水溶性和优良的光化学性质而备受关注,相对于基于单个CQDs的荧光探针,比率型荧光探针是通过两种或多种荧光峰强度之比来产生不同的发光颜色,进而实现对目标物质的精准探测。本文通过将一种特异型响应的绿色碳量子点（GCQDs）用作响应信号和一种红色碳量子点（RCQDs）用作参考信号,构建了一款具有高灵敏度和高精确性的比率荧光探针G-RCQDs用于检测水中的Cr（Ⅵ）。并通过将GCQDs和RCQDs在介孔分子筛（SBA-15）中空间限域生长来避免CQDs因聚集而引起的自猝灭,进一步提高了G-RCQDs的化学稳定性和检测灵敏度,具体内容如下:首先,分别通过水浴加热法和一步水浴法成功合成了具有优秀光学性质的GCQDs和RCQDs,将GCQD和RCQDs在4:1的质量比下通过混合掺杂成功了制备了对Cr（Ⅵ）具有特异选择性的比率荧光探针G-RCQDs,并通过TEM、FT-IR和紫外可见分析等对制备的G-RCQDs的进行了结构与性能上的考察。结果表明:G-RCQDs在最佳激发波长365 nm的激发下,在476 nm和615 nm处出现双发射峰,具有良好的光稳定性。G-RCQDs可以在0～100μM（R2=0.9992）范围内特异性灵敏检测Cr（Ⅵ）,检出限为0.646μM。最后通过GCQDs和RCQDs在加入Cr（Ⅵ）后的荧光寿命和紫外可见光谱的变化验证了G-RCQDs检测Cr（Ⅵ）的机理为福斯特共振能量转移（FRET）。为了克服CQDs非均匀粒径和自聚集猝灭所带来的限制,通过简化合成过程,在SBA-15中原位合成GCQDs和RCQDs用以进一步增强其光学性能,成功构建了一种新型的双发射比荧光探针G-RCQDs@SBA-15,实现了对Cr（Ⅵ）的高灵敏检测。在365 nm激发下,G-RCQDs@SBA-15同样在462 nm和610 nm处出现双发射峰,可在0-160μM范围内线性检测Cr（Ⅵ）,并有着0.336μM的最低检测限,比GCQDs/RCQDs低52%。实验结果表明G-RCQDs@SBA-15不仅继承了GCQDs和RCQDs优异的光学性能,而且具有很好的化学稳定性和更低的LOD。基于紫外-可见光和荧光寿命分析,FRET同样被认为其发生荧光猝灭的机理。考虑到G-RCQDs@SBA-15的灵敏的光转换特性,将其与智能手机和RGB分析软件相结合,通过直接捕获和分析荧光图像进行Cr（Ⅵ）检测,实现了更加便捷、准确、高效、灵敏的荧光检测。

关键词： Cr(Ⅵ) 比例荧光检测 CQDs 限域反应介孔分子筛

SB202190促进脊髓损伤大鼠运动功能的恢复

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SB202190促进脊髓损伤大鼠运动功能的恢复

作者：许必通南方医科大学

学位级别：硕士

全风向下平单轴光伏支架风致扭转气动失稳试验研究

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振动与冲击 2024年第20期43卷 221-228,281页

作者：马文勇王贺朋纪寅峰邹创石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043 石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室石家庄050043 河北省风工程和风能利用工程技术创新中心石家庄050043 上海电气电站设备有限公司发电机厂上海200240

针对平单轴光伏支架风致扭转气动失稳问题,采用全气弹模型,在风洞中复现了光伏支架的扭转气动失稳现象。通过对扭转响应和临界风速的分析,明确了平单轴光伏支架的风致振动特性。结果表明:光伏支架在-45°~45°的倾角范围内都可能发生扭... 详细信息

针对平单轴光伏支架风致扭转气动失稳问题,采用全气弹模型,在风洞中复现了光伏支架的扭转气动失稳现象。通过对扭转响应和临界风速的分析,明确了平单轴光伏支架的风致振动特性。结果表明:光伏支架在-45°~45°的倾角范围内都可能发生扭转气动失稳,光伏组件水平放置时临界风速较高;小倾角下阻尼对临界风速影响较小,大倾角下增加阻尼可以提高临界风速;随着来流与光伏支架法线方向夹角(风向角)的增大,临界风速逐渐增加;斜风向下光伏支架尾流端部振动比迎风端部更剧烈。

关键词：平单轴光伏支架气弹模型试验临界风速斜风向阻尼比