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光电检测实验的教学改革探讨

科教导刊 2023年第1期 132-134页

作者：曹洁萍曾志娟张敏敏华南师范大学信息光电子科技学院广东广州510006

光电检测实验课程涉及光学、电子技术、光电转换技术以及计算机等多个学科的知识,其课程开设不仅有利于加深学生的基础理论知识学习,同时还能培养和提高学生对光电器件和系统搭建的实践操作能力。文章以培养学生的工程实践能力和创新能... 详细信息

光电检测实验课程涉及光学、电子技术、光电转换技术以及计算机等多个学科的知识,其课程开设不仅有利于加深学生的基础理论知识学习,同时还能培养和提高学生对光电器件和系统搭建的实践操作能力。文章以培养学生的工程实践能力和创新能力为目的,通过光电检测实验课程的教学改革,探索提高教学质量的方案。

关键词：光电检测实验教学改革实践能力创新能力

光电检测与视觉设计在农机化数字设计中的应用

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农机化研究 2020年第11期42卷 219-223页

作者：简川宜春学院江西宜春336000

在农机及其零部件的设计过程中,为了提高复杂零部件的设计效率和视觉传达效果,将光电检测和视觉设计技术引入到了农机的设计过程中,实现了农机部件建模和外观造型的数字化设计。为了验证方案的可行性,以农机发动机盖板的设计为例,采用... 详细信息

在农机及其零部件的设计过程中,为了提高复杂零部件的设计效率和视觉传达效果,将光电检测和视觉设计技术引入到了农机的设计过程中,实现了农机部件建模和外观造型的数字化设计。为了验证方案的可行性,以农机发动机盖板的设计为例,采用数控三维坐标测量机采集了盖板的点云数据,并导入到了UG软件中,建立了三维模型,最后通过视觉设计方法,对三维造型进行了优化,得到了具有动感和安全稳重性能的盖板造型,为农机三维造型的设计提供了新的数字化设计方法。

关键词：光电检测视觉效果农机设计三维造型数字化

基于ESP32的光电检测系统综合实验教学设计

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实验室研究与探索 2023年第1期42卷 229-234,280页

作者：匡文剑曹兆楼赵静钱黎明裴世鑫南京信息工程大学物理与光电工程学院南京210044

针对现有光电检测系统综合实验设备开放性不足、功能单一、缺乏项目开发实践等问题,提出了基于ESP32的光电检测综合实验系统教学课程设计方案,采取核心开发板与光电检测模块的硬件设计思路,结合VS Code、PlatformIO和Arduino框架,可开... 详细信息

针对现有光电检测系统综合实验设备开放性不足、功能单一、缺乏项目开发实践等问题,提出了基于ESP32的光电检测综合实验系统教学课程设计方案,采取核心开发板与光电检测模块的硬件设计思路,结合VS Code、PlatformIO和Arduino框架,可开展验证型、综合型、设计型3个阶段共35个实验项目。实践表明,该综合实验教学方案运行情况良好,具有适用性广泛、扩展性强等特点,使学生能够循序渐进掌握光电检测系统开发方法,能够有效培养学生专业兴趣、工程应用与创新实践能力。

关键词：光电检测单片机 ESP32系统级芯片嵌入式系统项目式学习

细胞发酵罐显微光电检测系统显微镜头光学设计

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光学技术 2020年第1期46卷 41-47页

作者：窦伟黄浩李琦刘永志上海航天控制技术研究所光电探测与制导事业部上海201109 中国航天科技集团公司红外探测技术研发中心上海201100 长春理工大学生命科学学院吉林长春130022 火箭军装备部驻天津地区军事代表室天津300308

提出一种在发酵罐外部架设显微系统进行非接触式细胞观测的光电检测方案。现有倒置生物显微镜工作距不足,并且其自身光源发散角大、能量低不足以照亮细胞,而工作距足够的工业显微镜分辨率最小只能达到10μm,所培育的动植物细胞大小为10... 详细信息

提出一种在发酵罐外部架设显微系统进行非接触式细胞观测的光电检测方案。现有倒置生物显微镜工作距不足,并且其自身光源发散角大、能量低不足以照亮细胞,而工作距足够的工业显微镜分辨率最小只能达到10μm,所培育的动植物细胞大小为10~20μm,无法获得清晰的细胞图像。为满足系统指标,设计了一种非接触式、折反射结合的长工作距可变焦光电检测系统。系统采用卡塞格林系统和李斯特物镜结合的设计思路,解决了折射式结构像差大的缺点。光学系统放大倍率为3~5倍,工作距为40mm,物方数值孔径0.18~0.3,分辨率可达到1.17~1.96μm,其轴上点在CCD截止频率133lp/mm处均大于0.1,大于人眼极限分辨阈值0.05。

关键词：光电检测光学设计卡塞格林系统李斯特物镜

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基于纸基微流控芯片的农药残留光电检测方法

农业工程学报 2017年第3期33卷 294-299页

作者：杨宁李振毛罕平王盼项昌华孙俊江苏大学电气信息工程学院镇江212013 江苏大学农业工程研究院镇江212013

针对当前农药检测设备所存在的造价高、自动化程度低、试剂耗材量大等问题,提出一种基于纸基微流控芯片的农药光电检测方法。设计一种简单、便携、廉价的纸基微流控芯片。构造桥式复合结构提升微流控酶抑制显色反应的均匀度,设计适用于... 详细信息

针对当前农药检测设备所存在的造价高、自动化程度低、试剂耗材量大等问题,提出一种基于纸基微流控芯片的农药光电检测方法。设计一种简单、便携、廉价的纸基微流控芯片。构造桥式复合结构提升微流控酶抑制显色反应的均匀度,设计适用于光吸收反射检测的光路及电路结构,最终创建集化学反应、光吸收反射效应及环境参数控制于一体的便携化农药检测系统试验平台,并对试验平台最佳工艺参数进行测定与优化。试验结果表明:在达到国家检测标准的前提下,所述检测法分辨率可达0.002 mg/L,高于农药速测卡法;在农药检测浓度范围内,所述方法与yps-1 168型便携式农药检测仪检出限相当,但试剂消耗价格降低了94.79%,且检测时间缩短23%。因此设计的纸基微流控芯片农药光电检测系统,为农残检测的便携化研制发展奠定理论基础。

关键词：农药农产品快速检测纸基微流控芯片光电检测分辨率

基于富集微流控芯片的稻曲病菌孢子光电检测方法

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农业工程学报 2017年第20期33卷 161-168页

作者：杨宁王盼张荣标徐佩锋孙俊毛罕平江苏大学电气信息工程学院镇江212013 江苏大学农业工程研究院镇江212013

针对当前水稻真菌病害发病时间短、传播速度快,缺乏有效早期预警技术的难点,提出一种基于微流控芯片的空气流中水稻真菌病害光电检测方法。该文根据微尺度下孢子富集动力学特征设计了病害孢子高效富集微流控芯片,并结合光电检测系统进... 详细信息

针对当前水稻真菌病害发病时间短、传播速度快,缺乏有效早期预警技术的难点,提出一种基于微流控芯片的空气流中水稻真菌病害光电检测方法。该文根据微尺度下孢子富集动力学特征设计了病害孢子高效富集微流控芯片,并结合光电检测系统进行病害孢子的检测。试验根据空气动力学原理以及孢子富集量的大小对微流控芯片通道尺寸进行设置。根据光检测原理和不同浓度孢子在富集区形成的光衰减特性,筛选具有高灵敏度特性的检测光强。在以检测光谱的灵敏度性能为目标并综合考虑线性度的基础上,优选检测波长。以水稻稻曲病菌孢子为检测对象,进行了自动化微流控富集和光电检测试验。试验结果表明:在光源光强1.1×104 cd,波长为650 nm时,利用所述检测方法针对水稻稻曲病菌孢子检测结果(相比与镜检值)误差小于17.5%,根据检测结果建立相关系数为0.992 9的检测模型,具有较好的线性度及可靠性。研究结果为便携式作物病害检测装备的研发提供理论基础。

关键词：病害灵敏度分析模型微流控芯片真菌光电检测

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玉米污染籽粒光电检测技术研究及应用

玉米污染籽粒光电检测技术研究及应用

作者：郭广东河南工业大学

学位级别：硕士

玉米作为我国三大谷物之一,其在农业生产中的地位日益凸显,它的安全性关乎国民生计。然而玉米在生产、运输、储存期间可能会受到一些油漆、煤炭、真菌等污染,严重影响玉米的品质,对国民健康造成损害。因此,研究一种对污染籽粒快速、实... 详细信息

玉米作为我国三大谷物之一,其在农业生产中的地位日益凸显,它的安全性关乎国民生计。然而玉米在生产、运输、储存期间可能会受到一些油漆、煤炭、真菌等污染,严重影响玉米的品质,对国民健康造成损害。因此,研究一种对污染籽粒快速、实时检测的技术,对保障我国粮食与食品安全具有重要意义。本文以玉米污染籽粒为研究对象,通过比较现有的检测技术,以期研究一种快速、高效、动态的污染籽粒检测技术。根据玉米污染籽粒与正常籽粒在光学特性上存在差异,以及结合现有的分拣技术,设计了玉米污染籽粒光电检测系统,并研制了对污染籽粒具有检测及分拣功能的实验样机。本文主要研究内容及结论如下:首先,根据光电检测基本原理,对玉米正常籽粒与污染籽粒做光学特性测试,验证了通过光电检测技术识别玉米污染籽粒的可行性。其次,设计了玉米籽粒光学透射的实验方案,并对玉米籽粒进行光学透射特性分析,最终确定了正常籽粒与污染籽粒经620nm的光源照射后有明显的透射差异。再次,设计了玉米污染籽粒光电检测样机的总体方案,主要包括排队机构、光电检测单元、单片机控制系统以及分拣机构四部分。其中,为实现大量玉米逐粒、连续的检测,设计了一种并列多轨式的排队机构;单片机控制系统通过程序算法对14路采集的籽粒数据进行处理,并实现了污染籽粒的识别以及对分拣机构的控制;为保证分拣精度,对喷吹口的位置、尺寸及几何形状进行了设计,并根据脉冲阀开关速度的要求,对脉冲阀的驱动电源、驱动电路进行了设计。最后,研制了玉米污染籽粒光电检测样机,对影响样机性能的因素进行分析并改进;对样机进行了性能测试,测试结果表明,该检测系统的剔除率达到92%,且具有较小的带出比。

关键词：玉米污染籽粒光电检测排队机构分拣机构

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糖化血红蛋白检测仪及其光电检测系统的研究

糖化血红蛋白检测仪及其光电检测系统的研究

作者：张凯武汉纺织大学

学位级别：硕士

糖尿病及其并发症严重影响人们的身体健康,糖化血红蛋白（Hb A1c）的含量反映了人体近2至3个月血糖平均水平,其浓度对糖尿病的防治和诊断有重要意义。糖化血红蛋白检测仪检测样本中糖化血红蛋白的含量,能得到患者真实准确血糖浓度结果,... 详细信息

糖尿病及其并发症严重影响人们的身体健康,糖化血红蛋白（Hb A1c）的含量反映了人体近2至3个月血糖平均水平,其浓度对糖尿病的防治和诊断有重要意义。糖化血红蛋白检测仪检测样本中糖化血红蛋白的含量,能得到患者真实准确血糖浓度结果,该项指标为糖尿病诊断提供了可靠依据。本文研究和设计了一款糖化血红蛋白检测仪器,配套检测卡盒,通过亲和层析法检测样本血糖浓度。仪器设计依据模块化的思想,主要由主控模块、光电检测模块、运动模块和人机交互四个主要模块构成。主控模块对各个分模块进行协调控制,人机交互模块便于操作者使用仪器和观察测试结果,运动模块通过电机驱动板实现仪器移液和混匀等功能。光电检测模块通过LED产生稳定单色光,红蓝光照射到实验样本上,反射光信号被光电二极管接收,通过模数转换电路,转换成数字信号被采集,通过对测试的结果进行分析,得到样本糖化血红蛋白浓度数据。该检测模块经过了大量的实验测试,CV测试结果较小,具有优异的稳定性、重复性和线性度。

关键词：糖化血红蛋白光电检测模数转换电机驱动

g-C3N4改性材料的光催化抑菌及光电检测研究

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g-C3N4改性材料的光催化抑菌及光电检测研究

作者：尹燕燕青岛大学

学位级别：硕士

环境中病原菌过多和环境污染等问题严重影响人类健康,常见的病原体处理及污水检测方法通常存在效率低、范围窄、成本高等问题。目前,利用太阳能的光催化技术在杀灭病原微生物、促进伤口愈合,或构建光电传感器检测环境污染物方面已成为... 详细信息

环境中病原菌过多和环境污染等问题严重影响人类健康,常见的病原体处理及污水检测方法通常存在效率低、范围窄、成本高等问题。目前,利用太阳能的光催化技术在杀灭病原微生物、促进伤口愈合,或构建光电传感器检测环境污染物方面已成为研究前沿,高效光催化材料是光催化领域的关键。g-CN是一种呈现石墨层状二维结构的半导体聚合物,在水的光解、有机污染物催化降解、二氧化碳还原和光催化抑菌等光催化的一系列领域中引起了广泛关注。其合成成本低廉,无毒害无污染,具有较稳定物化性以及独特的电子能带结构,被认为是最具有前景的半导体材料。但由于g-CN存在光生电子和空穴易复合以及可见光利用率低等缺点,因此本论文在g-CN良好光催化性能的基础上对其进行改性并应用于光催化抑菌及光电传感。具体研究内容如下:(1)通过研磨煅烧制备清洁绿色的BiFe O/g-CN复合材料并首次用于光催化抗菌,且进一步实现伤口愈合。通过精细调节BiFeO和g-CN的比例,控制·OH和·O的生成量,实现高效抑菌效果。此外通过在光照下结合过氧化氢(HO),催化过氧化氢的分解,促进抑菌性能。结合ESR监测和Mott-Schottky图分析,揭示了Bi Fe O/g-CN抗菌活性的催化机理。体内外实验证明10%BFO/CN结合HO能有效促进裸鼠的抗感染和创面愈合。基于此,制备了Bi Fe O/g-CN光电化学(PEC)传感器以有效促发HO的还原,从而实现对HO的检测。在可见光照射下,g-CN/Bi Fe OPEC传感器对HO检测限达到2.015μM,是传统电化学方法的4.7倍。所提出的光电化学传感器获得了从2.99μM到0.03 M的HO校准曲线范围,具备优异的检测性能。此外,制备的传感器可检测实际纺织废水样品中的HO,为环境中活性物质的检测提供了一种新方法,在环境监测方面具有广阔的前景。(2)通过球磨和煅烧制备了Ru-P-CN单原子材料用于光催化抑菌和光电检测HO。发现Ru-P-CN对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有积极的抗菌作用,与HO结合时抑菌率可达99%以上,对于由金黄色葡萄球菌引起的裸鼠皮肤创口感染具有明显的治疗效果,通过能带结构分析发现,Ru-P-CN具有相较于g-CN和Ru-CN更短的带隙结构,有助于充分利用可见光,从而实现快速有效的电子迁移。以SA-Ru-P-CN为功能材料制备出PEC传感器可以实现对HO的高灵敏响应和宽检测范围。SA-Ru-P-CN获得了HO检测的宽线性范围(2.99μM-6.7 m M以及8.5m M-30 m M),检测极限为2.99μM。此外,所制备的PEC传感器由于其高灵敏度的光电响应,可以实现对环境纺织水样中HO的定量检测。对g-CN进行改性所制备的BiFeO/g-CN复合材料以及Ru-P-CN单原子材料具有良好的光催化性能,可在多个催化领域实现很好的应用。

关键词： BiFeO3/g-C3N4 SA-Ru-P-C3N4 光催化抑菌光电检测