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基于太赫兹光谱的华法林钠快速定性定量检测

中国激光 2024年第3期51卷 169-176页

作者：吴静吴旭黄星皓李嘉伟张金晶彭滟陆林上海理工大学健康科学与工程学院上海200093 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 上海交通大学医学院附属瑞金医院心内科上海200025

华法林钠是肺栓塞治疗中最常用的口服抗凝药。为制定个性化给药方案,急需建立快速、经济、准确的定量检测技术。利用太赫兹(THz)光谱的分子指纹识别特性,建立华法林钠快速定性定量分析方法。首先,通过实验获得华法林钠THz特征吸收谱,结... 详细信息

华法林钠是肺栓塞治疗中最常用的口服抗凝药。为制定个性化给药方案,急需建立快速、经济、准确的定量检测技术。利用太赫兹(THz)光谱的分子指纹识别特性,建立华法林钠快速定性定量分析方法。首先,通过实验获得华法林钠THz特征吸收谱,结合密度泛函理论量化计算,明确该药物在10~16 THz内的分子运动模式,从分子基团层面建立定性识别方法。接着,对不同浓度的华法林钠水溶液进行THz检测,分析THz特征峰峰高和峰下面积与药物浓度之间的相关性,建立了双指标的华法林钠定量检测方法。最低检测限达到0.01 nmol/mL,低于人的血浆中的华法林浓度,检测耗时小于10 min。所提方法为华法林钠定量检测提供了一种快速、准确的新技术,有助于推动华法林钠血药浓度监测技术的发展。

关键词：医用光学华法林钠太赫兹光谱定性检测定量检测密度泛函理论

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基于中红外波段的烷烃浓度遥测光学系统

光学精密工程 2024年第7期32卷 966-975页

作者：殷亮邢志明朱科苗玉姜萌单新治高秀敏上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 上海理工大学健康科学与工程学院上海100080 北京航天控制仪器研究所北京100080

为了实现对烷烃气体浓度的大范围灵活检测,提出一种基于卡塞格林系统的中红外遥测遥感的方法。对该光学系统的发射模块、接收模块和探测模块进行整体设计研究,基于卡塞格林系统结合3464 nm的中红外光源完成对烷烃浓度遥测遥感光学系统... 详细信息

为了实现对烷烃气体浓度的大范围灵活检测,提出一种基于卡塞格林系统的中红外遥测遥感的方法。对该光学系统的发射模块、接收模块和探测模块进行整体设计研究,基于卡塞格林系统结合3464 nm的中红外光源完成对烷烃浓度遥测遥感光学系统的设计。该光学系统需要实现对25~100 m大范围内目标的测量,设计了25 cm口径的光学遥测系统。针对卡塞格林系统存在光信号丢失的问题,采用透射式非球面准直结构,可以实现对不同距离目标的调焦;针对口径过大引起的视差问题,采用发射接收同轴的方式来消除较大的视差。实验结果表明,本系统能够对25~100 m的目标进行测量。主镜和次镜镀有中红外增强金膜,使系统的稳定性得到了显著提升。经过测试,系统的总体发射效率为86%,接收效率为75.8%。烷烃遥测遥感系统能够在大范围远距离上遥测气体浓度,使用方便、测量迅速,测量人员面对的风险低,能够保证整体光学系统的稳定性及作业检测的安全性。

关键词：遥测遥感烷烃浓度测量中红外光卡塞格林系统

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青少年科创教育的工程哲学之思

教育发展研究 2024年第6期44卷 10-17页

作者：周列丁晓东上海理工大学党委(校长)办公室上海200093 上海理工大学上海200093

从“科学教育”到“科技教育”再到“科创教育”是科学、技术、工程分别作为独立主体得以被关注同时又相互融合于教育的过程。但科创教育尚处于初探期,人们对工程、工程科学、工程教育、工程师等还存在认识盲区和误区。工程哲学确立了... 详细信息

从“科学教育”到“科技教育”再到“科创教育”是科学、技术、工程分别作为独立主体得以被关注同时又相互融合于教育的过程。但科创教育尚处于初探期,人们对工程、工程科学、工程教育、工程师等还存在认识盲区和误区。工程哲学确立了工程本体论,“科学、技术、工程三元论”明确了科学、技术、工程的区别和联系,为透视科创教育、明确工程教育对于科创教育的重要作用和意义提供了理论视角。工程哲学视域下,工程教育打开“人工世界”的大门,让科创教育回归生活;工程教育有机整合科学与技术培养创新人才;工程教育丰富科创教育的内涵和育人价值;工程教育为科创教育提供方法和策略。当前青少年科创教育存在中小学工程教育缺位、高等工程教育错位、大中小学工程教育断层的问题。以工程教育为引擎驱动青少年科创教育发展可实施三个策略:针对中小学,以“融合”为切入点,推动工程教育普及;针对高等工程教育,以“回归工程”为要义,还原工程教育本真;针对大中小学工程教育衔接,以大学为龙头,强化工程教育辐射。

关键词：青少年科创教育工程哲学工程教育

超临界CO_(2)板式扩散焊矩形微通道换热器扰流格栅结构优化研究

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中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4850-4858,I0020页

作者：任燕王沛东李洪刘婧楠武卫东章立新杨其国上海理工大学能源与动力工程学院上海市杨浦区200093

为提升超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))布雷顿循环系统中印刷电路板式换热器(printed circuit heat exchanger,PCHE)的流动传热综合性能,该文通过数值模拟的方法,基于一种全蚀刻工艺的新型矩形截面PCHE,建立以... 详细信息

为提升超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))布雷顿循环系统中印刷电路板式换热器(printed circuit heat exchanger,PCHE)的流动传热综合性能,该文通过数值模拟的方法,基于一种全蚀刻工艺的新型矩形截面PCHE,建立以冷热通道换热单元为研究对象的数学物理模型。研究不同运行工况下,通道内扰流格栅间距对S-CO_(2)流动传热特性的影响机理和影响规律。结果表明:不同格栅间距的热通道内S-CO_(2)的流速均沿程逐渐减小,而冷通道内S-CO_(2)的流速反而沿程逐渐增大。冷热通道内的流动摩擦阻力系数(f)和努塞尔数(Nu)均随着格栅间距的增大而逐渐增大,但不同格栅间距的冷通道内的f和Nu均大于其对应的热通道内的f和Nu。当格栅间距为5.97 mm时,矩形截面通道具有相对最优的综合性能,可以在阻力损失较小的情况下实现强化换热。研究结果可为全蚀刻工艺矩形截面PCHE的性能提升和结构优化提供理论依据和数据支撑。

关键词：超临界二氧化碳(S-CO_(2)) 印刷电路板式换热器矩形截面格栅间距综合传热增强因子

极性可控的激光加工氧化石墨烯基忆阻器(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第3期61卷 233-239页

作者：刘素玲万正芬王雨田顾敏张启明上海理工大学光子芯片研究院上海200093 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

近年来,受生物神经系统结构和功能的启发,神经形态计算引起广泛兴趣。忆阻器可以通过其电荷或磁通量调节电导,与人脑突触作用机制相似,是神经形态计算最有前途的候选器件之一。提出一种基于飞秒激光加工氧化石墨烯基忆阻器的方法,通过... 详细信息

近年来,受生物神经系统结构和功能的启发,神经形态计算引起广泛兴趣。忆阻器可以通过其电荷或磁通量调节电导,与人脑突触作用机制相似,是神经形态计算最有前途的候选器件之一。提出一种基于飞秒激光加工氧化石墨烯基忆阻器的方法,通过调整器件两端扫描电压,实现了极性可控的电阻开关:低电压下,器件表现出单极性电阻开关特性,在150个循环扫描中呈现高度稳定性,且功耗仅有0.75 nW;高电压下,器件呈现双极性开关特性。伴随测试次数的增加,器件整体电导逐步增加,同时分别讨论了两种电压下器件的开关机制。

关键词：极性可控激光加工氧化石墨烯忆阻器

DAB储能变换器双闭环模型预测控制与PI补偿控制策略研究

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太阳能学报 2024年第8期45卷 1-9页

作者：陈桂涛宋晨飞刘飞飞黄伯雄孙向东西安理工大学电气工程学院西安710048

针对直流微电网中分布式电源输入输出功率不稳定造成的直流母线电压波动问题,鉴于双有源桥(DAB)储能变换器具有能量双向流动的特点,提出一种基于内模原理的双闭环模型预测控制策略。在分析DAB变换器扩展移相调制原理与特性基础上,重点... 详细信息

针对直流微电网中分布式电源输入输出功率不稳定造成的直流母线电压波动问题,鉴于双有源桥(DAB)储能变换器具有能量双向流动的特点,提出一种基于内模原理的双闭环模型预测控制策略。在分析DAB变换器扩展移相调制原理与特性基础上,重点研究电压外环和电流内环的模型预测控制策略。针对模型预测控制性能依赖电路参数准确度问题,分别从电路主要参数失配对功率传输和直流母线稳压的影响两个角度出发,深入分析模型参数敏感度。最终设置直流母线电压稳态误差灵敏度区,在误差灵敏度区外仅采用双闭环模型预测控制以保证系统的动态响应性能,在误差灵敏度区内采用双闭环模型预测控制和PI补偿控制以消除系统稳态误差。搭建实验平台进行实验验证,结果表明:在系统受到扰动时,DAB储能变换器可实现快速地充放电对系统进行补偿,混合控制策略可快速保持母线电压的稳定,实现系统功率均衡,增强系统抗扰能力。

关键词：微电网变换器直流母线电压波动双有源桥扩展移相双闭环模型预测控制 PI补偿控制

化学链燃烧中载氧体结构设计对抗磨性的影响研究

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动力工程学报 2024年第4期44卷 509-519页

作者：赵一凡刘敦禹金晶上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

在化学链反应过程中,载氧体作为氧和热量的载体起着至关重要的作用,载氧体设计一直是化学链技术研究的重点和难点。化学链燃烧通常发生在流化床反应器中,由于化学反应带来的化学应力对载氧体磨损贡献率最大,导致载氧体寿命大大缩短,有... 详细信息

在化学链反应过程中,载氧体作为氧和热量的载体起着至关重要的作用,载氧体设计一直是化学链技术研究的重点和难点。化学链燃烧通常发生在流化床反应器中,由于化学反应带来的化学应力对载氧体磨损贡献率最大,导致载氧体寿命大大缩短,有效成分流失。从载氧体结构设计角度出发,定性评价了不同复合载氧体的抗磨损机理:核壳结构抑制了活性组分的相分离现象,避免了由于活性组分表面磨损带来的载氧体失活;添加Al_(2)O_(3)纤维和“铆钉”抑制了裂纹扩展,减缓了材料的磨损;添加燃料灰改善了复合载氧体的骨架强度,提高了载氧体抗磨性和抗结渣团聚性;利用复合载氧体的协同增效提高了反应活性,减缓了烧结团聚现象。从磨损动力学和使用寿命角度出发,定量比较了不同载氧体的磨损情况:通过对数拟合Gwyn磨损动力学方程,求出不同载氧体拟合参数K和n,可以反映磨损机制和磨损变化规律。

关键词：化学链燃烧结构设计载氧体磨损

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核反应堆超临界二氧化碳再压缩循环优化研究

动力工程学报 2024年第6期44卷 984-990页

作者：侯胜亚薛松松杨其国上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

针对应用于第四代气冷堆的超临界二氧化碳再压缩循环系统进行了优化研究。通过建立完善的热力学及㶲经济性模型,并根据核电模块化的需求引入空间紧凑性指标,从热力学性能、空间紧凑性、㶲经济性能等多个维度对超临界二氧化碳再压缩循环系... 详细信息

针对应用于第四代气冷堆的超临界二氧化碳再压缩循环系统进行了优化研究。通过建立完善的热力学及㶲经济性模型,并根据核电模块化的需求引入空间紧凑性指标,从热力学性能、空间紧凑性、㶲经济性能等多个维度对超临界二氧化碳再压缩循环系统开展研究,分析了关键参数对超临界二氧化碳再压缩循环系统性能的影响,并进一步开展了多目标优化以提高系统的适用性。结果表明:通过多目标优化研究,循环的综合性能得到提升,多目标优化得到的最优点的㶲效率、单位功率成本率和单位功率换热面积分别为71.5%、3.11美分/(kW·h)和0.191 m^(2)/kW。

关键词：核能利用超临界二氧化碳㶲经济性再压缩循环多目标优化

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仿生嗅觉感知系统气体识别和浓度估计模型

自动化学报 2024年第4期50卷 812-827页

作者：相洪涛张文文肖文鑫王磊王远西山西大学自动化与软件学院太原030006 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 上海理工大学理学院上海200093 南洋理工大学电气与电子工程学院新加坡639798 北京大学计算机学院北京100871 同济大学电子与信息工程学院上海201804

常用气体检测模型需要使用气体传感器阵列响应信号的稳态值对气体进行种类识别和浓度估计,而在实际环境中,气体一般处于动态变化的状态,气体传感器阵列响应信号难以达到稳态值或长时间维持稳定状态.针对上述问题,提出一种由动态小波残... 详细信息

常用气体检测模型需要使用气体传感器阵列响应信号的稳态值对气体进行种类识别和浓度估计,而在实际环境中,气体一般处于动态变化的状态,气体传感器阵列响应信号难以达到稳态值或长时间维持稳定状态.针对上述问题,提出一种由动态小波残差卷积神经网络(Dynamic wavelet residual convolutional neural network, DWRCNN)子模型和权重信号自注意力(Weighted signal self-attention, WSSA)子模型组成的气体检测模型.该模型可以直接使用气体传感器阵列的原始动态响应信号对动态变化的气体进行成分识别,并进一步对每种成分气体的浓度在线估计.通过搭建的仿生嗅觉感知系统对模型的性能进行评估,实验结果表明,与常用气体识别模型相比, DWRCNN能获得接近100%气体识别准确率,且在线训练时间短,收敛速度快;与常用气体浓度估计模型相比, WSSA浓度估计模型能够大幅提高气体浓度估计精度,并能同时对不同气体都保持较高气体浓度估计精度,解决了动态环境中仿生嗅觉感知系统需要针对不同气体选择不同最优气体浓度估计模型问题.

关键词：气体识别浓度估计仿生嗅觉感知系统注意力机制