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基于光脉冲编码的相位敏感光时域反射仪研究进展

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光学学报 2024年第1期44卷 240-254页

作者：刘纯野万安池梁永鑫蒋家林吴悦张滨邓子文饶云江王子南电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室四川成都611731 之江实验室光纤传感研究中心浙江杭州311121

光脉冲编码(OPC)近年来在光纤声波传感领域备受关注,特别是将其与相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)相结合的技术。通过对注入光纤中的探测脉冲进行编码,可在不增加脉冲峰值功率的情况下大幅提高传感信号的信噪比,同时避免了非线性效应的影... 详细信息

光脉冲编码(OPC)近年来在光纤声波传感领域备受关注,特别是将其与相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)相结合的技术。通过对注入光纤中的探测脉冲进行编码,可在不增加脉冲峰值功率的情况下大幅提高传感信号的信噪比,同时避免了非线性效应的影响;在接收端解码后可获得单脉冲响应,系统空间分辨率由单个脉冲而不是整个探测脉冲序列的长度决定,从而在获得高信噪比传感信号的同时保持了空间分辨率。本文首先回顾了OPC在光纤声波传感领域中的发展历程;然后,重点介绍了本课题组基于OPC的分布式和准分布式声波传感研究进展,特别是在传感带宽提升方面的成效;最后,对基于OPC的光纤声波传感技术未来发展方向进行了探讨。

关键词：光纤传感光脉冲编码分布式声波传感相位敏感光时域反射仪

基于磁心与线圈参数优化的非侵入式磁场取能系统功率密度提升方法

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电工技术学报 2024年第2期39卷 313-324页

作者：李勇罗海军杨环宇闫一骅西南交通大学国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心成都610031

非侵入式磁场取能系统具有结构简单、供电稳定等优点,是解决变电站母排环境中状态监测传感器电池供电寿命有限的有效手段,但因功率密度较低制约了其应用。对于非侵入式磁场取能系统,磁心与线圈参数对其功率密度的影响非常显著。然而,现... 详细信息

非侵入式磁场取能系统具有结构简单、供电稳定等优点,是解决变电站母排环境中状态监测传感器电池供电寿命有限的有效手段,但因功率密度较低制约了其应用。对于非侵入式磁场取能系统,磁心与线圈参数对其功率密度的影响非常显著。然而,现有方法对磁心与线圈参数的分析相对独立,优化磁心时仅以互感为指标,忽略了该过程线圈参数变化对功率密度的影响。对此,该文考虑磁心尺寸对线圈参数的影响,以功率密度为指标,详细分析线圈匝数、线圈线径、磁柱侧面边长与叠片厚度对系统功率密度的影响。并在此基础上,提出一种优化磁心与线圈参数的功率密度提升方法,即设计线圈匝数、线圈线径、磁柱侧面边长与叠片厚度的最优值,以获取更高的功率密度。最后,基于所提出的方法制作了系统样机并进行测试。实验结果表明,对于限定磁心尺寸为30 mm×30 mm×40 mm的系统,在100 A母排电流下,系统经磁心与线圈优化后功率密度可达4.18 mW/cm~3,提升至系统优化前功率密度的35倍,验证了所提出方法提升功率密度的有效性。

关键词：传感器非侵入式磁场取能磁心线圈功率密度

基于主成分分析的多重定量PCR荧光串扰校正

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1151-1157页

作者：王鹏王振亚汪舜张杰张哲杨天航王弼陡罗刚银翁良飞张翀宇李原中国科学技术大学生物医学工程学院(苏州) 生命科学与医学部江苏苏州215163 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所工程化研究中心江苏苏州215163 重庆国科医创科技发展有限公司分子诊断中心重庆400700

聚合酶链式反应(PCR)是分子生物学常用的检测手段,主要用于对生物的DNA或RNA进行检测。由于荧光光谱重叠和滤光片过滤带宽限制,检测时所获得的荧光数据通常会包含荧光通道之间的串扰,串扰的存在使PCR结果分析变得复杂,并可能影响最终的... 详细信息

聚合酶链式反应(PCR)是分子生物学常用的检测手段,主要用于对生物的DNA或RNA进行检测。由于荧光光谱重叠和滤光片过滤带宽限制,检测时所获得的荧光数据通常会包含荧光通道之间的串扰,串扰的存在使PCR结果分析变得复杂,并可能影响最终的检测结果。选择合适的光学元件,并确定通道间的补偿矩阵,可以降低甚至消除荧光串扰。目前荧光补偿矩阵大多通过迭代计算获得,还没有一种简单的方法可以从混合的多通道荧光数据中找到荧光补偿矩阵。为了快速获得荧光补偿矩阵,减小计算量,采用主成分分析法(PCA)中确定主成分的方式,基于搭建的测试平台进行单一染料实验,获得染料的荧光信号在各个检测通道的分布情况,计算得到荧光补偿矩阵。通过分析补偿矩阵,发现对于搭建的硬件系统,Cy5染料对Cy5.5通道串扰较大,串扰比例为8.76%,同时Cy5.5染料对Cy5通道串扰影响也相对较大,比例约为6.2%;其次是ROX染料对HEX通道串扰,比例约为2.68%;HEX染料对FAM通道串扰,比例约为1.58%;FAM染料对HEX通道串扰相对较小,比例约为0.25%,其余通道无明显串扰,与荧光光谱反映的结果一致。采用得到的荧光补偿矩阵对单一染料实验得到的原始荧光数据进行处理,有效去除了非目标通道的荧光串扰,实现了荧光通道数据的解耦,验证了方法的可行性。最后设计了染料颜色分辨实验,将不同浓度的多种染料进行组合测试,并采用所提出的方法将得到的数据进行荧光补偿。实验结果表明,荧光通道各自的线性相关性较高,五个荧光通道的线性相关系数r均大于0.99,该结果进一步验证了该补偿方法的有效性。

关键词：聚合酶链式反应(PCR)检测光谱分析主成分分析多重荧光检测荧光串扰荧光分离

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糖化白蛋白检测方法的研究进展

分析化学 2024年第3期52卷 306-312页

作者：胡琼李诗琪骆怡琳曹晓静梁伊依冯文星牛利广州大学化学化工学院分析科学技术研究中心广州市传感材料与器件重点实验室

糖尿病是一组以持续性高血糖为特征的慢性代谢性疾病，糖尿病及其并发症已成为严重的全球性公共卫生问题，但目前仍缺乏有效的治疗手段。血糖水平监测是糖尿病病情监测的一种有效手段。人血清白蛋白（HSA）与血液中的葡萄糖经非酶促糖... 详细信息

糖尿病是一组以持续性高血糖为特征的慢性代谢性疾病，糖尿病及其并发症已成为严重的全球性公共卫生问题，但目前仍缺乏有效的治疗手段。血糖水平监测是糖尿病病情监测的一种有效手段。人血清白蛋白（HSA）与血液中的葡萄糖经非酶促糖基化反应的产物为糖化白蛋白（GA），因GA可反映过去2～3周内的总体血糖水平，可作为血清标志物，在糖尿病患者短期血糖控制评估、疗效观察以及治疗方案调整等方面具有重要价值。因此，GA的简便、快速、低成本、高灵敏和高选择性检测对糖尿病的治疗和病情监测意义重大。本文系统归纳总结了GA的检测方法，重点阐述了各种检测方法的原理及优缺点，对GA检测方法近年来的研究进展进行了评述，最后对其发展趋势进行了展望。

关键词：糖化白蛋白糖化血红蛋白糖尿病血糖监测非酶促糖基化评述

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基于核酸适体的电化学生物传感研究

分析测试学报 2024年第2期43卷 328-337页

作者：李诗琪骆怡琳万建文胡琼韩冬雪牛利广州大学化学化工学院广州大学分析科学技术研究中心&广州市传感材料与器件重点实验室&广东省光电传感材料与器件工程技术研究中心广东广州510006 中山大学化学工程与技术学院广东珠海519082

核酸适体是一类经由指数富集的配体系统进化(SELEX)技术在体外筛选获得的单链寡核苷酸片段,由于具有可人工批量合成、价格低廉、易于功能化修饰、特异性强、亲和力高、免疫原性低、批间差异小、热稳定性好等优良特性,在分析化学、疾病... 详细信息

核酸适体是一类经由指数富集的配体系统进化(SELEX)技术在体外筛选获得的单链寡核苷酸片段,由于具有可人工批量合成、价格低廉、易于功能化修饰、特异性强、亲和力高、免疫原性低、批间差异小、热稳定性好等优良特性,在分析化学、疾病治疗以及生物医学研究等诸多领域备受关注。结合代表性案例,该文综述了核酸适体在电化学生物传感领域的应用。首先简要概述了核酸适体及电化学适体传感器的特点,分类阐述了电化学适体传感器在小分子化合物、蛋白质、外泌体、循环肿瘤细胞(CTCs)以及病原微生物检测中的应用,并重点介绍了相关检测方法的原理、分析特性以及所应用的信号放大策略,最后对电化学适体传感器的发展进行了展望。

关键词：电化学生物传感适体传感器生物标志物外泌体循环肿瘤细胞病原微生物信号放大

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基于U-Net的压缩光场显示图案生成方法

光学学报 2024年第10期44卷 366-384页

作者：高晨谭小地李海峰刘旭福建师范大学光电与信息工程学院福建福州350117 福建省光子技术重点实验室福建福州350117 医学光电科学与技术教育部重点实验室福建福州350117 福建省光电传感应用工程技术研究中心福建福州350117 福建师范大学信息光子学研究中心福建福州350117 浙江大学光电科学与工程学院浙江杭州310027

压缩光场显示具有结构简单紧凑、显示空间分辨率高的优点,但求解压缩光场显示图案的迭代算法存在计算量大的问题。随着人工智能技术的发展,基于深度学习的图像生成算法也被应用到三维显示中。提出一种将计算机视觉中执行图像分割任务的U... 详细信息

压缩光场显示具有结构简单紧凑、显示空间分辨率高的优点,但求解压缩光场显示图案的迭代算法存在计算量大的问题。随着人工智能技术的发展,基于深度学习的图像生成算法也被应用到三维显示中。提出一种将计算机视觉中执行图像分割任务的U-Net作为优化压缩光场显示图案的网络模型。根据给定的观看角度生成几组经过数据增强的目标光场数据集作为U-Net的训练集;在U-Net收敛后,将训练完成的U-Net用于生成重建测试目标光场的显示图案。训练和测试结果表明,相比基于堆叠CNN和迭代算法的方法,所提出的基于U-Net的压缩光场显示图案生成方法具有重建质量更高、计算资源少的优势。

关键词：物理光学成像系统压缩光场显示光场渲染深度学习

数字消费主义陷阱下消费主体的身份困境和破解路径

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南通大学学报（社会科学版） 2024年第3期40卷 31-40页

作者：陈文怡胡小君苏州大学马克思主义学院苏州大学中国特色城镇化研究中心、新型城镇化与社会治理协同创新中心

西方消费主义思潮的盛行,特别是消费逐渐与数字定制、数字化虚拟以及数据圈地相联系,使得消费异化为资本的剥削工具。数字消费主义所制造的消费迷雾,使得消费主体陷入身份焦虑、消费危机以及情感异化等困境之中,成为无益于数字消费社会... 详细信息

西方消费主义思潮的盛行,特别是消费逐渐与数字定制、数字化虚拟以及数据圈地相联系,使得消费异化为资本的剥削工具。数字消费主义所制造的消费迷雾,使得消费主体陷入身份焦虑、消费危机以及情感异化等困境之中,成为无益于数字消费社会的数字消费主体。基于数字消费的剥削本质,需要从劳动属性、劳动价值以及数字消费拜物教的马克思政治经济学逻辑,对消费主体身份进行政治解构,对消费主体的身份困境进行深入追问和研究。化解数字消费主体的身份危机,必须建立和维护好数字消费、防范数字资本的无限扩张、重塑数字技术应用的消费认知以及树立科学的数字消费格局。

关键词：数字消费主义数字化虚拟消费主体身份困境

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一种穿戴式多IMU的航向对齐方法

导航定位学报 2024年

作者：夏大洲姜卫平旷俭牛小骥武汉大学测绘学院武汉大学卫星导航定位技术研究中心

针对基于穿戴式多惯性测量单元（IMU）的行人定位与步态测量应用中，多IMU之间的航向对齐通常依赖磁力计、专业人员辅助以及关节假设模型，操作流程复杂度高且精度无法保障的问题，提出一种适用下肢安装多IMU的航向对齐方法：设计适用... 详细信息

针对基于穿戴式多惯性测量单元（IMU）的行人定位与步态测量应用中，多IMU之间的航向对齐通常依赖磁力计、专业人员辅助以及关节假设模型，操作流程复杂度高且精度无法保障的问题，提出一种适用下肢安装多IMU的航向对齐方法：设计适用足部、小腿和大腿IMU的统一的杆臂补偿零速修正算法，利用行人足部周期性触地规律构造的零速度观测值，准确恢复所有IMU的运动轨迹；然后基于轨迹相似性约束，实现多个IMU的航向对齐；最后在室外开阔场景下评估运动轨迹恢复精度和航向对齐精度。实验结果表明，航向对齐精度和各部位IMU的轨迹恢复精度呈正相关；在行走轨迹长度大于15 m时，各IMU的航向对齐精度均优于1°（均方根值)。该方法操作简单，易于实施，能够满足基于多IMU的人体运动分析和行人定位应用需求。

关键词：穿戴式惯性传感器航向对齐行人航迹推算人体运动分析扩展卡尔曼滤波

改进蜣螂优化算法的海洋牧场三维UWSN覆盖方法

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中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2024年

作者：付雷王骥广东省智慧海洋传感网及其装备工程技术研究中心广东海洋大学电子与信息工程学院

针对海洋牧场三维环境监测，提出了一种基于改进蜣螂优化算法（IDBO, improved Dung beetle optimizer）的UWSN(underwater wireless sensor networks)覆盖方法。首先，在蜣螂优化算法（DBO）种群初始化时加入Chebyshev混沌映射，使得... 详细信息

针对海洋牧场三维环境监测，提出了一种基于改进蜣螂优化算法（IDBO, improved Dung beetle optimizer）的UWSN(underwater wireless sensor networks)覆盖方法。首先，在蜣螂优化算法（DBO）种群初始化时加入Chebyshev混沌映射，使得种群资源在搜索空间的分配方面更加均衡。其次，通过自适应权重因子和Levy飞行改进觅食小蜣螂的位置更新方式，提升了位置搜索能力和DBO算法的收敛能力。将IDBO算法应用在海洋牧场UWSN覆盖优化中，仿真结果表明：在不同参数环境下，IDBO算法的覆盖率高于随机部署和其他智能优化算法，并且能以较低的节点能耗获得更高的覆盖率，节点分布也更加合理。

关键词：海洋牧场水下无线传感器网络 Chebyshev混沌映射自适应权重因子 Levy飞行