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基于跨时间尺度迁移学习的污水处理模型漂移校正方法

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环境科学 2024年

作者：申渝廖万山李慧敏冯东郭智威张冰高旭王建辉陈猷鹏重庆中法环保研发中心有限公司重庆工商大学智能制造服务国际科技合作基地重庆大学环境与生态学院重庆南向泰斯环保技术研究院有限公司

数据是智能运维的核心基础，但当前污水厂数据普遍不足，且污水处理系统状态随内外部环境动态演化。污水厂的智能运维面临着建模难度大，及因系统演化而导致的模型漂移问题。针对该问题，选取水温、水质和微生物状态等都有显著差异的夏... 详细信息

数据是智能运维的核心基础，但当前污水厂数据普遍不足，且污水处理系统状态随内外部环境动态演化。污水厂的智能运维面临着建模难度大，及因系统演化而导致的模型漂移问题。针对该问题，选取水温、水质和微生物状态等都有显著差异的夏冬两季作为典型对比场景，将机制模型与神经网络结合，建立了基于跨时间尺度迁移学习的污水处理模型漂移校正方法。首先，针对数据不足问题，建立并校准活性污泥模型（ASM），以夏季工况数据作为输入，模拟计算运行参数和出水数据，生成模拟运行数据集，实现数据增广和质量提升，用于训练多层感知机神经网络（MLP）模型，结果显示，MLP模型对夏季出水COD、氨氮和总磷等的平均模拟准确率在95%以上；然后，针对模型在冬季工况中出现模拟准确率大幅下降等模型漂移问题，将冬季实测数据作为目标域数据集，以MLP模型作为预训练模型进行迁移学习。结果表明，迁移学习后模型性能显著提升，出水COD、氨氮、总氮和总磷的平均模拟准确率分别提高了21.49%、60.79%、58.14%和46.74%。研究提出的跨时间尺度迁移学习方法，能有效解决模型漂移问题，实现模型对污水处理系统动态演化的跟随响应。

关键词：多层感知机神经网络(MLP)模型机制模型迁移学习模型漂移系统适应性知识迁移

二维材料极化激元增强红外光谱技术研究进展（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第3期 315-330页

作者：韦玮兰桂莲骆鹏汤林龙重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室中国科学院重庆绿色智能技术研究院微纳制造与系统集成研究中心

表面增强红外吸收光谱技术能够将红外光波高度局域在探测分子周围，极大增强光波与分子的相互作用，为实现微弱分子红外振动光谱信号的高灵敏探测提供了新思路。其中，二维材料极化激元由于具有高度局域化光场和低固有损耗等独特性质，... 详细信息

表面增强红外吸收光谱技术能够将红外光波高度局域在探测分子周围，极大增强光波与分子的相互作用，为实现微弱分子红外振动光谱信号的高灵敏探测提供了新思路。其中，二维材料极化激元由于具有高度局域化光场和低固有损耗等独特性质，为表面增强红外光谱提供了一种有效的方案。本文综述了二维材料极化激元增强红外光谱技术的研究进展：首先从不同材料体系出发介绍极化激元基本特性，论述极化激元与分子模式耦合机理；在此基础上总结二维材料极化激元增强红外光谱技术的几个重要研究方向，主要包括等离激元增强红外光谱技术、声子极化激元增强红外光谱技术和近场红外光谱增强技术；最后展望极化激元增强红外光谱技术未来可能的发展方向。

关键词：表面增强光谱二维材料等离激元声子极化激元红外光谱

硅尖阵列的制备及其在真空微电子加速度计中的应用(英文)

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强激光与粒子束 2015年第2期27卷 74-78页

作者：李东玲尚正国王胜强温志渝重庆大学新型微纳器件与系统技术国家重点实验室重庆400044 重庆大学国家级微纳系统与新材料技术国际研发中心重庆400044

针对微电子器件,提出了一种简单、低成本、便于批量加工的硅尖阵列制备方法。分析了各向异性和各向同性湿法腐蚀的特点,研究了不同腐蚀液中硅尖的形成机理和腐蚀速率,采用扫描电子显微镜(SEM)观测硅尖形貌。结果表明:在质量分数40%KOH... 详细信息

针对微电子器件,提出了一种简单、低成本、便于批量加工的硅尖阵列制备方法。分析了各向异性和各向同性湿法腐蚀的特点,研究了不同腐蚀液中硅尖的形成机理和腐蚀速率,采用扫描电子显微镜(SEM)观测硅尖形貌。结果表明:在质量分数40%KOH腐蚀液中添加I2和KI,显著减小了削角速率,得到了呈"火箭尖"的硅尖阵列。各向同性腐蚀采用HNA腐蚀液,腐蚀的硅尖呈埃菲尔铁塔形。通过调整腐蚀液配比,氧化锐化后,硅尖尖端曲率半径小于15nm。该硅尖阵列已成功应用于真空微电子加速度计之中。

关键词：硅尖阵列湿法腐蚀氧化锐化真空微电子加速度计

表层氧化对单晶铁薄膜电子磁手性二向色性谱的影响研究

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电子显微学报 2024年第4期43卷 464-472页

作者：曾志欣胡绮雯李建军符潇潇黄晓旭重庆大学材料科学与工程学院轻合金材料国际合作联合实验室重庆大学电子显微镜中心

电子磁手性二向色性技术（EMCD）是一种基于透射电镜电子能量损失谱（EELS）的磁表征技术，可实现亚纳米级高空间分辨、元素分辨的局域轨道自旋磁矩定量测量。本文以单晶铁薄膜为例研究了金属透射样品表面氧化对EMCD信号的影响。在Fe/Mg... 详细信息

电子磁手性二向色性技术（EMCD）是一种基于透射电镜电子能量损失谱（EELS）的磁表征技术，可实现亚纳米级高空间分辨、元素分辨的局域轨道自旋磁矩定量测量。本文以单晶铁薄膜为例研究了金属透射样品表面氧化对EMCD信号的影响。在Fe/MgO（001）薄膜的平面样品中，从不同区域中提取一系列低能损失谱、Fe-L2,3峰常规在轴芯能级损失谱和动量转移矢量分辨的离轴芯能级损失谱（q-EELS）。结合低能损失谱和常规在轴芯能级损失谱，可合理忽略所选区域的复散射，且发现样品靠近孔洞边缘的区域较其他区域而言存在更为严重的氧化情况。表层氧化物相对含量的增加导致所选数据中常规在轴芯能级损失谱以及动量转移矢量分辨离轴芯能级损失谱的白线比值均呈单调递增趋势，这种现象原理上会导致从EMCD谱中提取的轨道-自旋磁矩比值的偏差相对递增。此外，作者还发现样品表层氧化、非晶化、样品弯曲效应和外延质量等因素综合引起了实验中局部衍射条件的轻微不规则变化，这些因素同样对EMCD定量的结果有较大的影响，最终导致所观测区域EMCD谱中实际提取的轨道-自旋磁矩比值呈不规则变化。本工作建议在进行易氧化单质金属的EMCD实验时，可预先进行会聚束辐照以降低表层氧化物厚度，并注意关注衍射条件的细微变化。

关键词： EMCD 表层氧化复散射动量分辨芯能级损失谱

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大直径回转体零部件壳体局部加速器CT检测

光学学报 2024年

作者：詹美娜倪松余海军谢海霞刘丰林谭辉重庆大学工业CT无损检测教育部工程研究中心重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室

针对大直径回转体零部件直径较大且存在高密度材料、缺陷通常位于壳体部位的特点，采用电子直线加速器作为射线源，提出一种多次局部源直线扫描CT(mL-STCT)成像方法。m L-STCT通过旋转检测对象及偏置射线源和探测器，对检测对象壳体预... 详细信息

针对大直径回转体零部件直径较大且存在高密度材料、缺陷通常位于壳体部位的特点，采用电子直线加速器作为射线源，提出一种多次局部源直线扫描CT(mL-STCT)成像方法。m L-STCT通过旋转检测对象及偏置射线源和探测器，对检测对象壳体预估缺陷部位进行多次扫描，每次扫描移动射线源采集不同角度投影数据。分析m L-STCT投影数据在Radon空间的不同分布，确定了每次扫描物体的旋转角度及相关成像参数。仿真实验和模拟物理扫描实验结果表明，相比于局部源直线扫描CT(L-STCT)和切向CT(TCT),m L-STCT在投影连续情况下重建结果对缺陷结构恢复效果较好，具有较完整、清晰的轮廓。实验结果说明m LSTCT可以实现大直径回转体零部件壳体的局部CT成像检测，在实际检测中具有重要应用价值。

关键词：成像系统计算机断层成像直线扫描图像重建

基于微型光谱仪的多参数水质检测微系统设计与实验

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光谱学与光谱分析 2012年第7期32卷 2009-2014页

作者：魏康林温志渝郭建陈松柏国家级微纳系统与新材料技术国际联合研究中心重庆400044 重庆大学新型微纳器件与系统国家重点学科实验室重庆400044 重庆大学微系统研究中心重庆400044

针对水资源环境监测与保护的需求,提出了基于微型光谱仪连续光谱分析的多参数水质检测微系统,系统主要由MOEMS微型光谱仪、流路系统、多功能微小型样品反应检测室和嵌入式测控系统组成,具有自动进样和试剂、样品反应体系的自动恒温、搅... 详细信息

针对水资源环境监测与保护的需求,提出了基于微型光谱仪连续光谱分析的多参数水质检测微系统,系统主要由MOEMS微型光谱仪、流路系统、多功能微小型样品反应检测室和嵌入式测控系统组成,具有自动进样和试剂、样品反应体系的自动恒温、搅拌、光谱检测和数据处理等功能。论文介绍了系统各主要部分的功能与结构,研制出了原理样机,经实验测试验证,研制的多参数水质检测仪能够快速实现多个水质参数的准确检测,满足水质多参数在线监测的应用技术要求,同时具有很大的功能扩展性。

关键词：水质检测微系统多参数微型光谱仪

基于阵列微流控细胞芯片的植物组分抗氧化活性分析

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分析化学 2016年第4期44卷 604-609页

作者：张潇丹徐溢张涛吕君江重庆大学化学化工学院新型微纳器件与系统技术重点学科实验室微纳系统及新材料技术国际研发中心

设计并制作了一种集成有8个重复6×6细胞培养单元的阵列微流控细胞芯片,以实现细胞培养和系列植物组分的细胞抗氧化活性（Cellular antioxidant activity,CAA）分析。芯片主要包含聚二甲基硅烷盖片、288个圆形培养腔体,48个独立平行通... 详细信息

设计并制作了一种集成有8个重复6×6细胞培养单元的阵列微流控细胞芯片,以实现细胞培养和系列植物组分的细胞抗氧化活性（Cellular antioxidant activity,CAA）分析。芯片主要包含聚二甲基硅烷盖片、288个圆形培养腔体,48个独立平行通道的玻璃基底层,一次可完成8个样本的6个浓度筛选,并可在酶标仪上实现测试。槲皮素、芦丁和山奈酚等植物组分与芯片上培养的细胞作用24 h,细胞存活率大于90%。以芯片上培养的人肝癌细胞HepG2为细胞载体,以2’,7’-二氯荧光素-乙酰乙酸酯（2’,7’-Dichlorofluorescin diacetate,DCFH-DA）为荧光探针,采用2,2’-偶氮二异丁基脒二盐酸盐(2,2’-azobis（2-amidinopropane）dihydrochloride,ABAP)为细胞内活性氧（Reactive oxygen species,ROS）引发剂,测得槲皮素、芦丁、山奈酚等植物组分的CAA unit分别为71.42±0.19、74.31±0.36和69.92±0.09（±s,n=3）,IC;分别为（7.20±0.06）μmol/L,（52.06±0.14）μmol/L,（32.55±0.03）μmol/L（±s,n=3）。

关键词：阵列微流控细胞芯片细胞抗氧化活性高通量筛选

低电压电泳芯片非接触电导检测电路设计(英文)

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光学精密工程 2009年第7期17卷 1640-1645页

作者：刘海涛温志渝徐溢梁静杨玉发重庆大学微纳器件与系统国家重点学科实验室重庆400030 重庆大学微纳系统与新材料技术国家级国际联合研究中心重庆400030 重庆大学微系统研究中心重庆400030

根据低电压集成电泳芯片柱端非接触高频电导器的结构和非接触高频电导检测的基本原理,设计了非接触电导检测电路。该电路包括AC激励信号发生器、I-V转换器、乘法运算器、低通滤波器和差分放大器。运用较少的元器件和较简单的电路形式实... 详细信息

根据低电压集成电泳芯片柱端非接触高频电导器的结构和非接触高频电导检测的基本原理,设计了非接触电导检测电路。该电路包括AC激励信号发生器、I-V转换器、乘法运算器、低通滤波器和差分放大器。运用较少的元器件和较简单的电路形式实现了检测功能,解决了低电压电泳芯片微弱的非接触电导信号检测困难的问题。通过调节电路参数分别得到了频率为450kHz和1MHz,幅值为10V的正弦信号。在此激励信号下,在集成低电压电泳芯片上对一系列不同浓度的K+溶液进行了非接触电导响应信号的测试。实验结果表明,电路能分辨的离子浓度的下限为10-9;离子浓度为10-9～10-5时,电路响应具有很高的线性度和分辨率。该电路亦可用于其它微弱电导信号检测领域。

关键词：电泳芯片非接触电导检测电路 I-V转换乘法运算低通滤波

柔性梁颤振机理在压电式微型风能收集器设计中的应用

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重庆大学学报（自然科学版） 2013年第8期36卷 145-150页

作者：赵兴强温志渝重庆大学新型微纳器件与系统技术国家重点学科实验室重庆400044 重庆大学国家级微纳系统与新材料技术国际研发中心重庆400044 重庆大学微系统研究中心重庆400044

提出了基于颤振机理的微型风能收集器,采用颤振的柔性梁牵引锆钛酸铅(PZT)压电梁发生振动。通过风洞实验研究了柔性梁颤振发生的过程,发现颤振发生在切入临界风速与切出临界风速之间。分析了柔性梁的长和宽对器件性能的影响,发现随柔性... 详细信息

提出了基于颤振机理的微型风能收集器,采用颤振的柔性梁牵引锆钛酸铅(PZT)压电梁发生振动。通过风洞实验研究了柔性梁颤振发生的过程,发现颤振发生在切入临界风速与切出临界风速之间。分析了柔性梁的长和宽对器件性能的影响,发现随柔性梁长度增加,收集器的临界风速、颤振频率、输出电压和功率等性能都减小;随着宽度增加,临界风速基本不变,而颤振频率、输出电压和功率都增加。微型风能收集器的最低临界风速为6.4m/s,最大输出功率为1.30mW。结果表明柔性梁结构降低了PZT梁的切入临界风速,提高了输出功率,证实了基于柔性梁颤振结构的微型风致振动能量收集器的可行性。

关键词：颤振风致振动柔性梁压电换能器收集器