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关键词： 光纤布拉格光栅   触觉传感器   三维力测量   机器人  

摘要： 为了帮助机器人感知与外界环境和对象的相互作用情况并及时作出判断和反馈,研究并制作了一种基于光纤光栅测量三维力的触觉传感器,用于机器人外表面的受力检测。该传感器主要由一个十字型弹性体和一根串联了5段不同中心波长的光栅组成。首先利用SolidWorks软件进行有限元仿真分析,研究弹性体接受外部水平力和垂直力时各部分的应变特性,然后依据其应变特性,确定各个FBG在弹性体上的最佳粘接位置,以达到最高的灵敏度;其次,对弹性体的不同位置施加应力,确定最佳施加力的位置;最后通过处理五个FBG的波长变化,测量来自X、Y、Z方向的三维力灵敏度。通过实验测试分析,该传感器具有良好的应力传感灵敏度。

关键词： 肛瘘   磁共振成像   Van Assche评分   活动性   定量  

摘要： 目的探讨扩散张量成像(DTI)定量联合改良Van Assche评分对肛瘘活动性的诊断价值。方法回顾性分析本院90例肛瘘患者临床、MR资料,分为活动性炎症(PIA)组和非活动性炎症(NIA)组,进行改良Van Assche评分。利用DTI测定主瘘管的各向异性分数(FA)值和表观扩散系数(ADC)值,比较两组改良Van Assche评分、瘘管FA值、ADC值是否存在差异,采用受试者工作特征(ROC)曲线,计算曲线下面积(AUC),利用DeLong检验,分析并比较Van Assche评分、DTI参数(FA值和ADC值)及联合评估对肛瘘活动性的诊断效能。结果PIA组瘘管FA值(0.178±0.018)、ADC值[(0.948±0.138)×10^(-3)mm^(2)/s]小于NIA组[(0.201±0.326)、(1.106±0.086)×10^(-3)mm^(2)/s],PIA组改良Van Assche评分(22.83±3.428)大于NIA组(17.95±3.374)。DTI、改良Van Assche评分及联合评估对肛瘘活动性均具备较高的诊断效能(AUC=0.826、0.798、0.851),其中联合评估诊断效能最优(P<0.05)。DeLong检验示联合评估AUC高于改良Van Assche评分,具有统计学差异(P<0.05),而联合评估与DTI、DTI与改良Van Assche评分的AUC比较无统计学差异(P>0.05)。结论DTI、改良Van Assche评分及联合评估均能有效诊断肛瘘活动性,联合评估能进一步提高肛瘘活动性的诊断效能,而DTI诊断效能与之相当。

关键词： 微型光谱仪   双光栅   柱透镜   高分辨率   近红外波段  

摘要： 因为便携、低成本、集成化等优势,微型光谱仪已经成为光谱仪技术发展的重要趋势,其中工作波段在近红外的微型光谱仪,在光纤传感和解调、光纤通信等领域有着非常广泛的应用。但目前的近红外微型光谱仪普遍存在分辨率低、成本高、体积大不便于携带等问题,为此,提出了一种独特的基于双光栅和柱透镜的微型光谱仪结构,开展了理论和实验研究。相对于传统的微型光谱仪结构,新的设计主要有三个特征:使用光纤代替入射狭缝,以减少光能损失;采用双光栅将光束进行二次衍射;使用柱透镜以改变线阵CCD阵列表面的成像尺寸。首先,利用Zemax软件进行了光学设计和仿真分析,光谱范围为1525~1570 nm,光学系统结构在66 mm×40 mm×24 mm的体积范围内,光谱分辨率理论上达到0.2 nm,比未加柱透镜的结构提升了2.5倍。然后,根据理论分析,选购了合适的光电器件进行了系统封装,与匹配的电路模块结合,实现了微型光谱仪的光谱检测功能。光谱仪的光学系统安装在66 mm×40 mm×30 mm的体积范围内,实际测量的光谱分辨率为0.215 nm,与理论结果较为吻合。进一步地,搭建了一套基于该微型光谱仪的光纤光栅温度传感测量系统,该微型光谱仪作为信号解调仪,选择了四个中心波长分别为1534、1538、1542和1545 nm的光纤光栅作为传感器,温度在0~50℃范围内以1℃为间隔连续变化,最终实现了温度实时测量和信号解调,系统温度灵敏度分别达到9.58、9.68、9.69和9.6 pm·℃^(-1),验证了该微型光谱仪的高分辨率和高可靠性。研制的微型光谱仪的子组件可以固定在外壳上,系统内部无可移动元器件,体积小、分辨率高、稳定性好,可应用于其他诸如物质浓度分析、传感信号测量等需要高分辨光谱分析的场合。

关键词： 磁共振扩散张量成像   2型糖尿病   糖尿病周围神经病变   糖尿病肾病   糖尿病视网膜病变   认知障碍  

摘要： 2型糖尿病(T2DM)是以血糖异常为主要特征的慢性代谢性疾病,发病率高,病程长,严重影响患者生活质量。长期血糖增高,容易使大血管、微血管受损,造成眼、肾、神经、心脏、血管等多种组织器官功能障碍甚至衰竭,出现严重并发症。T2DM并发症对人类健康危害极大,是多数患者死亡或者残疾的主要原因。因此,早期诊断和鉴别对指导治疗至关重要。磁共振扩散张量成像技术(DTI)对于描绘组织微观结构具有独特优势,在糖尿病肾病、糖尿病周围神经病变及糖尿病视网膜病变等并发症中被广泛应用,已取得较好成果。本文就DTI技术在T2DM并发症中的应用进行综述,以期为临床诊治提供新思路。

关键词： 期中考试   实际应用问题   数学核心素养   命题质量   新高考改革   山东省潍坊市   数学建模   中考试题  

摘要： 近几年的新高考改革中对于数学核心素养的考查越来越精透化,各地市的高三一模、二模命题质量都很高,接近高考.这次山东省潍坊市高三上学期期中考试题中的20题就能很好地考查数学建模、数学运算核心素养.对于解决这类实际应用问题,首先需要对问题的背景、条件和目标问题进行仔细的阅读,读懂题目是解题的第一步,只有充分理解题目才能有的放矢.其次要梳理关系,建立数学模型,函数关系是常用的模型之一,有了函数关系,解决问题的关键就转化为运算.数学要学好,阅读和运算一起抓,两种能力不分家.

关键词： 二维空间   粘性波动方程   逐点估计  

摘要： 本文中研究二维空间带粘性项非线性波动方程解的逐点估计。在经典解整体存在的情况下,解可由格林函数表示,通过对格林函数的详细分析,以及它与非线性项的相互作用,得到解的逐点衰减。

关键词： 激光器   半导体激光器   高阶布拉格光栅   曲线光栅   高阶横模   远场发散角  

摘要： 半导体激光器在光通信、生物医疗、激光雷达等领域中得到广泛应用,其单模稳定输出特性一直是国内外的研究热点。制备了一种基于表面高阶曲线光栅的宽脊波导半导体激光器,刻蚀曲线型高阶光栅后高阶横模损耗远大于基横模损耗,同时设置宽脊电流限制注入结构,使得高阶横模激射阈值高于基横模阈值,从而改善器件的横模特性并压窄光谱线宽。利用温控模块将器件的工作温度控制为18℃,对腔长为2 mm、条宽为500μm的器件进行测试,在0.5 A电流下测得慢轴发散角为5.3°,快轴发散角为29.2°,在1 A驱动电流下测得3 dB光谱线宽为0.173 nm,边模抑制比为22.6 dB。实验结果表明,表面高阶曲线光栅对宽脊波导半导体激光器中的高阶横模起到了抑制作用且能够压窄光谱线宽,有助于实现半导体激光器的单模稳定输出,同时器件采用紫外光刻工艺,大幅降低了器件的制备难度。

关键词： 高中物理   概念转变   质疑创新思维   认知冲突  

摘要： 在概念为本的教学中发展学生的质疑创新思维具有重要价值。通过系列认知冲突事件筑桥搭架,设计基于质疑创新发展的概念转变教学流程。以高中物理“光的全反射”为例,遵循检测迷思概念——修正迷思概念——建构科学概念——促进观念完善的设计逻辑,结合认知冲突事件来激励学生不断提出质疑、深化创新思维。研究认为:合理设计认知冲突能为概念转变教学提供契机与条件,同时促进学生从“引导质疑”到“主动质疑”、从“体验创新”到“自主创造”的思维发展。

关键词： Pancharatnam-Berry相位光栅   偏振全息术   液晶  

摘要： PB相位光栅既具有对入射光偏振方向敏感的独特性质,同时又具有较宽的响应带宽和较高的单级衍射效率.采用基于偏振全息记录的液晶技术,将光敏偶氮染料SD-1旋涂在单面导电的ITO玻璃基板上,曝光后可得到具有偏振周期性旋转图案的取向层.结合FDTD模拟仿真,设计了PB相位光栅制备方案并搭建了实验装置.设计PB相位光栅衍射效率的检测光路,验证其高效的单级衍射.搭建圆偏振光旋向检测光路,验证了PB相位光栅改变入射圆偏振光旋向的特性.

关键词： 微光机电系统(MOEMS)   双轴MOEMS加速度计   泰伯效应   微纳光栅   阳极键合  

摘要： 对一种基于单质量块微纳光栅泰伯效应双轴微光机电系统(MOEMS)加速度计进行了设计、加工与测试。利用有限元分析和时域有限差分法分别对双轴加速度计的敏感结构和光栅参数进行仿真优化。在保证加速度计高集成度的同时,为了实现双轴加速度的高精度测量,采用不同周期的两组光栅进行双轴加速度检测,通过磁控溅射工艺将两组光栅结构沉积在质量块的不同区域,最终通过阳极键合方式实现该双轴MOEMS加速度计的制备。实验结果表明,光栅泰伯效应双轴MOEMS加速度计x轴与y轴的灵敏度分别为3.36和3.54 V/g,零偏稳定性分别为25.53和20.91μg@1 s。该研究为实现高精度多轴加速度计提供了一种新的方法。