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2026-01-20基于机器视觉辅助声镊的自动化液滴操控技术
自动化液滴操控技术对于各类生化应用具有重要意义，应用场景包括但不限于重金属离子检测。尽管该领域已取得显著进展，但基于无接触声镊、在超疏水表面实现自动化液滴操控的相关研究却鲜有报道。本研究提出了一种机器视觉辅助声镊系统（MVAAT），可在超疏水表面上实现液滴的自动化、无接触式操控。该系统能够在超声换能器（UST）与超疏水表面之间形成超声驻波，进而产生声辐射力，以此实现超疏水表面上液滴的无接触操控。研究引入基于工业相机的机器视觉系统，用于对液滴进行实时检测与追踪，为搭载在直角坐标机器人上的超声换能器提供精准的液滴位置信息，从而实现液滴的自动化转运与融合。实验结果表明，所提出的机器视觉辅助声镊系统可在超疏水表面上，沿预设路径以超过1厘米/秒的较高速度转运不同体积的液滴。此外，借助视觉反馈功能，即便液滴在移动过程中未能跟随超声换能器的轨迹，该系统仍能将液滴可靠、精准地转运至目标位置。不仅如此，研究还实现了多液滴的自动化融合与图案化排列，充分体现了该系统的多功能性。最后，本研究将该机器视觉辅助声镊系统应用于基于荧光的铜离子（Cu²⁺）检测，验证了其在实际生化分析中的应用潜力。该机器视觉辅助声镊系...
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2026-01-20微流控领域中基于超声空化的表面附着微纳气泡去除技术
表面附着的微纳气泡具有较强的抗外力特性。本研究通过实验与理论相结合的方式，探究了这类气泡在强超声场中的响应规律。研究人员在微通道内生成了接触半径介于2微米至20微米的表面附着微纳气泡，并通过振动玻璃基片向其施加超声波作用。在测试的200千赫兹以上至2兆赫兹驱动频率区间内，未观察到微纳气泡产生明显响应。与之相反，在100千赫兹至200千赫兹区间内，微通道中会生成超声空化泡，且这些空化泡会向表面微纳气泡迁移。随后，表面微纳气泡与超声空化泡发生融合，脱离基片表面，转变为易受后续空化作用影响的游离气态空化核。值得注意的是，该去除过程未产生任何可见残留。理论分析表明，空化泡的定向迁移是由气泡间的相互声辐射力驱动的。本研究证实，超声场可有效去除表面附着的微纳气泡，并将其转化为游离的气态空化核。
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2026-01-20基于腐蚀倾斜光纤布拉格光栅与液晶的灵敏度增强型电场传感技术
本文提出一种基于高折射率溶液（E7液晶）中氢氟酸（HF）腐蚀倾斜光栅的温度不敏感型电场传感器。电场会使液晶分子的原始排列方式发生改变，进而改变液晶的折射率。本研究证实，将液晶与氢氟酸腐蚀倾斜光栅相结合，可有效激发倾斜光栅的包层泄漏模。与未腐蚀的倾斜光纤布拉格光栅相比，本研究所提传感器对电场的灵敏度显著更高。实验结果表明，直径为17.7μm的倾斜光栅，其电场灵敏度可达0.024dB/(kV/cm)。外界温度对该设计的电场传感器影响较小，对应的温度灵敏度仅为0.003dB/°C。这一特性使其在工业、医疗健康等实际应用场景中极具优势。
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2026-01-20用于双电子复合实验的电子冷却器高压失谐电源系统
为实现电子速度从冷却速度的调控，进而精准控制实验中的碰撞能量，本研究开发了一套全新的电子冷却器失谐电源系统。本文对该失谐电源系统的设计与调试工作进行详细阐述。该失谐电源采用高压直流电源（HVDC）与高压放大器（HVA）串联的架构方案，通过现场可编程门阵列（FPGA）数字控制器搭配高精度模数/数模转换（ADC/DAC）板卡，实现多线性电压的设定与反馈调节。该电源的输出最大直流电压可达5kV，失谐电压调节范围为0至±1kV；核心性能优势体现在10ppm的优异输出电压稳定度，以及10V/μs的快速电压切换速率。本文同时描述了高失谐脉冲电流工况下，失谐电源的解耦设计与保护机制。
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2026-01-20基于空气耦合兰姆波非线性指标与自适应加权成像的CFRP板材分层缺陷检测
空气耦合超声技术能够检测在役碳纤维增强复合材料（CFRP）板材的缺陷，保障其应用安全性。传统空气耦合超声检测方法通常采用线性缺陷指标，该指标在表征小尺寸缺陷方面效果不佳。此外，扫描步长会对成像空间分辨率形成显著限制，进而导致成像空间分辨率与检测效率之间产生矛盾。为解决上述问题，本研究提出了非线性缺陷指标与自适应加权成像算法。其中，非线性缺陷指标借助兰姆波的相对非线性系数，提升了小尺寸缺陷的检测能力；自适应加权成像算法则结合波束宽度参数，建立了任意成像点与所有扫描路径之间的关联关系。此时，成像空间分辨率可进行任意设定，彻底摆脱了对扫描步长的依赖。实验结果表明，本研究提出的非线性缺陷指标相比线性缺陷指标，能够更精准地表征小尺寸缺陷。当增大扫描步长以提升检测效率时，自适应加权成像算法相比传统缺陷概率成像算法，能够实现更优的成像空间分辨率。对于直径10毫米的小尺寸缺陷，本方法的面积检测误差仅为7.8%，而传统方法的误差则达22.4%。该方法有望应用于飞机蒙皮中在役CFRP板材的小尺寸缺陷检测。
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2026-01-20多功能单源声镊研究
声镊技术凭借其在各类应用场景中展现出的潜力与重要作用，已备受广泛关注。实现颗粒操控的一种经济高效且精准的方法，是采用3D打印声学全息透镜。然而，单枚全息透镜在颗粒操控方面的功能相对单一，存在明显局限性。为此，我们提出一种突破该局限的方法——构建多功能声镊，该装置可实现多样化的颗粒操控功能。实验验证表明，该方法能够完成以下操作：实现矩形颗粒的定角旋转、多模式颗粒排布、颗粒在直线上的选择性左右移动，以及让单个颗粒完成两种完全不同的运动轨迹。我们提出的方法为声镊技术提供了一种灵活且可实时调控的新方案，能够部分替代电路复杂度较高的相控阵系统。
