检索结果-内蒙古大学图书馆

光学学报 2025年第3期45卷 59-68页

作者：王巧云严重越朱子恒李天宇陈音吉刘强东北大学秦皇岛分校控制工程学院东北大学秦皇岛分校河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室

光纤法布里-珀罗（F-P）传感器结构具有简单紧凑、精度高、抗电磁干扰等优点，已成为声波探测的有效手段。为了进一步提高光纤F-P传感器对低频声信号的检测灵敏度，提出了由两个窄梁与中心传感膜片相连构成π型悬臂梁结构。利用COMSOL... 详细信息

光纤法布里-珀罗（F-P）传感器结构具有简单紧凑、精度高、抗电磁干扰等优点，已成为声波探测的有效手段。为了进一步提高光纤F-P传感器对低频声信号的检测灵敏度，提出了由两个窄梁与中心传感膜片相连构成π型悬臂梁结构。利用COMSOL软件对该结构的声学特性进行有限元分析，从而对π型悬臂梁的结构尺寸进行优化。实验中所使用的膜片均采用厚度为15μm的304不锈钢材料加工而成。在相同的实验条件下，对梁宽均为2 mm但结构不同的π型悬臂梁和矩形悬臂梁结构进行对比。实验结果表明，当π型悬臂梁结构的共振频率为660 Hz时，灵敏度为178.76 nm/Pa，是矩形悬臂梁结构的2.0倍；当共振频率为500 Hz时，其灵敏度为5.21 nm/Pa，是矩形悬臂梁结构的1.8倍。光声光谱实验表明，π型悬臂梁结构的声波传感器对乙炔的响应度为1.97 pm/10-6。所制备的π型悬臂梁结构在低频声信号的检测及光声光谱气体检测领域具有良好的应用场景。

关键词：光纤声传感器法布里-珀罗干涉仪悬臂梁光声光谱乙炔

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基于有限元模拟的SUV汽车铝合金轮毂轻量化设计

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东北大学学报(自然科学版) 2025年第1期46卷 99-109页

作者：陈晓明余建业刘顺曾翀东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004 东北大学秦皇岛分校河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室河北秦皇岛066004 陕西有色天宏瑞科硅材料有限公司陕西榆林719000

基于有限元分析和性能测试对铝合金汽车轮毂进行轻量化设计.首先,利用ANSYS Workbench对轮毂模型进行结构静力学分析,得到车辆静止满载状态下轮毂的应力和变形分布规律.其次,通过对轮毂前6阶模态的分析,得到轮毂各阶固有频率和变形量,... 详细信息

基于有限元分析和性能测试对铝合金汽车轮毂进行轻量化设计.首先,利用ANSYS Workbench对轮毂模型进行结构静力学分析,得到车辆静止满载状态下轮毂的应力和变形分布规律.其次,通过对轮毂前6阶模态的分析,得到轮毂各阶固有频率和变形量,并探明轮毂在发动机和路面激励下的共振规律.然后,在轮毂弯曲疲劳、径向疲劳和冲击仿真的基础上,对轮毂轮辐进行拓扑优化以获得轻量化轮毂模型.最后,对轻量化轮毂进行性能试验,并将轻量化轮毂与原始轮毂的试验结果进行对比,分析优化前后的轮毂各项性能的变化,确保轻量化后的轮毂模型符合强度要求.

关键词：轮毂轻量化设计拓扑优化有限元分析性能测试

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基于双光子聚合3D打印的双层弹簧式法珀压力传感器制备及传感特性研究

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光学学报 2025年

作者：陈茂庆张驰乔首政何一阳刘莹轩赵勇东北大学秦皇岛分校控制工程学院东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室

组织弹性已被广泛确立为前列腺癌诊断及预后评估的重要生物标志物。在前列腺癌的初步诊断流程中，直肠指检通常作为首选方法，原因在于恶性肿瘤的生长会导致前列腺形态的改变，并进而影响其机械特性。由于该测试具有极大的主观性，因此... 详细信息

组织弹性已被广泛确立为前列腺癌诊断及预后评估的重要生物标志物。在前列腺癌的初步诊断流程中，直肠指检通常作为首选方法，原因在于恶性肿瘤的生长会导致前列腺形态的改变，并进而影响其机械特性。由于该测试具有极大的主观性，因此需要更客观、更精确的工具来评估和预测前列腺癌发展情况。为此，本文提出了一种基于飞秒激光双光子聚合3D打印技术在光纤端面制备的双层弹簧式法布里-珀罗（法珀）压力传感器用于前列腺癌病变组织的机械表征。双层弹簧式法珀压力传感器尺寸微小，腔长为72μm，具有2.82nm/μN的高灵敏度，对于压力检测的分辨力可达7.02nN，同时传感器还表现出良好的线性特性，线性拟合系数为0.997。在长时间的压力检测过程中，传感器的反射光谱几乎没有发生变化，显示出良好的稳定性，可作为稳定可靠的力传感器用于前列腺癌的早期诊断中。

关键词：光纤传感器前列腺癌预测双光子聚合3D打印压力检测

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基于可调有源双耦合器环级联复合腔滤波器的2μm波段单纵模光纤激光器

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发光学报 2025年第2期46卷 334-342页

作者：郭文雅孙威威吴胜保冯亭延凤平河北大学物理科学与技术学院光信息技术创新中心河北保定 071002 河北大学物理科学与技术学院光信息技术创新中心河北保定 071002 东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛 066004 河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室河北秦皇岛 066004 北京交通大学电子信息工程学院北京 100044

提出并验证了一种基于可调有源双耦合器环级联复合腔(Active dual-coupler ring based compound-cavity,ADCR-CC)滤波器的2 μm波段单纵模(Single-longitudinal-mode,SLM)铥钬共掺光纤激光器.将具有可调滤波带宽和透射率的ADCR-CC滤波器与光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating,FBG)结合,实现了 SLM激光输出.当主腔和复合腔的泵浦功率分别为1.8 W和1.1 W时,测得的激光器输出波长为2 048.510 nm,光信噪比高达83.08 dB,90 min内的最大光谱中心波长和光谱峰值功率波动分别为0.006 nm和0.19 dB,激光器输出功率为50.03 mW.使用等强度悬臂梁对FBG引入应变调节,SLM激光可在1.45 nm范围内实现波长的可调谐输出.

关键词：有源复合腔滤波器铥钬共掺光纤单纵模光纤激光器

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基于双光子聚合3D打印的双层弹簧式法布里-珀罗压力传感器制备及传感特性研究

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光学学报 2025年第07期 283-292页

组织弹性是前列腺癌诊断及预测后评估的重要生物标志物。在前列腺癌的初步诊断流程中，直肠指检通常作为首选方法。恶性肿瘤的生长会改变前列腺的形态，并影响其力学性能。由于该测试具有极大的主观性，因此需要更客观、更精确的工具来... 详细信息

组织弹性是前列腺癌诊断及预测后评估的重要生物标志物。在前列腺癌的初步诊断流程中，直肠指检通常作为首选方法。恶性肿瘤的生长会改变前列腺的形态，并影响其力学性能。由于该测试具有极大的主观性，因此需要更客观、更精确的工具来评估和预测前列腺癌的发展情况。为此，提出一种基于飞秒激光双光子聚合3D打印技术在光纤端面制备的双层弹簧式法布里-珀罗压力传感器，用于前列腺癌病变组织的机械表征。双层弹簧式法布里-珀罗压力传感器的尺寸较小，腔长为72μm，具有2.82 nm/μN的高灵敏度，压力检测的分辨力可达7.02 nN。该传感器还具有良好的线性特性，线性拟合系数为0.997。在长时间的压力检测过程中，传感器的反射光谱几乎没有发生变化，显示出良好的稳定性，是一种稳定可靠的力传感器，可用于前列腺癌的早期诊断中。

关键词：光纤传感器前列腺癌预测双光子聚合3D打印压力检测

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基于L型轮辐结构膜片的窄频光纤F-P声波传感器研究

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仪器仪表学报 2024年第5期45卷 110-117页

作者：王巧云闻妲王纪龙严重越朱子恒东北大学秦皇岛分校秦皇岛066004 河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室秦皇岛066004

光纤声传感器被广泛应用在工业、医疗等领域。为了提高光纤F-P声传感器的性能,本文提出了一种L型轮辐结构的F-P传感膜片。膜片的厚度为15μm、梁宽度为0.5 mm、中心膜片的半径为1 mm。膜片由激光加工技术在304不锈钢上刻蚀而成。实验对1... 详细信息

光纤声传感器被广泛应用在工业、医疗等领域。为了提高光纤F-P声传感器的性能,本文提出了一种L型轮辐结构的F-P传感膜片。膜片的厚度为15μm、梁宽度为0.5 mm、中心膜片的半径为1 mm。膜片由激光加工技术在304不锈钢上刻蚀而成。实验对1000 Hz下的传感器灵敏度进行研究,将传感器应用于光声池共振频率为1600 Hz的光声光谱气体检测系统中,并实现对50~100×10^(-6)的乙炔(C_(2)H_(2))气体浓度测量。实验结果表明,该传感器在1000 Hz下的声压灵敏度为25.4 nm/Pa,传感器可实现的最小可探测声压(MDP)为38.2μPa/Hz^(1/2)@1 kHz,声压信噪比为76.8 dB。实验所得到的光声光谱二次谐波信号的峰值与乙炔浓度呈现良好的线性关系,乙炔浓度的响应度为1.8 pm/10^(-6)。该传感器在光声光谱等单频声信号检测领域具有广泛的应用前景。

关键词：光纤声传感器 F-P干涉 L型轮辐结构光声光谱

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流-固-电多物理场耦合模型的红细胞流变学研究

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东北大学学报（自然科学版） 2023年第12期44卷 1673-1678,1685页

作者：胡晟王杨成吕晓永东北大学秦皇岛分校控制工程学院东北大学秦皇岛分校河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室

红细胞(red blood cell,RBC)受到流体应力发生机械形变的研究越发成熟,但在结合电场、声场、光场或热力场等多物理场的研究依旧不足.通过COMSOL有限元软件建立了流-固-电(流场、固体场和电场)的3场物理耦合模型,对球形和正常RBC 2种不... 详细信息

红细胞(red blood cell,RBC)受到流体应力发生机械形变的研究越发成熟,但在结合电场、声场、光场或热力场等多物理场的研究依旧不足.通过COMSOL有限元软件建立了流-固-电(流场、固体场和电场)的3场物理耦合模型,对球形和正常RBC 2种不同形状的RBC分别进行迁移模拟研究.与流-固耦合模型相比,发现电场形成的电渗流使细胞运动迁移时,球形细胞受到的von Mises应力高于正常细胞.电渗流效应形成180μm/s的流速导致RBC变为卷曲“C”形姿态,因形状差异,球形和正常RBC在遇到针尖障碍物时的旋转方向不同.针对本文提出的多物理场耦合模型,两种细胞运动轨迹的差异显示了电渗流对不同形状细胞实施空间分离的可行性.

关键词：红细胞流变学电渗流电动力学微流控 COMSOL

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面向血管芯片微通道的红细胞形变学研究

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东北大学学报（自然科学版） 2023年第6期44卷 906-912页

作者：胡晟叶俊彦赵勇东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004 东北大学秦皇岛分校河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室河北秦皇岛066004

由于红细胞具有双凹形结构和较好的超弹性响应,其能通过大尺度的拉伸和收缩变形穿梭于细长的毛细血管,为维持人体生命活动所需的氧气承担了重要输运工作.本文采用COMSOL有限元软件,依托流-固耦合模块进行了红细胞在不同粗细血管､血浆黏... 详细信息

由于红细胞具有双凹形结构和较好的超弹性响应,其能通过大尺度的拉伸和收缩变形穿梭于细长的毛细血管,为维持人体生命活动所需的氧气承担了重要输运工作.本文采用COMSOL有限元软件,依托流-固耦合模块进行了红细胞在不同粗细血管､血浆黏度,以及血液流速等关键影响因素的动态模拟.通过仿真计算可知红细胞能够轻松通过3μm孔径的毛细血管,相比6μm孔径的毛细血管承受了4.5倍的流体剪切力.同时5.5 mPa·s黏度的血浆诱使红细胞形成降落伞形状,并且中间凹陷结构消失逐渐沿着流速方向水平凸出.本文对T型和Y型微通道的流速进行了研究,两者的仿真结果都指出非对称流体环境使红细胞形成镰刀弯钩形状.另外,较高流速的支路通道在汇聚口较快诱发红细胞弯钩形状消失,逐渐演变为呈直杆形平躺流动.

关键词：血管芯片红细胞流体动力学超弹性材料 COMSOL

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一种微粒相互作用及其介电泳动力学仿真新方法

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东北大学学报（自然科学版） 2021年第8期42卷 1086-1091页

作者：胡晟吴怀京吕晓永东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004 东北大学秦皇岛分校河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室河北秦皇岛066004

采用有限元法进行粒子电极化强度的计算,以此得到对应的介电泳力和次级介电泳力.粒子的极化强度依托软件COMSOL Multiphysics 5.3a的AC/DC模块计算得到,粒子追踪模块用于实现介电泳力、次级介电泳力、流体力,以及排斥力的粒子动力学仿真... 详细信息

采用有限元法进行粒子电极化强度的计算,以此得到对应的介电泳力和次级介电泳力.粒子的极化强度依托软件COMSOL Multiphysics 5.3a的AC/DC模块计算得到,粒子追踪模块用于实现介电泳力、次级介电泳力、流体力,以及排斥力的粒子动力学仿真.AC/DC模块和粒子追踪模块的多物理场耦合新方法能够满足正、负介电泳效应的粒子运动分析和研究,且粒子轨迹与常用的粒子仿真算法的运算结果有较高的相似性.同时仿真结果还表明,为了更准确地预测实验观测结果,粒子承受金属电极形成的正、负介电泳效应需要考虑次级介电泳力.

关键词：介电泳粒子链流体动力学 COMSOL

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基于双电场叠加效应的诱导电荷电渗调控方法

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东北大学学报（自然科学版） 2024年第8期45卷 1065-1072,1095页

作者：陈晓明沈默刘顺赵勇东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004 东北大学秦皇岛分校河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室河北秦皇岛066004

为了从多种细胞群体中提取纯净细胞群或者从复杂的样本中提取所需成分,提出了一种基于双电场叠加效应的诱导电荷电渗调控新方法,研究诱导电荷电渗漩涡的重塑机理及其颗粒操控性能.首先,建立多物理场耦合仿真模型并研究双电场叠加作用下... 详细信息

为了从多种细胞群体中提取纯净细胞群或者从复杂的样本中提取所需成分,提出了一种基于双电场叠加效应的诱导电荷电渗调控新方法,研究诱导电荷电渗漩涡的重塑机理及其颗粒操控性能.首先,建立多物理场耦合仿真模型并研究双电场叠加作用下诱导电荷电渗漩涡的非对称演变机理.其次,设计并加工颗粒操控器件,搭建颗粒操控实验系统.然后,研究不同电压下非对称诱导电荷电渗漩涡对单种颗粒的聚集和纵向偏移特性.最后,研究非对称诱导电荷电渗漩涡对不同颗粒的聚集和分离特性.结果表明:此方法能够以简单的控制方式实现微尺度颗粒的聚集、偏移和分离,其在环境检测、疾病诊断领域方面具有巨大的应用潜力.

关键词：诱导电荷电渗双极性电极颗粒聚集颗粒分离微流控器件

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