基于FPGA的便携式四极杆质谱控制系统设计

针对便携式仪器小型化和低功耗的研制需求,本文设计了一套便携式四极杆质谱的下位机控制系统,基于Xilinx Spartan-6系列现场可编程的门阵列(FPGA)平台进行开发,采用FPGA单一芯片替代传统多种芯片组合的繁琐架构,去掉主控电路板上原有的W5500\MCU(微控制单元芯片)\DSP(数字信号处理专用芯片)\DDR(双倍速率同步动态随机存储器)等功能芯片,将这些芯片实现的扫描、控制、采集、存储、数据处理和高速传输等功能集成于同一FPGA片内。与现有的小型化四极杆质谱控制系统比较,本系统在功能和性能不变的前提下,不仅节省了芯片成本,而且主控硬件板卡的功耗节省了约2.7 W,约为原板卡功耗的37%,主控硬件板卡的面积减小了约20 cm²,约为原板卡面积的10%。本研究设计的便携式四极杆质谱下位机控制系统已成功应用于便携式四极杆质谱仪中,并且针对类似的小型化仪器有着较高的技术移植性和实用价值。     

在线超低温预浓缩-全二维气相色谱-飞行时间质谱联用系统在大气挥发性有机物监测中的应用

采用自主研制的在线超低温预浓缩设备，连续在线采集大气样品或者连续采集苏玛罐离线样品，对样品进行超低温捕集浓缩和二次超低温冷冻聚焦，采用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用技术分离检测浓缩后的挥发性有机物，实现对大气中C2~C12共100多种挥发性有机物的浓缩富集和定性定量分析。本研究对该方法的线性、重复性、加标回收率、检出限等性能进行表征，并与常规一维气相色谱-四极杆质谱联用系统的定性定量结果进行比较。结果表明，该方法不仅满足大气中挥发性有机物检测的性能指标要求，且组分定性定量的准确性、灵敏度等指标均优于一维气相色谱-四极杆质谱联用技术，在挥发性有机物成分较复杂的大气样品检测中具有明显优势。     

顶空固相微萃取-全二维气相色谱/飞行时间质谱测定三种芒果香气成分

本文采用顶空固相微萃取（Headspace Solid Phase Microextraction,HS-SPME）与全二维气相色谱/飞行时间质谱联用仪（Comprehensive Two-dimensional Gas Chromatograph/Time of Flight Mass Spectrometer,GC×GC-TOFMS）比较了不同萃取头、萃取温度、萃取时间、解吸温度等因素对萃取效果的影响,对三个品种的芒果香气成分进行了分析鉴定。结果表明,最适萃取条件为:萃取头50/30 μm DVB/CAR /PDMS（Divinylbenzene/Carboxen/Polydimethylsiloxane）,萃取温度60 ℃,萃取时间60 min,解吸温度250 ℃。凭借全二维气相色谱/飞行时间质谱联用仪强大的分离及定性能力,可以获得比常规一维气相色谱/质谱联用仪更多的香气成分信息。3种芒果共检测出170种香气成分,金煌芒、小台芒、青皮芒中分别测到96、90、68种香气成分,峰面积含量占各自挥发性成分总量的74.04%、90.75%、78.91%。170种香气成分中醇类25种、芳香烃4种、醛类15种、酸类6种、酮类18种、烯烃56种、酯类46种,7类化合物中烯烃类化合物在三种芒果中含量占比最高,金煌芒中含有相比其他两种芒果具有更多的酯类、醛类和醇类等香气成分,相应的青皮芒独有的香味成分则相对较少,这也是金煌芒香气浓郁,而青皮芒香气较寡淡的原因。3种芒果共有的香气成分有26种,比如萜品油烯、3-蒈烯、β-月桂烯、石竹烯、珂巴烯和γ-依兰油烯等烯烃组成芒果基本的香气,但共有成分在不同品种芒果中的含量存在明显差异。比如,金煌芒中3-蒈烯明显更高,含量为10.783%,小台芒中萜品油烯明显更高,含量为17.545%。     

直流电机伺服驱动专用电源的设计

介绍了一种具备微机控制功能、适用于直流电机驱动的大功率开关电源的设计方法.     

不同培养条件对缺刻叶球藻的生长和油脂、花生四烯酸积累的影响

为了提高缺刻叶球藻的花生四烯酸(AA)产量,分别研究了不同光强、初始氮浓度及更换培养基的方式对缺刻叶球藻的生长和油脂、AA积累的影响。结果表明:同等光强下,高氮条件更有利于生物量的积累,但总脂含量和AA含量较低。在双侧高光的基础上更换培养基后,最高生物量增至7.36 g/L(高氮换高氮),最高总脂含量和AA含量分别达到47.74%和6.18%(低氮换无氮)。对比发现,高氮换高氮最有利于缺刻叶球藻的生长,但AA产率相对低,仅为7.0 mg/(L·d),而高氮换无氮、低氮换低氮、低氮换无氮3种更换方式均能提高AA产率,产率分别为14.0、15.3、17.0 mg/(L·d)。研究表明,缺刻叶球藻是生产AA的潜力藻株。     

快速气相色谱/电子轰击离子源-飞行时间质谱联用仪的研制

基于快速气相色谱分析技术和飞行时间质谱技术,研制了快速气相色谱/电子轰击离子源-飞行时间质谱联用仪。仪器由进样系统、气相色谱分离系统、气质接口、电子轰击离子源、垂直引入反射式飞行时间质量分析器、数据采集系统和硬件控制系统等组成。设计了汽化室、加热膜色谱柱和一种三层套管的传输管用于连接色谱与质谱。以烃类混合标准气体为对象,对载气压力、色谱柱温度和电压参数进行了优化,实现了对各类有机物的快速分离和准确定性。最后,将该方法用于测试苯系物和异丁烷标气,进行了仪器性能测试。结果表明,质量范围是4~502 amu,分辨率优于500(FWHM),检测限为500 ppb,分析时间小于5 min,重现性RSD小于10%,动态范围达到四个数量级。     

WGA1000软件系统设计及定量分析方法优化研究

介绍了国内第一款用于录井系统的快速气相色谱-四极杆质谱联用气测仪WGA1000软件系统,说明了其设计原理和用户界面实现方法。该软件系统实现了对仪器的运行状态和参数的精确控制,以及对数据的快速采集与处理,可得到各组分的实时浓度值,并将该结果传送给终端服务系统,最终获得钻井过程中各组分浓度的变化趋势图;通过改进和优化线性校正方法与离子扫描方式,显著提高了气体组分定量计算结果的准确性和重复性。经过长期现场应用及模拟实验证明,WGA1000软件系统结合硬件及数据解析软件系统,能够满足目前气测录井系统在线气体分析仪器的实时监测要求。     

基于EMD改进的Elman神经网络对股票的短期预测模型

Elman神经网络在短期预测股市收盘价时存在预测趋势良好但准确度较低的问题。在Elman神经网络的思想上提出以经验模态分解EMD为基础的Elman新组合模型。应用EMD将各交易日的收盘价序列分解成不同时间尺度上的本征模函数IMF分量和剩余分量,进而利用偏自相关函数PACF计算每一个分量的滞后期,以确定各分量在Elman神经网络中的输入和输出变量,从而得到各分量的预测值,相加得到最终的预测结果。与EMD单一网络、EMD-Elman模型、BP网络及EMD-BP模型进行实验对比,结果表明:该短期预测模型的预测值均方误差、平均绝对误差和平均绝对百分比误差都得到较大的改善;新组合模型可有效实现对股票收盘价的短期预测,且能降低非平稳性对预测结果的影响。该研究为进一步预测股市的走向提供了有效依据,也为投资者提供了更充分的决策参考。     

大蒜素对小鼠酒精性肝纤维化的预防作用研究

研究大蒜素对酒精性肝纤维化的预防作用。选用SPF级昆明小鼠40只,分为正常对照组、酒精性肝纤维化组、护肝片组、大蒜素高和低浓度组,各组灌服0.2 m L相应药物30 d后使用红星二锅头建立酒精性肝纤维化模型,测定肝功能相关指标,免疫印迹法检测肝组织中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、转化生长因子-β1(TGF-β1)和饰胶蛋白聚糖(Decorin)的蛋白表达。大蒜素能够降低小鼠ALT、AST活性和MDA、LDL-C含量,增加SOD、GSH-PX活性和GSH含量。Western blotting显示大蒜素组肝组织中TNF-α和TGF-β1的表达水平显著降低,而Decorin表达水平升高。大蒜素能够增强酒精性肝纤维化小鼠肝脏抗氧化酶活力,降低其肝脏的脂质过氧化水平,干预TNF-α、TGF-β1和Decorin等肝纤维化相关蛋白的表达,对小鼠肝脏具有一定的保护作用。     

基于串联模式的24V转75V升压电源的设计

对于直流升压式电源的设计,通常的做法是采用分立元件,按所需的功能单元进行设计并构成系统,这种传统的设计存在电源体积大,结构复杂,输出功率不足,可靠性不高等问题。运用新的设计思想,利用模块串联升压原理,采用高可靠的DC/DC模块完成了24转75V升压电源的设计。整个电源体积小效率高,外围元件少,输出功率大。与原方案相比,缩短了设计周期、提高了产品可靠性。