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关键词： 食品检测   展青霉素   过氧化氢   四氧化三铁纳米酶传感器  

摘要： 随着真菌毒素污染、食品加工助剂滥用等食品安全问题的日益突出，人类健康受到了严重威胁。其中，展青霉素和过氧化氢对食品安全的影响引起了广泛关注。展青霉素作为一种真菌毒素，常见于水果及其制品中，长期摄入可能引发严重的健康问题。与此同时，过氧化氢在食品加工过程中使用不当或残留量超标，也会对人体健康造成不良影响。因此，确保食品中的展青霉素含量控制在安全范围内，以及规范使用过氧化氢，并确保其在食品中的残留量符合相关标准，对于维护食品安全至关重要。目前，研究者们已经开发了多种方法用于食品中展青霉素和过氧化氢的检测。但这些方法在成本、操作便利性和现场快速检测方面的局限性促使研究人员不断探索更高效、经济、简便的检测方法。其中，纳米酶比色法作为一种成本效益高、生物相容性好以及稳定性好的检测方法受到研究者的青睐。然而，比色法仍存在传感器灵敏度差、准确性低的缺点。适配体作为一种能与目标物特异性结合的生物识别探针，可以有效提高检测的灵敏度。基于此，本文利用适配体和Fe3O4纳米酶，构建了应用于食品中展青霉素快速检测的生物传感器。还探究了组氨酸修饰对Fe3O4酶催化性能的影响，并开发了基于Fe3O4-His过氧化物酶活性快速检测食品中H2O2的比色法。具体研究内容如下。　　（1）基于Fe3O4纳米酶的适配体传感检测果汁中展青霉素研究　　首先利用分子对接分析了5条适配体与展青霉素的结合信息，选择了与展青霉素结合最稳定的适配体进行截短优化，再利用分子动力学模拟评估优化后适配体与展青霉素的结合稳定性。然后，利用纳米金比色法评估截短优化后适配体的亲和力和特异性。基于分子对接和分子动力学得到了特异性强、亲和力高的展青霉素适配体。采用共沉淀法一步合成了Fe3O4纳米颗粒，利用展青霉素适配体对Fe3O4过氧化物酶活性的抑制作用，以及适配体与展青霉素特异性结合的特性，建立了食品中展青霉素的超灵敏比色传感器。体系中不存在PAT时，Fe3O4酶活被抑制，溶液呈浅蓝色。体系中存在PAT时，Fe3O4酶活一定程度恢复，溶液呈深蓝色，通过测定反应体系的吸光度可以实现PAT的定量检测。所构建的适配体传感器灵敏度高、特异性强，检测范围为2.5-160 ng/mL，检出限为1.02 ng/mL，回收率为93.7%-103.8%，与HPLC检测结果的相关系数R2≥0.9736。　　（2）基于Fe3O4-His纳米酶的比色法检测牛奶中过氧化氢研究　　首先探究了组氨酸修饰对Fe3O4过氧化物酶活性的影响，然后利用组氨酸修饰对Fe3O4酶活性增强的作用，构建了一种快速检测食品中H2O2的比色传感器。在酸性条件下，Fe3O4-His催化H2O2氧化显色底物TMB生成蓝色产物ox TMB，测定反应体系在652 nm处吸光度可以实现牛奶中H2O2的定量检测。该比色传感器对H2O2的检测展现出了良好的灵敏度和选择性，检测范围为1-200 μM，最低检测限为0.48 μM，平均回收率为97.2%-105.3%。与其他检测方法相比，该方法具有不需要昂贵的仪器、检测时间短、操作简单、检测成本低等优点。

关键词： 异形面结构   FBG传感器   PVDF压电薄膜传感器   D-S证据理论   多传感器融合  

摘要： 针对目前异形面结构检测多采用单一类型的传感器进行检测中存在检测范围小、稳定性差和检测精度低等问题,本文开展了复杂环境下异形面结构的多传感器融合检测技术的研究,为复杂环境下飞行器的结构检测奠定基础,对我国空间飞行器安全性和寿命评估具有重要意义。 论文以某飞行器异形面板壳为例,首先,建立了异形面结构模型,依据结构模型利用ANSYS软件对其进行了静力学分析、热膨胀分析和随机振动分析,得出复杂环境下异形面结构应变分布规律。在此基础上,建立了基于FBG和PVDF多传感器的分组检测布局模型;提出了基于8组FBG和PVDF传感器的检测方案,设计了检测系统的硬件电路,主要包括FBG传感器与PVDF压电薄膜传感器的信号处理电路、滤波电路、A/D转换电路和FPGA主控单元电路,通过实验仿真,验证了其满足信号处理的要求;再次,建立多传感器信息决策模型,在分析与研究了D-S证据理论的基础上,提出了改进型D-S证据理论算法,并将其应用于检测系统的多传感器数据进行融合处理中,利用MATLAB,将改进型D-S证据理论算法与其他算法进行仿真与对比分析,结果表明改进型D-S证据理论算法对检测数据融合的结果可信度更高,更具有说服力;然后,利用Lab VIEW和Quartus分别编写了检测系统的相应的软件程序,主要包括A/D转换程序、缓存程序、改进型D-S证据理论算法实现程序和上下位机串口通信程序等;最后,搭建基于8组FBG和PVDF传感器的实验检测系统,分别对飞行器板壳结构在常温环境下和模拟复杂环境下进行了实际测试实验。 实验结果表明,所设计的基于多传感器融合检测技术的异形面结构检测系统能够在温度范围为-20℃～60℃,振动条件为100～2500Hz的环境下,可实现对飞行器板壳异形面结构的检测,并判断其是否存在缺陷,且能够评估缺陷等级。

关键词： 酵工程   超宽范围   酶生物传感器   葡萄糖检测  

摘要： 目前,发酵工业因缺少高效在线检测手段,生产过程中不能及时跟踪底物或产物浓度变化,导致发酵效率低,污染排放严重。电化学酶生物传感器能够实现对生化反应中特定组分浓度的快速精确检测,已广泛应用于医疗行业。然而,该传感器检测范围过窄,在真实发酵体系中,需预先对样品进行稀释处理,仅能实现离线检测。为此,提出一种超宽范围的新型电化学酶生物传感器及检测方法。传感器采用三电极丝网印刷结构,工作电极为自制的规则普鲁士蓝纳米颗粒传感膜及生物酶,检测采用流动注射分析技术。测试表明,该传感器及检测系统对葡萄糖浓度的检测范围为0.5 g/L~120 g/L,测量误差在2%以内,测量周期<60 s,完全满足发酵工业在线检测要求。

关键词： 传感器与检测技术课程   项目式教学   深度学习  

摘要： 项目式教学法在教育中引入了以学生为中心的动态方法,使学生通过实际项目经验来深入理解概念、解决问题并进行团队合作。该方法促进了学生将理论知识应用于实际项目中,从而提高了他们对传感器和检测技术的理解和实践能力。文章详细探讨了项目式教学,强调了其在深度学习、问题解决、实际应用和软技能发展方面的优势。然后,文章介绍了传感器与检测技术课程的项目式教学设计,包括课程目标、项目选择和设计、团队合作和学生角色,以及项目进度计划的重要性。最后,文章强调了实施项目式教学的教学策略,包括教学方法、学习资源和支持、评估和反馈的必要性。

关键词： 传感器教学   成果导向教育(OBE)   学习产出   成绩评价  

摘要： 成果导向教育(Outcome-based Education,OBE)是当前高校工程教育专业认证的基础.针对“传感器与检测技术”课程教学中存在的问题,结合教学实际,对以OBE为导向的课程理论教学,实验实践教学,以及成绩评价体系等进行了改革探索,并给出了一些具体的改革方法.教学实践表明,在开展以OBE为导向的课程教学改革后,学生的知识、能力和素质等“学习产出”均得到明显提高,体现了改革的有效性.所给的改革方法对其他一些课程改革也有一定的参考价值.

关键词： 机电一体化   传感器   检测技术   自动控制  

摘要： 阐述传感器和机电一体化技术的特点,提出机电传感检测技术的运用类型,分析机电一体化中的传感器与检测技术应用,包括传感器在测量模块中的应用、自动控制机器的功能完善、电机检测技术的应用。

关键词： 课程思政   传感器   实践育人   工匠精神  

摘要： 《传感与检测技术》课程实践性和综合性很强。课程思政紧密结合智慧地球及物联网十大应用领域,通过拓展设计、科研实例等理解传感技术之“小用”推进国家整体发展战略之“大用”。课程思政围绕《传感器与检测技术》课程目标、教学内容、教学设计等维度,构建“点-线-面”三个层次的思政元素体系。课程内容践行社会主义核心价值观,培育具有家国情怀、有责任有担当、讲科学讲诚信、具有团队协作精神及创新精神的西部特色人才,为物联网工程及应用领域培养应用创新型人才。

关键词： 超声导波   管道检测   传感器阵列   电磁超声  

摘要： 采用电磁超声传感器阵列对管道进行缺陷检测,不仅能够提高电磁超声检测信号的信噪比、灵敏度与分辨能力,同时也能增强电磁超声检测的直观性与灵活性。本文详细阐述了基于洛伦兹力的周期永磁铁阵列式电磁超声传感器(PPM-EMAT)激励超声导波的工作原理,及利用全聚焦算法结合极性一致性算法对缺陷进行定位与成像的工作机理。建立了有限元仿真模型,验证了准T(0,1)模态导波在管道结构中的传播过程。利用研制的多通道电磁超声检测系统,对含缺陷的不锈钢管道进行了检测实验,实验结果表明,研制的系统能够检测出管道试样中的多个通孔缺陷,纵向定位误差可控制在1.5%以下,实现了基于阵列电磁超声传感器的管道缺陷成像与定位。

关键词： 传感器与检测技术   教学案例   案例设计  

摘要： 传感器与检测技术是一门应用性较强的专业课程,本文针对教学中所存在的问题,如采用的实例应用偏离学生认识范畴、教学过程不够灵活、课程思政结合生硬等问题,讨论了教学设计的原则、要求和注意事项;再通过一个教学案例设计,体现了所提出的设计原则。