利用足尺试验与有限元模型, 研究了采用聚氨酯(PU)材料制备的桥梁无缝伸缩缝的服役性能。首先, 制备了3种不同配合比的改性PU材料, 测试并对比了它们的初凝时间、拉伸强度、撕裂强度、硬度、路面附着力、吸水率、抗车辙及老化性能, 确定了最适用于桥梁无缝伸缩缝的最优PU配合比方案。然后, 采用所选的PU材料设计制作了4个足尺无缝伸缩缝试验件, 并建立了与之相匹配的有限元模型。最后, 通过对比分析试验实测与有限元计算结果, 表现出所设计的无缝伸缩缝在单轴拉伸/压缩、竖向变形及低周疲劳荷载工况下均能保持优异的服役性能。此外, 研究结果还表明在改性PU无缝伸缩缝与路面之间设置45°倾角可以显著改善受力状态, 避免接缝处早期开裂。

热电材料是一种可实现热能和电能直接转换的功能材料。BaBi2Se4因其较低的热导率和良好的导电性成为具有潜力的热电材料。本文以BaBi2Se4为研究对象，系统研究了材料的物相组成及电、热输运性能。研究发现，所有样品呈现出n型半导体导电特征，Te固溶能有效减少材料中Bi2Se3杂质，降低材料的载流子浓度，优化材料电学输运性能。同时，由于复杂的晶体结构，样品在全温区具有较低的晶格热导率。本工作表明BaBi2Se4是具有潜力的热电材料。

针对地表水中Ⅰ-Ⅴ类水域、 地下水、 工业废水对氨氮及化学需氧量准确快速联合测定的需求, 融合光谱分析法中的连续光谱法与顺序注射技术(SIA), 基于地表水国家检测标准, 以氨态氮(NH3-N)、 化学需氧量(COD)原位水质参数为检测对象, 设计了一种小型微量原位水质NH3-N、 COD高效快速检测仪。 该系统主要依据自主设计的基于紫外灯照射消解与加热密闭消解方法同时进行的消解池结构以及基于光谱扫描设计的的检测池结构, 达到快速消解稳定检测的目的。 同时系统基于分光光度法优化了检测流程, 测定开始COD消解的同时, 待检测池中的NH3-N指数显色后的配位化合物进行光谱扫描测定, 消解后, 进行COD的测定, 整个检测过程相比国标检测法缩短至少60 min, 可以实现25min内自动完成NH3-N及COD的测定, 大大节约时间成本。 绘制经光谱扫描显色反应后配位化合物的吸光度与连续波长曲线可得: NH3-N、 COD分别于690和445 nm处具有明显吸收峰, 经读取峰的吸光度值, 采用最小二乘法分别建立NH3-N、 COD回归建模, 拟合回归方程并计算相关系数, 绘制相应参数的吸光度-浓度工作曲线。 实验结果表明: 在0~2 mg·L-1浓度范围内, NH3-N标准工作曲线相关系数r≥0.998 7, 且浓度与吸光度成正相关。 重复性相对标准偏差为1.36%~1.68%, 加标回收率为97%~102%; 在0~50 mg·L-1浓度范围内, COD标准工作曲线相关系数r≥0.997 8, 浓度与吸光度呈负相关。 重复性相对标准偏差为2.14%~2.48%, 加标回收率为97.6%~102.95%。 系统的测定结果准确、 直线性与稳定性良好, 具有较高的可行性与可靠性。 基于SIA与连续光谱法联合测定NH3-N、 COD的方法研究, 为拓宽光谱法在水质快速检测领域的应用、 提高检测效率等方面的研究具有重大价值。

为了克服当前的红外与可见光图像融合算法存在着目标不够突出、纹理细节丢失等现象, 本文 提出了 一种基于髙斯模糊逻辑和自适应双通道脉冲发放皮层模型(Adaptive Dual-Channel Spiking Cortical Model, ADCSCM)的红外与可见光图像融合算法。首先, 使用非下采样剪切波变换(Non-Subsampled Sheartlet Transform, NSST)将源图像分解为低频和髙频部分。其次, 结合新拉普拉斯能量 和(New Sum of Laplacian, NSL )与髙斯模糊逻辑, 设定双阈值来指导低频部分进行融合; 同时, 采 用基于ADCSCM的融合规则来指导髙频部分进行融合。最后, 使用NSST逆变换进行重构来获取融 合图像。实验结果表明, 本文算法主观视觉效果最佳, 并在互信息、信息熵和标准差3项指标上髙于 其他7种融合算法, 能够有效突出红外目标、保留较多纹理细节, 提髙融合图像的质量。

针对当前基于显著性检测的红外与可见光图像融合方法存在目标不够突出、对比度低等问题, 本文提出了一种结合改进显著性检测与非下采样剪切波变换(non-subsampled shearlet transform, NSST)的融合方法。首先, 使用改进最大对称环绕(maximum symmetric surround, MSS)算法提取出红外图像的显著性图, 并进一步通过改进伽马校正进行增强, 同时应用同态滤波增强可见光图像。然后, 对红外图像与增强的可见光图像进行 NSST分解, 利用显著性图指导低频部分进行融合; 同时设定区域能量取大规则指导高频部分融合。最后, 通过 NSST逆变换重构融合图像。实验结果表明, 本文方法在平均梯度、信息熵、空间频率和标准差上远优于其他 7种融合方法, 可以有效突出红外目标, 提高融合图像的对比度和清晰度, 并保留可见光图像的丰富背景信息。

为实现原位水质总碱度快速准确检测的需求, 融合顺序注射分析（sequential injection analysis, SIA）与连续光谱检测法, 设计了一种小型微量原位水质总碱度在线快速检测仪, 系统主要通过设计滴定池将SIA和连续光谱检测法应用于总碱度自动化滴定检测流程, 并对连续光谱检测法判断滴定临界值的新方法进行实验研究。 基于国标总碱度检测中工业循环冷却水及地表水总碱度的测定标准, 设计了原位水质总碱度检测流程, 并以顺序注射技术为控制滴定流程基础, 在连续光谱扫描测量溶液检测过程的条件下, 使用酚酞和甲基橙作为指示剂, 对水质总碱度进行滴定分析。 通过连续光谱扫描对酚酞碱度及甲基橙碱度滴定过程进行监测, 以吸光度曲线552 nm处峰值归零作为酚酞碱度滴定临界值判断条件; 以吸光度曲线峰值由465 nm偏移至504 nm处作为甲基橙碱度滴定临界值判断条件; 分析通过滴加不同剂量酚酞和甲基橙指示剂所得溶液吸光度曲线得出最佳指示剂用量分别为0.01和0.04 mL。 该系统利用最小二乘拟合算法建立总碱度测定的回归模型, 并对检测系统及检测流程进行优化, 实验结果表明, 水质总碱度在0.20~25.00 mmol·L-1范围内与盐酸消耗量线性相关, 工作曲线拟合系数≥0.994 2; 测定总碱度重复性相对标准偏差（RSD）为0.207%~1.151%; 废液量≤16 mL; 最低检出限为0.03 mmol·L-1; 样品加标回收率在97.2%~102.3%之间; 与国标法对比实验结果无明显差别。 利用连续光谱检测法判断滴定临界值的新方法对于提升水质总碱度检测仪的技术性能具有重要意义, 可适用于系统网格化监控地表水、 循环冷却水、 养殖循环水等多种监测应用平台。