高速成像的速度超过每秒 100 万帧，是一种宝贵的研究工具，能够捕捉科学和工程应用中最短暂的事件。然而，要达到这个速度是附带条件的。大多数高速相机旨在实现最大千兆像素/秒 (Gpx/sec) 吞吐量，这是在帧速率与分辨率之间进行权衡。例如，25 Gpx/sec 的相机在 1280 × 800 像素的分辨率下可以达到每秒 25,700 帧 (fps)，在 1280 × 720 的较小分辨率下可以达到 28,500 的更高帧速率。两种组合的吞吐量几乎相同.非常高的帧速率（例如 100 万帧/秒）伴随着非常小的分辨率，使得观看主题更具挑战性。 随着帧速率的增加，像素的曝光时间会减少。在 25,70

联用仪器是一种融合了两种不同技术的能力以形成具有新能力的新分析技术的仪器。显微镜分光光度计就是这样一种联用仪器。它是一种结合了光学显微镜的放大能力和紫外-可见-近红外范围分光光度计的分析能力的混合体。因此，显微镜分光光度计可用于测量从深紫外到近红外区域的微观样品区域的分子光谱。它们可以配置用于许多不同类型的光谱学，因此可用于测量微米级样品的吸光度、反射率甚至发射光谱，例如荧光和光致发光。加上专门的算法，显微镜分光光度计还可用于测量薄膜的厚度或作为显微样品的色度计。 使用显微镜分光光度计的原因有很多。最明显的是，可以从小于一微米的样品区域获取光谱。此外，这些仪器只需要少量固体或液体形式的样品。

汽车中的电子复杂性迅速增加，使得测试这些电子子组件非常具有挑战性。航空航天电子工程师在长使用寿命、高可靠性和恶劣环境条件的驱动下，有自己独特的测试需求。在这次采访中，提供用于电子测试和验证的模块化信号切换、仿真和软件的 Pickering Interfaces 首席执行官 Keith Moore 讨论了航空航天测试工程师面临的独特挑战以及 Pickering 提供的解决方案。 技术简介 ：与汽车测试相比，空间测试市场面临哪些独特挑战？ 基思·摩尔： 空间与汽车的不同之处在于可靠性。失败的成本，特别是对于飞行器来说，是非常高的，因此需要付出巨大的努力来验证运载火箭和从地面支持它们的系统——

对于有假肢的人来说，最大的挑战之一是控制假肢，使其以与自然肢体相同的方式移动。大多数假肢是使用肌电图来控制的——一种记录肌肉电活动的方法——但这种方法只能对假肢进行有限的控制。 研究人员开发了一种替代方法，可以更精确地控制假肢。将小磁珠插入截肢残骸内的肌肉组织后，他们可以精确测量肌肉收缩时的长度，并且可以在几毫秒内将这种反馈传递给仿生假肢。这种称为磁显微测量（MM）的策略可以提供快速准确的肌肉测量。 使用现有的假肢装置，可以使用可以连接到皮肤表面或通过手术植入肌肉中的电极来获得人体肌肉的电测量。后一种程序是高度侵入性和昂贵的，但提供了一些更准确的测量。在任何一种情况下，肌电图 (EMG)

每个人的指尖都有 3,000 多个主要响应压力的触摸感受器。人类在操纵物体时严重依赖指尖的感觉，因此缺乏这种感觉对上肢截肢的人来说是一个独特的挑战。虽然今天有几种灵巧的假肢可用，但它们都缺乏“触觉”的感觉。缺乏这种感觉反馈会导致物体不经意间被假手掉落或压碎。 为了实现感觉更自然的假手界面，研究人员在假手的指尖上加入了使用液态金属的可拉伸触觉传感器。该技术封装在有机硅弹性体中，与传统传感器相比具有关键优势，包括高导电性、柔顺性、柔韧性和可拉伸性。这种分层的多指触觉集成可以为人工手提供更高水平的智能。 研究人员使用假肢上的各个指尖来区分沿着不同纹理表面的不同滑动速度。四种不同的纹理有一个可变参

在最近的一项研究中，东京科技大学 (TUS) 的科学家开发了一种新型的自供电尿布传感器，该传感器使用生物燃料电池直接从尿液中产生所需的电力。所提出的设备可以无线传输测量的葡萄糖浓度并通知尿液的存在，有助于预防糖尿病并大大简化患者护理。 多亏了科学和现代医学，我们现在对某些疾病的早期迹象以及需要检查的生物标志物有了更多的了解。最重要的是，我们拥有必要的设备和技术，可以在临床环境中方便地对这些生物标志物进行采样和分析，以便医生、患者和护理人员能够采取相应的行动。在不断发展的医疗技术领域，可穿戴电子设备和生物传感器被视为潜在的游戏规则改变者，因为它们允许医务人员和非医务人员远程监控相关的身体变量。

Columbia Engineers 开发了最小的单芯片系统，它是一个功能齐全的电子电路；只有在显微镜下才能看到的植入式芯片为开发可以用皮下注射针头注射到体内以监测医疗状况的芯片指明了方向。 植入式医疗设备广泛用于监测和绘制生物信号、支持和增强生理功能以及治疗疾病，正在改变医疗保健并改善数百万人的生活质量。研究人员对设计用于体内和原位生理监测的无线微型植入式医疗设备越来越感兴趣。这些设备可用于监测生理状况，例如温度、血压、葡萄糖和呼吸，用于诊断和治疗过程。 迄今为止，传统的植入式电子设备的体积效率非常低——它们通常需要多个芯片、封装、电线和外部换能器，并且通常需要电池来存储能量。电子领域的

研究人员已经确定了内置谐振器如何在各种情况下处理振动。谐振器是帮助管理振动的设备——一些车辆使用它们来限制汽车消音器发出的声音，而一些桥梁和建筑物则使用它们来限制这些结构的噪音和运动。谐振器使用类似弹簧的振动来控制和改变振动——一些吸收和中和它们，而另一些放大并将它们引导到特定的地方。 先前的研究研究了如何使用谐振器来控制穿过墙壁的声音或减少移动车辆的振动。这些研究的重点是在现有结构或车辆部件上添加谐振器。新研究发现，将谐振器直接切割到墙壁或车辆材料中可以抑制可能传播的振动。 研究人员将谐振器切割成矩形丙烯酸板，以确定如果将谐振器直接切割成材料而不是以后添加，会发生什么情况。该研究没有直接

虽然人眼看不见，但紫外线在我们的环境中围绕着我们，过度暴露会导致健康问题，包括皮肤癌和皮肤过早老化。紫外线的强度通常通过天气报告中的指数来报告。可穿戴设备（例如 T 恤或手表）可以监测个人全天的实际紫外线暴露情况，对于寻求避免阳光伤害的人们来说，这将是一个有用且更准确的指南。 NTU 研究人员报告说，他们的柔性紫外线传感器的响应速度是现有传感器的 25 倍，灵敏度是现有传感器的 330 倍，超过了光电应用（基于光的电子设备）所需的性能水平。 紫外光传感器，也称为光电探测器，广泛用于从智能手机到生物医学成像的系统中。在过去的几十年中，氮化镓 (GaN) 作为制造紫外光传感器的理想材料而备受关

由于聚合物和复合材料的进步，以及在低于环境温度的应用中不断增长的工业需求，需要准确的热性能信息，包括有效的热导率数据。 美国宇航局肯尼迪开发了一种方法，用于在低于环境温度或承受较大温差的情况下测量材料的热性能。该技术使用液氮作为直接热能计，适用于从373 K到77 K的广泛温度范围内和常压环境下的测试。 Macroflash 遵循技术标准 ASTM C1774（附件 A4）的指导方针，并提供了一种具有成本效益的、具有现场代表性的方法来测试低于环境温度应用的任何材料。从工程系统到研究测试再到制造中的质量控制，该技术为能源、交通、建筑和环境领域提供了实用性。 Macroflash 可以测试成

从微波炉到 Wi-Fi 连接，渗透到环境中的无线电波不仅是能源消耗的信号，而且本身也是能源。研究人员已经开发出一种从无线电波中收集能量为可穿戴设备供电的方法。 当前可穿戴健康监测设备的能源在为传感器设备供电方面占有一席之地，但每种能源都有其缺陷。例如，太阳能只能在暴露在阳光下时才能收集能量。自供电三波电装置只能在身体运动时收集能量。 研究人员开发了一种可拉伸的宽带偶极天线系统，能够无线传输从健康监测传感器收集的数据。该系统由两个可拉伸的金属天线组成，这些天线集成在带有金属涂层的导电石墨烯材料上。该系统的宽带设计使其即使在拉伸、弯曲和扭曲时也能保持其频率功能。然后将该系统连接到可拉伸的整流

实时 3D 运动跟踪系统将透明光探测器与先进的神经网络方法相结合，创建了一个系统，有朝一日可以在自主技术中取代 LiDAR 和相机。该成像系统充分利用了透明、纳米级、高灵敏度石墨烯光电探测器的优势。 石墨烯光电探测器被调整为仅吸收它们所暴露的光的约 10%，使其几乎透明。因为石墨烯对光非常敏感，这足以生成可以通过计算成像重建的图像。光电探测器相互堆叠，形成一个紧凑的系统，每一层都聚焦在不同的焦平面上，从而实现 3D 成像。 该团队还解决了实时运动跟踪问题，这对广泛的自主机器人应用至关重要。为此，他们需要一种方法来确定被跟踪对象的位置和方向。典型的方法涉及 LiDAR 系统和光场相机，两者都

固定在屋顶上的太阳能或光伏 (PV) 电池将阳光转化为电能。将该技术带入室内可以进一步提高建筑物的能源效率，并为烟雾报警器、摄像头和温度传感器等一系列无线智能技术注入活力。 开发了一种简单的方法来捕捉室内光线。研究人员测试了由不同材料制成的小型模块化光伏设备的室内充电能力，然后将效率最低的模块（由硅组成）连接到无线温度传感器。结果表明，仅吸收来自 LED 的光的硅模块提供的功率比传感器在运行中消耗的功率多。这表明设备可以在灯亮的情况下连续运行，这样就无需有人手动更换电池或为电池充电。 大多数建筑物在白天由太阳和人造光源混合照明。黄昏时，后者可以继续为设备提供能量。然而，来自普通室内光源（例

一组研究人员对一种微生物进行了生物工程，可以有效地将废物转化为衣康酸，这是一种用于塑料和油漆的工业化学品。 目前生产衣康酸涉及以相对纯糖为食的真菌，这可能很昂贵。该团队使用来自生物精炼厂和造纸厂的废品木质素来培养恶臭假单胞菌，以生产可能更便宜的衣康酸。 诀窍是使用动态控制将微生物的生长阶段与衣康生产分开。该团队设计并部署了一种生物传感器，该传感器仅在微生物消耗所有促进其生长的氮后才会触发产生衣康酸的代谢途径。 该技术可以通过将木质素转化为高价值化学品，为生物精炼厂提供额外收入。一种菌株在生产阶段实现了近 90% 的理论产量，并且可以进一步优化。这些方法也可以应用于一系列碳废物流。

与传统的高空空中交通系统相比，无人驾驶飞行器 (UAV) 被设想为在低空空域中彼此更接近地运行，因此不仅对飞行器设计提出挑战，而且对开发安全而高效的飞行器也提出了挑战。低空空中交通系统。 NASA Ames 开发了一种称为灵活引擎的空中交通模拟工具，用于快速评估飞行环境 (Fe3 )。 该模拟工具提供了对高密度、高保真度和低空交通系统进行统计分析的能力，而无需进行涉及大量飞行器的不可行且成本高昂的飞行测试。铁3 包括用于大流量交通运营的综合模型，例如六自由度无人驾驶车辆动力学和控制模型、导航通信和传感器模型、风模型以及使用云计算和图形处理单元 (GPU) 技术的冲突解决模型实现高水平的计算性

NASA 的喷气推进实验室开发了一种适用于潜望镜头部的成像系统，该系统可以产生对周围环境的非旋转 360 度视图。使用传统的潜望镜，瞬时视场 (FOV) 受到入口孔径的限制，因此用户可以看到明显的隧道。已尝试使用多个成像器进行广角覆盖，但最先进的系统无法同时提供窄视场和宽视场场景可视化。 该成像系统通过使用多个相机阵列对这些系统进行了改进，每个相机阵列都包含宽视场成像器和窄视场成像器的组合。由于该成像系统显示完整的 360 度无缝 FOV，并允许用户选择区域进行更高分辨率的检查，因此它可以同时执行多种视觉任务，包括监视、基于视觉的导航、自动目标识别和跟踪. 高分辨率互补金属氧化物半导体（C

电池优化通常涉及能量（它可以存储的量）和功率密度（它的释放速率）之间的权衡，所有这些都取决于材料、它们的配置以及孔隙率等内部结构。存在与需要优化的结构相关的可调参数。通常，需要进行数以万计的计算来搜索参数空间并找到最佳组合。这是一个耗时的过程。 研究人员开发了一种更快、更简单的方法，不需要复杂的数值模拟来指导电池组件的选择和设计以及它们如何相互作用。简化模型的精度在计算密集型算法的 10% 以内，可让研究人员快速评估电池的倍率能力。 几乎所有电池设计人员和优化人员都使用伪二维 (P2D) 仿真，这种仿真运行起来很昂贵。这在优化电池时尤其会成为一个问题，因为它们有许多变量和参数需要仔细调整以

NASA 引用二氧化碳转化挑战赛的获胜者 在地球上，植物利用阳光将二氧化碳 (CO2) 转化为糖来获取能量。在火星上，没有植物和海洋，但有大量的二氧化碳。 NASA 最近的一项挑战奖励了展示将二氧化碳转化为糖的系统的团队，宇航员可以利用这些系统制造有用的产品，如塑料、粘合剂、燃料、食品和药品。 在此处了解获奖者 . Techbriefs.com 的最新动态 一个自主机器人需要知道的不仅仅是去哪里——它还必须平衡自己。密歇根大学的一种新算法发现机器人是穿越不平坦地形的最佳路径以及机器人手臂和脚的最佳位置。本月，我们采访了机器人路线规划器背后的教授兼工程师 Dmitry Berenson

传统上，工业可编程逻辑控制器 (PLC) 及其相关的操作技术 (OT) 软件和通信协议最适合本地化安装。它们缺乏将它们与更高级别的信息技术 (IT) 资源轻松集成所需的计算性能、连接选项和安全性。 用户在创建物联网 (IoT) 解决方案时，正在寻找更好的方法来连接现场智能传感器和智能系统提供的数据。幸运的是，一些较新的 PLC 正在利用软件进步，因此用户可以轻松提取制造系统数据并将其传输到业务系统。 由于现场信号和条件的性质，在数据源附近安装坚固可靠的 PLC 非常有意义。过去几年的传统 PLC 限制使得有必要在这些 PLC 之上创建和管理相对复杂的 PC 和网关架构，以集中和路由数据（

研究人员开发了一种产品，可以在低浓度水平下准确检测化学武器。化学药剂披露喷雾和污染指示剂/去污保证系统 (CIDAS) 将酶整合到聚合物中，这些聚合物将被稳定化以供在细胞外使用，然后最终用于真实的战场环境。 通常，酶在生物体之外是不稳定的，但基本的聚合物和酶化学研究确定了一种在现实战场条件下保持酶的高活性以检测化学物质的方法。这项新技术使用酶（由生物体自然产生的复杂蛋白质，可作为特定生化反应的催化剂）来驱动与化学战剂的快速、基于颜色的反应。一旦以液体溶液的形式应用于表面，鲜艳的颜色变化表明特定化学战剂污染的确切位置。 由于底层化学使用酶来驱动特定的生化反应，因此该技术对潜在的化学和环境干扰