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前言

第1章 绪论 1

1.1 常见食源性病菌 1

1.2 常规检测技术 3

1.2.1 平板菌落计数法 3

1.2.2 酶联免疫吸附测定法 5

1.2.3 聚合酶链反应 7

1.2.4 荧光免疫分析法 8

1.2.5 放射免疫分析法 9

1.3 生物传感器概述 9

1.3.1 生物传感器系统的组成 9

1.3.2 生物传感器系统的常见种类 11

第2章 磁致伸缩生物传感器换能材料磁性物理基础 18

2.1 原子磁矩 18

2.2 磁化及磁化强度 21

2.3 物质的磁性 22

2.4 磁畴结构 28

2.5 物质的磁化 31

2.6 磁性物质的基本现象 36

第3章 磁致伸缩生物传感器换能材料中的电磁场 40

3.1 麦克斯韦方程 40

3.1.1 全电流定律 41

3.1.2 复矢量形式的麦克斯韦方程 42

3.1.3 限定形式的麦克斯韦方程 43

3.2 电磁波的波动方程 44

3.2.1 无源区电磁波的波动方程 44

3.2.2 有源区电磁波的波动方程 45

3.3 电磁场的达朗贝尔方程 45

3.4 电磁场的边界条件 46

3.5 坡印廷定理和坡印廷矢量 53

3.5.1 坡印廷定理 53

3.5.2 等效复介电常数和复磁导率 55

3.5.3 平均坡印廷矢量和复数形式的坡印廷定理 57

3.6 理想介质中的均匀平面波 60

3.6.1 理想介质中的均匀平面波函数 61

3.6.2 理想介质中的均匀平面波的传播特点 62

3.7 导电媒质中的均匀平面波 66

3.7.1 导电媒介中的均匀平面波函数 66

3.7.2 弱导电媒介中的均匀平面波函数 69

3.7.3 良导体中的均匀平面波函数 70

3.7.4 色散媒质中电磁波的群速 73

3.8 磁化铁氧体中的均匀平面波 74

3.8.1 磁化铁氧体中的张量磁导率 75

3.8.2 磁化铁氧体中的均匀平面波 78

3.9 平面波的极化特性 79

3.10 均匀平面电磁波在边界上的反射及透射 82

3.10.1 均匀平面电磁波向平面分界面的垂直入射 82

3.10.2 均匀平面电磁波向多层边界面的垂直入射 87

3.11 双材料磁致伸缩换能器的涡流计算 89

3.11.1 双材料内部磁场强度分布 90

3.11.2 换能器复合材料内部磁场强度和涡流分布 94

3.12 常见电磁场传播方程的求解 100

3.12.1 直角坐标系的分离变量法 100

3.12.2 极坐标系下的分离变量法 103

3.12.3 球坐标系下的分离变量法 106

第4章 磁致伸缩弹性体振动 112

4.1 有阻尼单自由度系统的自由振动 112

4.1.1 过阻尼状态(ζ >1) 113

4.1.2 欠阻尼状态(ζ <1) 114

4.1.3 临界阻尼状态(ζ =1) 116

4.2 简谐激励下有阻尼单自由度系统的受迫振动 116

4.2.1 简谐激励下受迫振动的解 116

4.2.2 简谐激励下稳态振动响应的特点 119

4.3 任意周期激励下有阻尼单自由度系统的受迫振动 126

4.3.1 周期激励下的受迫振动 126

4.3.2 非周期激励下的受迫振动 127

4.3.3 积分变换法求解非周期激励下的受迫振动 131

4.4 简谐激励下有阻尼多自由度系统的受迫振动 135

4.4.1 二自由度系统的受迫振动 136

4.4.2 三自由度系统的受迫振动 137

4.5 拉格朗日方程 139

4.6 模态叠加法对运动解耦 143

4.7 简谐激励下连续系统的受迫振动 148

4.7.1 磁致伸缩弹性杆的纵向自由振动 148

4.7.2 磁致伸缩弹性杆的纵向受迫振动 154

4.7.3 磁致伸缩弹性梁的自由弯曲振动 157

4.7.4 磁致伸缩弹性梁的横向受迫振动 161

4.7.5 悬臂梁无阻尼强迫振动的稳态响应 161

4.7.6 微悬臂梁传感器的应用 163

第5章 磁致伸缩生物传感器系统设计和检测技术 164

5.1 磁致伸缩生物传感器系统的功能模块 164

5.1.1 磁致伸缩生物传感器系统的组成 164

5.1.2 磁致伸缩生物传感器信号激励检测设备及其原理 166

5.2 频域技术检测 167

5.3 时域技术检测 172

5.4 磁致伸缩生物传感器的制备 175

5.4.1 磁致伸缩换能器的制备 175

5.4.2 生物探针的固定 176

5.4.3 病菌检测实验装置 177

5.5 MSP生物传感器对病菌的检测 178

5.5.1 沙门氏菌的检测 178

5.5.2 大肠杆菌的检测 181

5.5.3 金黄色葡萄球菌的检测 181

5.5.4 阻断剂对磁致伸缩生物传感器性能的影响 182

5.6 MSMC生物传感器对病菌的检测 184

5.7 MSP生物传感器对食品表面病菌原位检测 187

5.8 磁致伸缩生物传感器灵敏度优化 189

5.8.1 集中病菌载荷对MSP传感器的影响 189

5.8.2 均布病菌载荷对MSP传感器的影响 194

5.8.3 集中病菌载荷对磁致伸缩悬臂梁传感器的影响 199

5.8.4 几何尺寸对磁致伸缩悬臂梁传感器灵敏度的影响 203

5.9 进一步的研究 205

参考文献 206



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