“瓶子里裝的是什么?”“請打開喝一口”……在過安檢的時候,經常能聽到安檢員類似的的問詢,而這樣的對話或許都會成為“過去式”:藍色的外殼,電腦大小的顯示屏,手持三角形的檢測探頭輕輕一掃,一秒內便能“辨清敵友”,讓危險液體“無所遁形”。
在第十六屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽上,由彭滟、朱亦鳴教授指導的上海理工大學“小小稽查隊”團隊攜“便攜式太赫茲危險液體檢測儀”亮相,并斬獲全國一等獎,實現了我校挑戰杯獎項的新突破。
檢測100多種液體,練就“火眼金睛”
不同的物質有著不一樣的波譜,就像人類的指紋一樣,那么太赫茲波能不能用來檢測液體呢?“便攜式太赫茲危險液體檢測儀”的設想最早來源于團隊成員的“腦洞”。團隊成員干敏霞回憶說:“我們當時在實驗室里做檢測生物成分的實驗,剛好旁邊有瓶礦泉水,于是就拿過來檢測一下,沒想到結果還挺準確的。然后我們就開始討論,能不能制作一個這樣的裝置……” 汽油、柴油、丙酮、飲料……為了驗證這個“腦洞”的可行性,各種各樣的液體被“請”進了實驗室——“實驗室里有一整柜子的水,我們當時做了大量的實驗,檢測了一百多種液體,才確定了這個方法是可行的”,團隊負責人范鑫怡說道。
在此之前,比較常用的液體檢測方法是通過比較不同液體的介電常數,甄別安全液體和危險液體。然而,有的液體之間存在著相近的介電常數,比如牛奶和汽油,在檢測儀器眼中,仿佛一對雙胞胎,一不小心就會被“認錯”。“便攜式太赫茲危險液體檢測儀”則擁有一雙“火眼金睛”,哪怕是雙胞胎,也能用太赫茲波檢測波譜,找出獨一無二的“指紋”信息,把它們區分開來。
值得一提的是,從初代產品“進化”到現在的模樣,這款液體檢測儀瘦身到6.5Kg,做到了真正的便攜。團隊成員干敏霞感嘆:“在比賽中,我們聽了很多專家的意見,接觸了很多其他的優秀項目,交流原理和創新點,在思路的開拓中不斷完善著產品。”
在“過關斬將”中打配合,燃燒熊熊“團魂”
負責電路設計的范鑫怡、負責光路設計的宋瑞昕、負責機械布局的姜怡欣、負責材料測試的干敏霞、負責軟件算法的左王格……在“小小稽查隊”團隊里,大家各司其職,又默契地相互配合,朝著既定的目標共同努力。
“我們的作品屬于安檢裝置,安檢對公共安全起著不可或缺的稽查作用,作為大學生,我們也希望為社會安全貢獻自己的一份小小的力量,‘小小稽查隊’的團隊名就是這么來的”,團隊負責人范鑫怡介紹。
從校賽、市賽,到國賽,團隊一路走來,克服了很多的困難。而他們“過關斬將”的訣竅之一就是熊熊燃燒的“團魂”。范鑫怡解釋道:“對于光路來說,最大的困難是怎么簡化它,讓我們的作品更便攜;對于電路來說,最大的困難是怎樣提高傳輸過程里的信噪比;對于團隊來說,就是要讓‘團魂’燃燒,拿出攻堅克難的毅力一起往前走。” 每當遇到難題,他們就會聚在一起,群策群力,在輕松愉悅的氛圍里把問題一一攻破,團隊成員也在合作中成長。
在參加“挑戰杯”市賽的時候,由于比賽現場的電流不穩定,檢測儀在演示的時候出現了誤判。市賽結束后,為了讓檢測儀具有更強的抗干擾能力,團隊反復探討,熬了好幾個通宵,“比賽現場比實驗室的環境復雜得多,需要提高系統的穩定性,我們查了很多資料,不斷試驗,終于找出了解決辦法”,團隊成員干敏霞感慨:“大家一起努力、一起做科研的快樂總能大過遇到的困難。”
從課堂走出去,以興趣“鎖定”科研方向
在“挑戰杯”國賽的獲獎隊伍里,“小小稽查隊”有點特別:團隊8名成員全是本科生,他們“組隊”的契機是光電學院彭滟教授的課堂。在本科生的《激光原理》課堂上,彭滟教授不止一次鼓勵同學們來實驗室參觀,“回想起來,科研興趣的種子在第一次參觀實驗室的時候萌芽了,當時看到師哥師姐們在超凈室做實驗,覺得特別有意思”,干敏霞回憶道。
根據每個學生不同的個性、興趣、特長,彭滟教授會為他們介紹不同的研究方向。以宋瑞昕為例,一開始研究方向更偏理科的他,對物理并沒有那么大的興趣,在彭滟教授的引導下,他轉向了更偏醫工交叉的應用方向,宋瑞昕說:“找到科研興趣點,確定研究方向真的很重要,彭老師就是我們科研道路上的明燈。”在創新項目中,有的實驗相對比較快能出成果,而有的則需要比較長時間的鋪墊,在進實驗室的時候,彭滟教授還會問清楚同學們的打算,根據每個人留在實驗室時間的長短,為本科生“量身定制”培養方案,指導大家研究不同的項目。
在光電學院,像這樣鼓勵本科生進實驗室的老師還有很多,學院對本科生實施了學士導師制度,還特別針對2018級本科生實施了分層分類培養計劃,不僅為每一位學生配備學士導師,還為有創新想法和創新能力的學生配備創新導師。
文字:李卉云、白一清
封面圖:陳譯軒








