祝贺!
第十届全国大学生物理实验竞赛(创新)决赛近日举行,内蒙古大学开云(中国)Kaiyun官方网站学子勇创佳绩,其参赛作品荣获全国一等奖!取得历史性突破!为内大学子点赞!
获奖作品介绍
作品名称:基于锥形SNS结构的多功能光纤传感器研制
团队成员:刘宇棋、贾宁、杨洋、李伊盼、韩子轩
指导教师:张璐强
在本届大学生物理实验竞赛(创新)中,命题类2以“光纤”为主题,要求参赛选手设计一种能够测量温度、浓度或振动(选择其中之一即可)的光纤传感器,并基于设计原理制作一套高精度实验装置。内蒙古大学国赛作品《基于锥形SNS结构的多功能光纤传感器研制》,在设计和实践中展现出卓越的创新性。团队制作了单模光纤-无芯光纤-单模光纤(SNS)结构的传感探头,并提出了一种通过拉锥技术优化无芯光纤束腰直径以提升传感器灵敏度和精度的方法,实现了对溶液浓度和温度的高精度测量。该作品是内蒙古自治区首次荣获一等奖,也是本届比赛中内蒙古自治区13所高校53个参赛作品中的唯一一等奖。
实物演示现场
内蒙古大学代表队设计制作的实验装置具有以下突出特点:
一是测量精度的显著提升。创新性地将研制的锥形SNS光纤传感器应用于溶液浓度和环境温度测量,大幅提升了测量的灵敏度。在浓度测量方面,灵敏度提高了57.26%;在温度测量方面,灵敏度则提升了58.04%。更为突出的是,这些测量的精度优于市面上的阿贝折射仪和商用测温枪。
二是实验装置具有极强的稳定性和实用性。无论在实验室还是露天环境等不同实验场景下,该装置都能保持优越的测量精度。特别是在溶液浓度测量时,实验结果对环境温度的变化不敏感,体现了装置在各种环境条件下的高度稳定性。
A. 不同环境下装置的灵敏度对比图;B. 浓度测量实验中输出光功率随溶液浓度与环境温度的变化曲面。
三是实验装置实现了溶液浓度和温度的实时测量。团队成员开发了输出光功率与浓度/温度实时转换的计算模块,响应时间约为1秒,显著提高了传感系统的实时测量能力。
功率与浓度/温度实时转换模块
指导教师
张璐强
张璐强,内蒙古大学开云(中国)Kaiyun官方网站副教授,硕士生导师。主讲本科生《大学物理》、《大学物理实验》、《生物物理导论》及研究生《生物信息学》等课程。是内蒙古自治区《生物信息学》课程思政教学团队主要成员之一,并荣获《生物信息学》内蒙古自治区课程思政教学名师。主要从事多组学分析和人工智能算法在疾病发病机制和早期诊断中的应用研究。先后主持国家自然科学基金1 项,内蒙古自然科学基金重点项目子课题1 项,内蒙古高等学校重点项目1 项,内蒙古自然科学基金博士项目1 项,其它项目1 项。现为中国生物信息学会(筹)系统生物学专业委员会委员、内蒙古生物物理与生物信息学会(拓展型)党组织书记。
2021年至今,每年指导学生参加全国大学生物理实验竞赛(创新),获得国家级一等奖1项、二等奖1项、三等奖2项、内蒙古自治区一等奖1项。
听听参赛学生怎么说
22应物刘宇棋:从六月份的校赛,到八月份的省赛,再到十一月的国赛,近半年的备赛历程既忙碌又充实。我们的团队经历了从单一的浓度测量到多功能一体化测量装置的全面升级,点滴进步都来自实践中的不断探索与试错。在一次次实验失败中,我们积累经验,愈挫愈勇。正如“九层之台,起于累土”,每一份坚持与努力都为最终的成功奠定了基础。此次荣获国家一等奖,凝聚了我们每一位成员的心血与努力,更离不开团队的通力合作和指导老师的悉心教导。
22物基 贾宁:这次竞赛让我深刻体会到了跨越挑战、摘取桂冠的喜悦。从校赛的多次尝试,到省赛的激烈比拼,再到决赛中的惊喜不断,每一次实验调整都是一次飞跃,每一次数据记录都见证了我们的成长。在指导老师的悉心指导和队友们的通力合作下,我们最终斩获了国家一等奖,创造了自治区竞赛历史的新纪录。这份荣耀将永远铭刻在我大学时光的篇章中,成为我青春旅程中闪耀的一页。
22物基 杨洋:这段参赛经历,对我来说,是一段难以忘怀的成长之旅。从最初的校赛开始,我一步步积累经验,迈向更高的目标。进入省赛后,我与队友们并肩作战,经常彻夜沉浸在项目的探讨与实践中,逐渐突破一个又一个难关。最终,我们凭借不懈的努力成功晋级国赛舞台。尽管过程中充满了挑战与困难,但我们始终保持着积极的心态,互相支持,克服了一个又一个难题。回首这一切,内心无比激动,这段经历不仅让我学到了许多宝贵的知识,更让我在不断的挑战中得以成长与进步。
22物基 李伊盼:在本科最忙碌的学期里,我和团队用了近一年的时间来准备全国大学生物理实验竞赛。在这个过程中,团队成员们高效协作、精益求精,每一次实验都认真对待,不断改进实验装置,克服了重重困难,最终取得了成功。我深刻体会到了实验结果不如预期时的挫败感、比赛中紧张的追逐以及最终“修成正果”的成就感。这次大赛不仅磨砺了我的思维方式,还大大提升了我的科研素养,成为我未来学习与工作中宝贵的经验。
22物理学 韩子轩:本次竞赛的备赛周期较长,从2023年的11月开始,我们经历了选题的不断调整,从最初的超声波探伤到最终的多功能光纤传感器研制。在这个过程中,我们先是在校赛中险胜夺冠,接着在省赛中错失了直通国赛的机会,最终在国赛中不负众望,取得了理想的成绩。每一个环节都是一次深刻的人生感悟。在指导老师和队友们的陪伴与支持下,我顺利完成了这次比赛。通过这次经历,我深刻体会到了科研道路上攻坚克难的艰辛,也从中汲取了宝贵的经验和智慧。
内大备赛这样做
内蒙古大学实验室管理中心为科研和实验活动提供了充足的经费支持,特别是在购买全套加载设备方面,确保了实验室具备先进的科研条件。
开云(中国)Kaiyun官方网站提前半年组建竞赛委员会,并制定了一系列配套激励政策,采用集体指导模式,提高指导效率。本次竞赛由实验中心主任樊国梁教授和大学物理实验室主任张常在副教授领队。
物理国家级实验教学示范中心多次邀请区外专家对参赛作品进行专业指导,确保作品在技术和创新方面达到更高水平。同时,通过组织校赛和省赛等赛事,推动学生参与实践、提升科研能力,真正实现了以赛促学,以赛促长。
全国大学生物理实验竞赛(创新)
作为国家级A类赛事,全国大学生物理实验竞赛(创新)是唯一进入全国普通高校大学生竞赛排行榜的物理类竞赛。该赛事由高等学校国家级实验教学示范中心联席会物理学科组、教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会、教育部高等学校物理学类专业教学指导委员会和中国物理学会物理教学委员会共同指导,全国大学生物理实验竞赛组委会与全国高等学校实验物理教学研究会联合主办。本届赛事由北京航空航天大学承办,共吸引了全国667所高校、2755支队伍的15715名师生参赛,一等奖比例为10%。