2010, 41(9):1-7. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:在直喷柴油机上采用进气增氧(氧气在进气中的体积分数为21%、23%、25%和30%)技术,对燃用不同掺水比乳化柴油(水在乳化柴油中的体积分数为0%、10%、20%和30%)的循环变动及燃烧特性进行研究;实验工况为发动机经济转速、中等负荷,采集20个连续循环,取最大爆发压力值,计算循环变动率。研究结果表明:在纯柴油条件下,随氧含量的增加,缸内最大爆发压力增加,循环变动率降低,燃烧始点提前;在使用乳化柴油时,着火点随水乳化率的增加而推后,但其依然遵循随进气O2体积分数增加而提前的规律;含水率达30%时,着火延迟加大,燃烧组织恶化,循环变动加大。
2010, 41(9):8-13. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:分析了低温环境下ISG技术柴油机起动性能的主要影响因素,结合柴油机的起动阻力矩、最低起动转速和ISG电机工作特性等因素,确定了ISG电机的最大输出功率;考察了极板结构、电解液温度对蓄电池容量的影响,研究了起动阻力矩与ISG电机功率、蓄电池容量之间的匹配关系,得到了起动阻力矩随环境温度、起动转速的变化规律。试验表明:减少板极厚度、增加板极高度,适当提高电解液密度,可以提高蓄电池容量;在相同的环境温度下,起动阻力矩随起动转速的提高而增大,当转速高于200r/min时,转速每提高50r/min,起动阻力矩增加4~11N?m;当环境温度低于0℃,转速不变时,环境温度每降低5℃,起动阻力矩增加约3~5N?m;-25℃下ISG技术柴油机的起动着火转速可达350r/min以上,起动时间缩短,且起动过程中转速过渡较为平滑,有利于提高起动工况下的动力性、改善排放性。
2010, 41(9):14-17. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:基于介质阻挡放电理论,设计了低温等离子体发生器,协同Na-Rh/γ-Al2O3负载型催化剂建立了低温等离子体辅助催化(NPAC)系统。通过台架试验研究了在NPAC技术作用下,柴油机有害排放的变化规律。研究结果表明:在NPAC技术作用下,柴油机碳烟颗粒排放有效降低,最高转化效率接近58%;NOx排放总量明显降低,在中低负荷时,转速3 600 r/min对应的NOx转化率比较高,最高达81.5%;在高负荷时,转速2 000 r/min对应的NOx转化率较高。
2010, 41(9):18-21. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:为了研究直喷式汽油机高压涡旋喷油器喷雾撞壁机理,测量了撞壁喷雾的高度、喷雾半径及喷雾远端速度,分析了不同喷射压力、环境背压、喷嘴到壁面的距离、壁面倾角等因素对撞壁喷雾的影响。随着喷射压力、喷嘴到壁面的距离及壁面倾角的增加,喷雾的贯穿距离增大;环境背压的增大导致喷雾的贯穿距离减小。较高的喷射压力和较低的环境背压增大了撞壁燃油与壁面的接触面积,在壁面上形成的薄膜加速了燃油的蒸发。由经验公式计算得到的撞壁喷雾贯穿距离与试验测量值在一定范围内具有一致性,为燃烧室的设计、进气道形式的选取、喷油器和火花塞的布局提供了试验依据。
2010, 41(9):22-26. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:按无过载离心泵设计要求,选择对复合叶轮离心泵性能影响比较关键的叶片出口安放角β2、叶片出口宽度b2、喉部面积Ft和短叶片进口直径Di的4个参数为变化因素按正交方案设计了9台复合叶轮离心泵模型。采用Fluent全流场数值模拟方法对设计的9台模型泵进行正交试验,得到了各几何参数对复合叶轮离心泵各性能指标影响的主次顺序, 并得出模型泵的最优设计方案。对最优设计方案的样机试验表明,全流场数值模拟方法的选 优结果在实现无过载的同时,保持了较高效率,达到了试验目的。研究结果验证了全流场数 值模拟正交试验选优的可行性。
2010, 41(9):27-31. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:针对泵站多机组叶片全调节日优化运行数学模型,提出了大系统分解-动态规划聚合求解方法。以泵站日提水耗电费用最小为目标,机组提水量为协调变量,将该模型分解为若干个单机组叶片全调节日优化运行子模型。该子模型以机组叶片安放角为决策变量,机组提水量的离散值为状态变量,采用动态规划方法求解。构造的聚合模型以各机组提水量为决策变量,泵站提水量的离散值为状态变量,同样采用动态规划方法求解。该方法可解决安装不同型号泵机组或各机组性能存在差异的站内最优化运行问题。以淮安四站运行为例,获得了较好的优化效果。
2010, 41(9):32-35. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:构建了以电动调节阀为变流器件的变量喷雾系统,并采用试验方法得出了系统的阶跃响应特性,试验结果表明:在阶跃幅值ΔQ分别为0.4、1.4、3.4、3.9、4.4L/min条件下,系统上升时间的最大值为1 s,表明系统响应速度与现有的调压变量喷雾系统相当;系统上升时间、峰值时间和超调量都有幅值相关性,说明系统是非线性系统。因此对此类调流变量喷雾系统,其控制设计必须考虑非线性问题。
2010, 41(9):36-43. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:为了合理开发和利用黄淮海平原浅层地下微咸水,2003~2005年在中科院河北南皮生态实验站连续以3g/L的微咸水对冬小麦进行田间灌溉试验,分析了微咸水灌溉对土壤含盐量、土壤溶液盐分含量、电导率以及冬小麦产量的长期影响,为建立华北地区冬小麦微咸水灌溉的合理灌溉制度和微咸水的合理利用提供理论依据。结果表明,连续利用3g/L的微咸水灌溉,会造成土壤表层盐分的累积,尤其在降水量偏少的年度会使作物受到盐分胁迫。微咸水灌溉比旱作增产,灌溉三次比灌溉两次产量高,降水量偏少的年份应尽量避免连续用微咸水进行灌溉。
2010, 41(9):44-49. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:基于均质土壤的非充分供水与充分供水入渗试验数据,分析了非充分与充分供水入渗过程之间的关系,建立了非充分与充分供水入渗Kostiakov三参数模型参数之间的关系。结果表明:非充分供水积水后入渗过程以充分供水入渗过程为渐近线;非充分与充分供水入渗参数α的比值m随着供水强度的增加而增大、随着黏粒含量的增加而增加、随着砂粒含量的增加而减小、随着土干密度的增加而增加、随着初始含水率的增加而减小,它们之间都较好地符合乘幂函数关系;非充分供水稳定入渗率等于同条件下的充分供水稳定入渗率;非充分供水入渗系数K1等于供水强度与稳定入渗率之差。
2010, 41(9):50-55. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:通过不同高度土体在不同覆膜开孔率条件下的室内蒸发试验,研究了土体高度变化时水盐分布的差异与相互联系。试验结果表明,不同高度土体的单位深度累积蒸发量与时间变化符合Gardner理论关系,单位深度累积蒸发量与时间和土体总高度存在二元线性函数关系;单位深度累积蒸发量和单位膜孔面积单位深度累积蒸发量均与土体高度和覆膜开孔率存在较好的函数关系;土体高度越小,单位深度含盐量和盐分浓度变化幅度越大,土体高度是影响盐分上行的影响因素之一;覆膜开孔限制土壤水分蒸发速度进而影响土体盐分表聚,因此减小覆膜开孔率可以有效减少土体盐分表聚。
张寄阳 , 段爱旺 , 申孝军 , 杨贵森 , 宋建峰 , 刘小飞
2010, 41(9):56-59. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:设计了一种基于蒸发量的简易灌溉预警装置,并建立了基于水量平衡原理的灌溉预警模型。通过田间试验,确定了适宜供水条件下新疆膜下滴灌棉花各生育阶段的蒸发皿—作物系数,并建立了适宜的灌溉预警指标,提出了降雨条件下的指标修正方法。田间应用表明,在北疆棉花膜下滴灌条件下,苗期、蕾期、花铃期和吐絮期分别以累计蒸发量达到140、75、50和120mm来控制灌水时间,以0.15、0.4、0.7和0.25倍的累计蒸发量作为灌水量进行灌溉管理,可达到节水、高产的目的。
2010, 41(9):60-65. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:在分析高速切割粉碎机工作原理的基础上,基于CFD技术,应用Fluent软件及RNG k-ε湍流模型对粉碎过程进行流场数值模拟,分析了粉碎室内部流场的压力与速度分布,研究了叶轮叶片形状、刀片偏角、叶轮转速对流场的影响,并对切割粉碎区内物料的压力、运动速度、剪切应变率等性能参数进行分析,得出转子为直叶片式叶轮,刀片的偏转角度为2°时产生的切割粉碎流场最有利于切割粉碎,叶轮转速对各性能参数的影响呈线性关系。对不同特性物料的试验表明,该高速切割粉碎机物性适应性强、粉碎效果好。
2010, 41(9):66-69. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:通过研究梳解法制备竹纤维的原理,提出竹子梳解制纤中平均梳解力的概念;运用动力学方法,建立竹纤维平均梳解力与纤维长度、细度关系的计算模型。对模型进行分析和验证,结果表明:模型表述的平均梳解力、滚筒转速及滚筒梳针参数与竹纤维长度、细度的关系正确;运用模型计算竹纤维长度的结果与实验结果相吻合,此模型可用于梳解法制备竹纤维的长度、细度预测与计算。
臧宇 , 朱忠祥 , 宋正河 , 王猛 , 华博 , 毛恩荣
2010, 41(9):70-74. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:针对农业装备数字化设计技术研究的需求,利用虚拟现实场景建模工具MultiGen Creator 和实时场景驱动软件Vega Prime,结合VC++编程语言,开发出一套完整的农业装备虚拟试验系统平台。阐述了系统平台的软硬件组成、功能、结构以及系统的开发流程,对建模过程中运用到的方法、步骤和所涉及到的关键技术进行了研究,此外对Vega Prime应用中的关键技术和难点进行了探讨。测试试验表明,该系统平台运行稳定,具有可靠性和有效性。
2010, 41(9):75-79. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:设计了可以定位、快速、同步测量农田土壤含水率和坚实度的采集仪。在探讨该仪器测量原理和软硬件设计的基础上,对其测量的准确性进行了试验分析。某苗圃地,选定5m×5m的30个采样点,用农田信息采集仪和烘干法分别测量各点的土壤含水率,并对测量值进行简单相关分析,其相关系数为0.9179,达到极显著性相关。以同样的方式,采用农田信息采集仪和SC900型数字土壤坚实度仪,分别测量30个采样点10cm和20cm深度处的土壤坚实度值,并对两种方法在两个深度时的测量值进行相关性分析,其相关系数分别为0.8267和0.9245,达到极显著性相关。试验结果表明,该采集仪对农田土壤含水率和坚实度测量的准确性可满足农业生产要求。
刘海俊 , 孙传范 , 曹卫星 , 焦学磊 , 习志仁 , 徐志刚
2010, 41(9):80-84. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:设计了2个品种和4个施氮水平的水稻田间试验,采用自行研制的便携式作物氮素监测仪获取各关键生育期的水稻冠层反射光谱信息,并实施田间协同取样和实验室氮素含量测定。通过分析水稻叶片氮含量与冠层光谱反射率及植被指数之间的相关性和定量关系,测试并评价便携式作物氮素监测仪的工作性能。结果表明,便携式作物氮素监测仪具有优异的氮素监测效果和优良的田间工作性能,在其所具备的4个特征波段中,660、710和810nm单一波长的光谱反射率与叶片氮含量的相关性均大于0.5,并全部通过0.01水平的极显著检验;在各生育期中,所有双波段光谱植被指数与叶片氮含量的拟合系数均大于0.7,并以开花期和成熟期的拟合系数(大于0.83)为最高;对全生育期的整体分析表明,归一化光谱指数NDVI(810,710)和NDVI(710,546)与叶片氮素含量的决定系数分别达到了
2010, 41(9):90-94. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:生物质发电项目是我国近几年兴建较多的新能源项目,随着兴建、在建、运营的项目增多,构建一个此类项目的评价体系对于其评估批准兴建、运营管理有现实意义。以模糊评价方法为主,结合层次分析法构建了生物质发电项目的评价体系,并利用实例进行了检验、修正。结果证明该评价体系能够对生物质发电项目进行评价,结论正确。该评价体系构建对生物质发电项目兴建、运营管理决策起到有益作用。
2010, 41(9):95-98. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:分别用堆肥、零价铁、堆肥-零价铁作为反应介质,对PRB处理铬污染地下水的可行性和有效性进行了研究。结果表明:以堆肥-零价铁作为反应介质的反应柱去除Cr(Ⅵ)的效果比单独以堆肥或铁粉为介质的反应柱好;增加铁粉或堆肥的用量均有利于Cr(Ⅵ)的去除;堆肥时间对Cr(Ⅵ)的去除效果影响不大;出水总铁含量符合《生活饮用水卫生标准》要求。
2010, 41(9):99-103. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:为提高近红外光谱技术检测草莓坚实度模型的精度和鲁棒性,研究了一种基于模拟退火算法的波长优选方法,并找到一种与该算法配套的光谱预处理方法。利用光谱仪和物性仪分别采集草莓样品近红外漫反射光谱和坚实度数据,并采用标准正交变换、多元散射校正、一阶导数、二阶导数等方法对原始光谱进行预处理;最后,利用模拟退火算法优选与草莓坚实度高度相关的波数点变量,结合偏最小二乘法建立草莓坚实度预测模型。结果表明:经过标准正交变换预处理后,采用模拟退火算法优选出24个波数点,在主成分数为5时,建立的偏最小二乘模型具有最佳预测效果,模型校正集样本相关系数rc为0.9342,校正均方根误差为0.665N/cm2;预测样本相关系数rp为0.9197,预测均方根误差为0.673N/cm2。研究表明:模拟退火算法可以提高近红外模型预测草莓坚实度的精度和鲁棒性,并降低预测模型复杂度。
2010, 41(9):104-107. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:研究基于可见/近红外光谱分析技术的新鲜猪肉肌内脂肪含量在线检测。实验样本为208份背最长肌,实验时样品以0.25m/s的速度运动,采集可见/近红外漫反射光谱,进行小波消噪处理后,结合不同的光谱预处理方法建立肌内脂肪含量的偏最小二乘回归模型。研究发现采用db6小波在6层分解后以极大极小原理选择阈值进行消噪效果较好;消噪的光谱直接建立的PLSR模型预测性能较差,经过多元散射校正、变量标准化及微分等预处理均能提高模型的预测性能;变量标准化结合一阶微分预处理后建立的模型性能最佳,校正集相关系数为0.892、验证集相关系数为0.834、校正集均方根误差为0.090、预测集均方根误差为0.080。结果表明可见/近红外光谱可用于肌内脂肪含量的在线检测,但模型相对分析误差最高为1.738,模型的精度和稳定性仍需进一步提高。
陈文烜 , 郜海燕 , 陈杭君 , 毛金林 , 宋丽丽 , 葛林梅
2010, 41(9):108-112. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:研究了(10±5)kPa和(80±5)kPa不同减压冷藏及常规常压冷藏对软溶质水蜜桃贮藏期间生理生化和主要品质指标的影响。结果表明,减压处理可显著减少乙烯释放量和抑制呼吸代谢,减少贮藏期可滴定酸、维生素C的损失,保持果肉硬度和色泽;能够有效保持超氧化物歧化酶、过氧化氢酶的活性,延缓细胞膜通透率的增大,从而减轻冷害的发生和延缓贮藏期的品质劣变。采用(10±5)kPa压力处理保鲜效果最好,经30 d冷藏和3 d常温货架期后,仍能正常后熟,未出现絮败、褐变等冷害现象,保持了水蜜桃独特的品质。
2010, 41(9):113-117. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:对经过不同浓度蔗糖溶液渗透处理后具有高、低和正常3种膨压水平的库尔勒香梨果肉进行振荡剪切试验和蠕变试验,以考察膨压水平对香梨果肉组织粘弹特性的影响。结果表明,不同膨压香梨果肉在各频域内的储能模量(G′)均远大于损耗模量(G″),且变化都不受频率影响,但均随膨压提高呈增大趋势。同时,不同膨压香梨果肉的蠕变响应可采用六元件广义Kelvin-Voigt模型精确拟合,模型中的瞬时弹性柔量(J0)、延迟弹性柔量(J1和J2)和稳态粘性柔量(1/η0)均随着膨压下降而增大。果肉组织扫描电镜观察表明,各粘弹参数(G″、G′、J0、J1、J2、1/η0)的显著变化与膨压调控引起的细胞结构和胞间隙变化有直接关系。
2010, 41(9):118-121. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:建立了描述食品冷却抽真空过程的传热、传质模型,采用计算流体力学进行了非稳态模拟,实验表明模型与实际吻合较好。在此基础上,对影响流场的参数:真空泵抽速、容器自由容积、是否放置隔板进行了模拟研究。研究表明:真空泵抽速越大,真空室内的极限压力越小,真空室的最低温度越低,达到最低温度所消耗的时间越长;自由容积不影响真空室的极限压力,自由容积越大,真空室的最低温度越高,达到最低温度所消耗的时间越短;放置隔板对流场平均温度和极限压力的影响,可以等效为自由容积的减小。
王淑杰 , 周亚军 , 苏丹 , 钱曦 , 贺连彬 , 冯占荣
2010, 41(9):122-127. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:通过单因素试验研究各因素对鹿肉盐溶蛋白热诱导凝胶特性参数的影响,得出:持水性和断裂强度随食盐、六偏磷酸钠、焦磷酸钠和多聚磷酸钠用量的增加先增大后减小,粘度随其用量增加逐渐增大;随着pH值增大,持水性先显著后缓慢增大,断裂强度和粘度先增大后减小;随着温度升高,持水性先减小后增大,断裂强度先增大后减小,粘度先显著后缓慢增大。借助均匀组合设计试验和二次多项式回归方程探讨各因子与凝胶特性参数间关系,得到各因子对持水性的影响从大到小依次为pH值、多聚磷酸钠、六偏磷酸钠、离子强度,焦磷酸钠与温度的影响不显著,因子间作用显著;各因子对断裂强度的影响从大到小依次为六偏磷酸钠、离子强度、温度、pH值、多聚磷酸钠、焦磷酸钠,因子间作用显著;各因子对粘度的影响从大到小依次为多聚磷酸钠、离子强度、六偏磷酸钠、温度、pH值、焦磷酸钠,因子间作用显著。
2010, 41(9):128-132. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:以CaCl2凝固豆腐为对照,研究全子叶豆腐在组成成分、色泽、质构、微观结构以及持水能力上的差异。结果表明:在色泽上,二者色差为3.76,可肉眼辨别差异,全子叶豆腐亮度上暗于普通豆腐;全子叶豆腐中,大豆多糖和纤维素的存在,提高了豆腐的产率和持水能力,并降低了对CaCl2浓度变化的敏感性;由于多糖和蛋白相互作用,在扫描电镜中,普通CaCl2豆腐有精细有序的网络结构,而全子叶豆腐呈现杂乱块状结构;由于多糖阻碍蛋白有序结构的形成,弱化了凝胶的强度,使全子叶豆腐在硬度、弹性和咀嚼性上要弱于普通
2010, 41(9):133-137. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:利用燕麦蛋白制备ACE抑制肽时先利用超声波对燕麦蛋白原料进行预处理研究。以ACE抑制活性和水解度为指标,考察了超声波功率、处理时间、超声波工作/间歇时间对燕麦蛋白预处理效果的影响。结果表明,超声波预处理的最佳工艺参数为:超声波功率500W,处理时间20min,超声波工作时间2 s、间歇时间2 s,该条件下酶解产物对ACE的半抑制浓度IC50值从0.533mg/mL降到0.299mg/mL,酶解时间由常规酶解的90 min缩短到60 min;超声波预处理参数变化虽然对水解度影响不显著,但对ACE抑制活性的影响显著;验证了超声波引起的蛋白疏水性增加是导致酶解产物ACE抑制活性显著改善的重要原因之一。
2010, 41(9):138-142. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:为提高南瓜多糖的纯度,筛选适宜南瓜多糖纯化的大孔树脂,确定纯化工艺参数,选用9种大孔树脂材料,采用静态与动态吸附-解吸方法对南瓜多糖进行纯化,以吸附量与解吸率为考察指标对树脂进行选择与工艺研究。结果表明:D101-Ⅰ型大孔树脂更适宜作为南瓜多糖纯化的树脂;其纯化最佳工艺条件为:上柱液质量浓度4.79mg/mL,上柱液体积3.2BV,上柱流速3BV/h,洗脱液乙醇体积分数25%,洗脱速度4BV/h,洗脱液体积3.6BV;上述纯化工艺使南瓜多糖纯度从
吴彩娥 , 方升佐 , 徐琳 , 杨万霞 , 李婷婷 , 贾韶千
2010, 41(9):143-147. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:为研究大孔吸附树脂纯化青钱柳三萜的工艺,筛选了适宜的大孔吸附树脂,并通过静态和动态的吸附与解吸试验,确定了纯化工艺参数。结果表明,在供试的3种大孔吸附树脂中,D-101型大孔吸附树脂适合分离青钱柳叶三萜,其吸附量和解吸率分别为57.5mg/g和96.51%;动态吸附青钱柳叶三萜时的最适宜进样流速与进样质量浓度分别为 2BV/h和1.5mg/mL;动态解吸时洗脱剂的最适宜体积分数与洗脱速度分别为50%乙醇和2BV/h。经大孔吸附树脂分离纯化后三萜的纯度是粗提物的4.1倍,得率为74.66%,表明D-101型大孔吸附树脂纯化青钱柳三萜效果较佳。
2010, 41(9):148-153. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:提出了利用归一化的红绿色差(R-G)/(R+G)分割苹果的方法。对不同光照情况下拍摄的苹果图像进行了识别,并对识别后的图像进行预处理后,获得苹果的轮廓图像。对轮廓图像采用随机圆环法进行果实圆心、半径提取。通过建立基于面积特征与极线几何相结合的匹配策略实现双目视觉下的果实定位,对于搜索区域内面积相似的果实,通过计算垂直投影的互相关函数最大值的方法,得到排序基准线,然后根据顺序一致性原则进行匹配。实验结果表明:识别算法可以较好地消除阴影、裸露土壤等影响,识别率达到92%。采用随机圆环法,可以准确地提取果实的圆心、半径。在60~150cm的距离范围内,测量误差小于
2010, 41(9):154-158. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:设计了一种基于气动柔性驱动器的苹果采摘末端执行器:以气动柔性驱动器作为其弯曲关节,用力学分析的方法对弯曲关节及末端执行器进行建模,分析建立关节弯曲量及输出力与其内腔气体压力之间的数学关系;建立了末端执行器抓取苹果目标的数学模型。实验结果表明:该末端执行器有较大的输出力,能很好地抓持苹果,并具有很好的柔顺性。
2010, 41(9):159-162. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:采用单片机作为CPU,结合压力传感器、AD采集卡以及伺服电动机,设计了变量配肥施肥控制系统,同时设计了与硬件配套的上位机软件,用来采集数据与发送命令,台架试验表明,该系统能实现变量配肥施肥,且结构简单,施肥精度达到
曾庆猛 , 马道坤 , 林剑辉 , Schulze Lammers P , 孙宇瑞
2010, 41(9):163-167. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:基于介电方法设计了符合车载测量要求的四环电极结构土壤含水量与电导率复合传感器。分别在NaCl电导率溶液、含水土样和混合土样中进行标定试验分析,结果证实了复合传感器的可行性。通过分析混合土样中含水量和电导率与传感器输出信号之间的相关性,分别建立土壤含水量与电导率的统计预测模型。
2010, 41(9):168-172. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:针对EC-5传感器温度实验中出现的两种截然不同现象,根据温度对土壤介电常数和电导率影响的机理分析,建立土壤水分传感器测试结果随温度变化的理论模型。通过对模型的仿真分析发现,EC-5传感器测得的土壤水分含量随温度变化的趋势与土壤电导率密切相关。利用最小二乘支持向量机对传感器的温度实验数据建立补偿函数并提出相应补偿算法,有效地抵消了温度变化造成的传感器测试误差。
2010, 41(9):173-177. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:为提高传输距离和进行不间断连续监测,开发了土壤墒情信息采集与远程监测系统。详细讨论了系统的结构和原理,给出了系统的软硬件设计方案。系统利用太阳能进行充电,通过GSM网络进行土壤墒情数据无线传递,利用GPS系统进行采样点的卫星定位。通过GIS软件,系统能实时监测大面积区域内的土壤墒情状态并做出土壤墒情空间分布图。应用结果表明,该系统结构合理,可以为防旱、抗旱提供可靠的依据。
2010, 41(9):178-181. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:以醋糟有机基质为研究对象,采用便携式可见/近红外光谱仪采集了不同含水率基质样品(69个)的漫反射光谱,通过选择不同的光谱预处理方法并确定其主成分数,建立了基于偏最小二乘法(PLS)的醋糟基质含水率定量分析模型。结果表明,以滑动平均滤波(MAF)和一阶微分(FD)相结合作为原始光谱的预处理方法所建立的模型(主成分数为5)对基质含水率的检测效果较好,其校正模型和预测模型决定系数分别为0.9930和0.9901,校正均方根误差(RMSEC)和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.0676和0.0715。因此,可见/近红外光谱技术可以作为醋糟有机基质含水率快速检测的一种可靠方法。
2010, 41(9):182-186. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:以检测土壤有机质含量为例,探讨经验模态分解在土壤近红外光谱检测中的应用,提出了应用的原理和步骤。用处理后的光谱计算了土壤中的有机质含量,并与九点平滑和小波变换方法的处理结果进行了对比分析。结果表明:与传统的九点平滑处理结果相比,SNR从3 dB左右提高到10 dB左右,原始信号与消噪信号之间的标准差由2.972降到0.901;预测集的决定系数r2由0.9410提高到0.9803, 预测均方根误差RMSEP由0.6702降为0.3011。证明了经验模态分解方法在光谱处理过程中的可靠性,提高了土壤有机质含量近红外光谱的定量分析精度。
2010, 41(9):187-193. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:2D阀控电液激振器是利用2D阀阀芯的匀速旋转和轴向滑动改变阀口面积变化波形,以产生频率和幅值可独立调节的振动波形。在分析该激振器工作原理的基础上,建立数学模型,采用分段积分的方法,推导出激振器输出波形方程的解析解,最后,将实验得到的波形与解析波形进行对比,根据频谱特性分析波形的失真度。研究结果表明:在低频段,由于主要受到弹性负载力方向变化的影响,振动波形表现出上升与下降过程的不对称,其不对称度取决于2D阀的轴向开口大小,实验与解析结果一致。虽然随着频率的提高要考虑液压谐振的影响,但只要阀的轴向开口小于某一临界值,其波形失真度就不大于
2010, 41(9):194-198. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:介电弹性体功能材料是具有优异性能的电场活化聚合物,可在驱动和发电两种模式下工作。依据介电弹性体薄膜材料的结构特征,分析了发电模式下介电弹性体材料发电的基本机理,即可变电容原理;建立了该材料的理论模型,得到麦克斯韦效应可作为压电效应处理的结果,并确定了对应压电效应的等效参数。通过仿真及实验分析了该材料的电能转换过程;分析了发电过程中电场与材料弹性回复力之间的关系,及其对发电效率的影响,确定了介电弹性体薄膜材料的发电周期过程。
2010, 41(9):199-204. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:对由柔性杆和柔性梁组成的两连杆柔性构件系统的弯扭耦合振动进行了研究,建立了此柔性系统的动力学方程。在柔性杆根部粘贴一只压电扭转致动器抑制柔性杆的扭转振动,在柔性梁根部粘贴一只压电弯曲致动器抑制柔性梁的弯曲振动。采用一种带有饱和环节及滤波器的滑模变结构控制策略,进行了实验研究。结果表明:施控后的系统是稳定的,弯扭的各阶模态均能得到有效抑制,柔性梁末端的振动位移能得到显著衰减。
2010, 41(9):205-209. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:通过拓扑优化设计了自卸车浮动式支撑结构的举升缸支座;利用AMESim软件对液压举升系统进行仿真,得到了举升缸支座工作时的载荷曲线和最大载荷;根据最大载荷,用有限元方法对其本身以及其对车架纵梁的影响进行了分析。与传统底板焊接式和纵梁式结构的举升缸支座相比,浮动式支撑结构的举升缸支座明显优于其他两种结构。
2010, 41(9):210-213. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:运用盲数理论及不确定变量盲数化的基本思想求解了机械结构复杂时变可靠性问题。推导了机械结构基于随机过程的时变特性,使用盲数表达了时变过程中的不确定量,建立了基于盲数理论的机械结构时变可靠度计算模型,在LabVIEW平台下编写了相应的计算程序,并用该程序计算了某机械结构的时变可靠度。结果表明:盲数为这种复杂可靠度模型的求解提供了一种简单而高效的计算方法。
2010, 41(9):214-217. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:针对齿轮箱轴承振动信号故障信息容易被噪声淹没,且具有非线性、非平稳特性的问题,提出了基于经验模态分解(EMD)和Duffing振子的轴承故障诊断方法。首先对原始振动信号进行经验模态分解,找到包含轴承故障信息的固有模态函数(IMF),然后利用Duffing振子的分岔图找到混沌振子相轨迹发生变化的内部激励力分界值,并将Duffing 振子的内部激励力频率设定为轴承故障特征频率,最后从混沌振子输出相轨迹的变化来检测齿轮箱轴承故障信息。实验结果表明,基于EMD和Duffing振子的故障诊断方法能够检测轴承故障信息。
2010, 41(9):218-222. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:针对曲轴的动力学仿真和疲劳寿命计算,建立了一种曲轴系统大规模直接计算模型,借助高性能计算(HPC)技术并利用显式有限元算法实现了动力学模型的直接求解,结果详细描述了包括曲轴强度和变形在内的曲轴系统动力学特性。采用全寿命分析方法直接对动力学仿真结果进行曲轴寿命及安全系数的计算,基于应力-时间历程等动态结果进行的疲劳分析结果显得更为真实。计算过程和结果证明了曲轴系统直接动力学及疲劳仿真分析方法的可行性和有效性。
2010, 41(9):223-226. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1298.[year].9.[sequence]
摘要:刀位补偿法是非等径加工弧面凸轮廓面最常用的方法,提出了刀位补偿法法向误差计算的方法和一种刀位自适应补偿优化算法,即对于任意凸轮转角,以最大法向误差最小为目标函数,进行刀位优化,寻求对应的最佳补偿点和补偿量,使刀位根据加工误差自适应地柔性补偿。通过实例验证了法向误差计算式的有效性,并得出了滚子和刀具的半径差是最佳补偿量,而最佳补偿点位置并不固定的结论,结果表明所提出的刀位优化算法正确有效,可显著减小加工误差。
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