• 2012年第43卷第7期文章目次
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    • >车辆与动力工程
    • 四冲程自由活塞发动机仿真与实验

      2012, 43(7):1-6. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.001

      摘要 (4708) HTML (0) PDF 0.00 Byte (142) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现清洁高效利用燃料发电,提出并研究了四冲程自由活塞发动机。基于活塞组件的动力学方程、燃烧室内的气体状态方程以及代用燃烧放热规律,建立系统仿真模型,对系统动态特性进行仿真研究,重点讨论了压缩比和膨胀比对系统性能的影响。在仿真分析的基础上,研制了一台缸径为62mm的原理性样机,对样机实验结果进行了分析,并利用仿真模型对样机的性能参数进行了回归分析。研究结果表明:目前样机的发电效率为34%左右,优化后四冲程自由活塞发动机的发电效率在45%左右,比传统小型汽油发电机组有明显的性能优势。

    • 缸内直喷式汽油机冷起动控制策略

      2012, 43(7):7-12. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.002

      摘要 (3993) HTML (0) PDF 869.72 K (2330) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据直喷式汽油机(GDI)冷起动的特性和冷起动的基本要求,设计了相应的冷起动控制策略。以前期自主设计的ECU电控系统和试验台架为基础,编写了冷起动控制策略程序,搭建了GDI发动机冷起动试验平台,进行了发动机冷起动控制策略试验研究。结果表明:按照冷起动各阶段的最优参数控制策略起动发动机,3个循环即可起动成功。发动机转速在1023r/min上下波动,转速波动率为6%,催化剂的起燃时间为38s,起燃较快,且HC排放量较低,满足发动机冷起动过程的总体要求。

    • 柴油机燃用乙醇—生物柴油—柴油的醛酮类排放物研究

      2012, 43(7):13-18. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.003

      摘要 (3884) HTML (0) PDF 859.33 K (2005) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用高效液相色谱仪对柴油机燃用普通柴油(D)和乙醇—生物柴油—柴油(EBD)排放物中的醛酮类化合物进行比较分析。研究结果表明:标定转速,10%和50%负荷下,EBD总排放量比D分别降低了2.98%和16.42%,全负荷下,升高了11.79%;排放物以甲醛、乙醛、丙烯醛和丙酮等C1~C3污染物为主,占醛酮排放物91.9%以上;负荷增加或转速降低,醛酮类排放物减少。

    • 生物柴油/柴油发动机排放颗粒电镜分析

      2012, 43(7):19-23. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.004

      摘要 (4104) HTML (0) PDF 1.01 M (2315) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用高分辨率透射电镜研究了三缸直喷式柴油机在两种供油提前角和两个工况时,燃用两种比例的生物柴油/柴油混合燃料时产生的颗粒微观结构和尺寸。结果表明,在所研究的条件下,发动机燃料燃烧产生的颗粒由球形的原始粒子构成,且呈现出不同形状,具有分形结构特性;原始粒子具有多层类石墨微晶结构,且存在无序内核区。B0和B20燃料产生的原始粒子的直径分别在25.6~31.3nm和28.7~40.0nm之间,燃用生物柴油时产生的颗粒原始粒子平均直径大于柴油。

    • 天然气发动机气缸盖流固耦合传热研究

      2012, 43(7):24-27,18. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.005

      摘要 (4030) HTML (0) PDF 923.14 K (2283) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用CFD计算软件对天然气发动机气缸盖及其冷却水套进行了三维流固耦合流动与传热数值模拟,得到了缸盖温度场和水套流场的信息并进行了分析评价;将计算结果与试验结果进行对比验证了模拟的准确性。根据计算发现的问题,提出了改变上水孔面积的改进措施,通过加大第5缸附近的水流量,减小第1、2缸附近的水流量,改善了冷却效果。

    • >农业装备与机械化工程
    • 黄土丘陵区中尺度流域水土流失治理环境效应评估

      2012, 43(7):28-35. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.006

      摘要 (4034) HTML (0) PDF 929.89 K (1922) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于DPSIR概念模型,构建中尺度水土流失综合治理生态环境效应评价指标体系,对退耕还林(草)实施的生态环境效应进行评估。结果表明:生态恢复环境效应综合值在退耕还林(草)试验、实施和恢复阶段分别较评价初期增加了30%、43%和56%;环境分项值则减小了6%、20%和22%,社会分项值增加了43%、114%和143%;经济分项值增加了29%、129%和129%。退耕还林(草)、耕地压力、输沙模数和侵蚀性降水量等驱动和压力因子是生态恢复环境响应的敏感指标,退耕还林(草)对生态环境的作用需要一定的时期才能被生态环境所响应。

    • 农业节水措施对地下水涵养的作用及其敏感性分析

      2012, 43(7):36-41. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.007

      摘要 (3761) HTML (0) PDF 894.55 K (2017) 评论 (0) 收藏

      摘要:以北京市大兴区为研究区,利用经校验的水平衡模型,通过调整灌溉满足率和灌溉水利用系数,探讨了不同农业节水措施对增加地下水补给量和减少地下水开采量的作用及其敏感性。结果表明,不同水文年型下,降低灌溉满足率及提高灌溉水利用系数都能减少地下水开采量,且降低灌溉满足率对减少地下净开采量的作用更为显著,有利于区域地下水涵养。在参数取值范围内,地下水净开采量对灌溉满足率的敏感性较大,而地下水补给量对灌溉水利用系数的敏感性较高。与提高灌溉水利用系数相比,对资源性缺水区域,采用先进节水技术,适度降低区域灌溉满足率,对促进水资源持续有效利用及加大地下水涵养具有更显著的效果。

    • SWMM模型径流参数全局灵敏度分析

      2012, 43(7):42-49. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.008

      摘要 (4713) HTML (0) PDF 899.78 K (3570) 评论 (0) 收藏

      摘要:选取基于Horton和Green—Ampt入渗模型的入渗参数,以及区域坡度、区域宽度、透水性区域的曼宁系数和可积水深度共7个SWMM模型参数,采用Morris方法进行全局灵敏度分析。并分别采用不同降水类型、不同重现期的单个降水事件及长期降水序列,分析各模型参数对总产流量、洪峰流量及径流系数3个输出变量的全局灵敏度。结果表明:T1和T2型降水的参数灵敏度分析结果呈现较大差异,T2型较小降水事件不适宜用于参数校核;对Horton入渗模型而言,可利用T1型较大降水事件的洪峰流量对区域形状系数进行校核,利用T2型较大降水事件的总产流量对最小入渗速率、消减系数K进行校核;对Green—Ampt入渗模型而言,可利用T1型较小降水事件的洪峰流量对区域宽度和坡度进行校核及总产流量对透水性区域的曼宁系数进行校核,利用T2型较大降水事件的洪峰流量对最小入渗速率和缺水率进行校核;对径流系数而言,采用Horton和Green—Ampt入渗模型的结果一致,最大入渗速率和最小入渗速率是最灵敏的两个参数,透水性表面的可积水深度和曼宁系数为最不灵敏的两个参数。

    • 岷江干旱河谷区不同土地利用方式下土壤抗冲性试验

      2012, 43(7):50-55. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.009

      摘要 (4242) HTML (0) PDF 873.93 K (1863) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用野外实地放水冲刷的试验方法,对岷江上游干旱河谷区龙坝沟流域不同土地利用方式(灌木林地、荒草地、耕地和裸地)下土壤抗冲性进行测试研究,分析了土壤侵蚀产沙相关因素。结果表明:不同土地利用方式下土壤抗冲系数均随冲刷时间延长呈波状上升变化趋势;土壤的抗冲性从大到小依次为:荒草地、小麦耕地、灌木林地、玉米耕地、裸地;土壤抗冲系数与粉粒体积分数呈显著负相关(相关系数为-0.992,P<0.01),与砂粒体积分数呈显著正相关(相关系数为0.925,P<0.01)。

    • 麦秸预处理方式对黄绵土结构及低吸力段持水性的影响

      2012, 43(7):56-62,72. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.010

      摘要 (3958) HTML (0) PDF 932.72 K (1820) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过土柱模拟培养试验,对比研究秸秆经过粉碎、氨化预处理及与无机土壤改良剂(硫酸钙)混合配施对黄绵土结构及低吸力段持水特性的影响。结果表明,秸秆经粉碎、氨化预处理及与土壤改良剂配施后能显著提高土壤结构稳定性,降低土壤结构分形维数。其中粉碎氨化秸秆对提高土壤稳定性具有一定的迟效性。秸秆经过不同预处理后施入土壤使土壤孔隙连通性降低,并随着秸秆的分解得到改善。其中长秸秆对土壤孔隙连通性改善作用较粉碎秸秆差。试验表明,土壤团聚体分形维数与土壤结构评价指标均呈极显著负相关关系(P<0.01),土壤团聚体分形维数FD与低吸力段土壤孔隙分形维数Dp之间呈极显著直线相关关系,相关系数为-0.80。FD与Dp两者结合分析可定量描述不同预处理秸秆对土壤结构、低吸力段持水特性的动态影响过程。

    • 圆锥指数仪贯入沙土过程的三维离散元法模拟

      2012, 43(7):63-68. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.011

      摘要 (4014) HTML (0) PDF 935.68 K (1996) 评论 (0) 收藏

      摘要:在圆锥指数仪贯入沙土试验的基础上,建立了半圆柱形沙土料床的三维数值模型,利用离散元法对圆锥指数仪贯入沙土过程进行了模拟,讨论了圆锥指数的主要影响因素及其影响规律。研究结果表明:贯入圆锥的铅垂方向阻力、圆锥指数及半圆柱形料床侧壁的正压力均随着贯入深度的增加而增大,且形状窄、粒径大的料床圆锥指数明显大于形状宽、粒径小的料床;贯入后的大颗粒料床侧壁正压力明显大于小颗粒料床;当圆锥贯入速度大于0.2m/s时,圆锥指数才明显增大,此时贯入过程已经对料床产生较强的冲击效应。最后,把贯入后的料床根据颗粒的位移划分为4个区域,可以直观地判断出贯入过程的影响范围,为实地测量土壤坚实度时取样点间距的选取提供了理论依据。

    • 基于可见光谱的不同质地土壤有机质快速测定

      2012, 43(7):69-72. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.012

      摘要 (4062) HTML (0) PDF 837.10 K (2187) 评论 (0) 收藏

      摘要:在可见光区域内对不同质地土壤(粘土、砂土、壤土)共156个样本的光谱特性进行了研究,并建立了不同质地土壤间有机质含量的互测模型。为了消除土壤质地对有机质含量预测的影响,引入了正交信号处理(OSC)谱图预处理方法。结果表明:粘土和壤土作为建模样本建立的土壤有机质偏最小二乘(PLS)和OSC—PLS校正模型的相关系数分别为0.809和0.823;砂土和壤土分别为0.837和0.734;粘土和砂土相应值分别为0.887和0.823。采用上述模型对另一质地土壤有机质含量进行预测,砂土的相关系数分别为0.572和0.864;粘土的相应值分别为0.555和0.540;壤土的相应值分别为0.643和0.721。预测效果说明OSC预处理可提高不同质地间土壤有机质的互预测能力。

    • 施肥模式对日光温室土壤铵态氮和硝态氮的影响

      2012, 43(7):73-78,49. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.013

      摘要 (4323) HTML (0) PDF 966.23 K (2198) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过种植两茬油菜,设置7种施肥模式:有机肥施氮量600kg/hm2;有机肥施氮量300kg/hm2;无机肥施氮量767kg/hm2;无机肥施氮量383kg/hm2;有机肥施氮量450kg/hm2,无机肥施氮量153kg/hm2;有机肥施氮量300kg/hm2,无机肥施氮量383kg/hm2;有机肥施氮量150kg/hm2,无机肥施氮量191kg/hm2,研究了日光温室0~200cm土壤中NH+4N和NO-3N的迁移累积。结果表明,不同施肥模式主要影响0~40cm土壤中NH+4N的平均累积量和平均质量比,单施无机肥的相应值大于单施有机肥;不同施肥模式主要影响0~40cm土壤中NO-3N的平均累积量和平均质量比,当施氮量小于383kg/hm2时,相应值从大到小依次为:单施无机肥、单施有机肥、有机肥和无机肥配施,不同施肥模式也影响40~160cm土壤中NO-3N的迁移累积。从地下水污染风险和产量考虑,北京农业种植区日光温室油菜种植可按照有机肥150kg/hm2、无机肥191kg/hm2的施肥模式进行施肥。

    • 控制体有限元中插值函数特性比较与算例分

      2012, 43(7):79-84. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.014

      摘要 (4050) HTML (0) PDF 931.29 K (1875) 评论 (0) 收藏

      摘要:探讨了求解不可压流动问题的控制体有限元方法,提出了流线FCBI构造插值函数的方法,并与传统FCBI和推广FCBI方法进行比较。选择方腔流动和S型管道流动两个经典算例,分析讨论了3种插值函数在求解不同流动问题时的共性与特性。结果表明:对对流占优的流动问题,尤其是流动较为复杂的对流占优问题,流线FCBI插值函数能更好地描述单元中速度的分布,较其他两种插值函数更容易获得稳定的收敛解;对非对流占优的流动问题,当单元Re小于5时,3种插值函数均能获得较精确的计算结果,但当单元Re数较高时,3种插值函数的精度均较低。

    • 离心泵叶轮平衡孔液体泄漏量特性试验

      2012, 43(7):85-88,84. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.015

      摘要 (3814) HTML (0) PDF 876.06 K (2896) 评论 (0) 收藏

      摘要:在3BA—6型单级单吸离心泵上,通过更换不同直径平衡孔叶轮的试验,测量了叶轮后密封出口压力、泵进口压力,得出了平衡腔内液体压力、泵进口压力与泵扬程的试验曲线。据此计算得到了平衡孔液体泄漏量特性曲线。在设计工况下,比较分析了当平衡孔直径不同时平衡孔液体泄漏量理论曲线与试验曲线。实测泵轴向力曲线表明依据平衡孔泄漏量特性曲线计算得到的轴向力曲线,可以满足工程计算需要。

    • 离心泵动—静子流动耦合数值算法研究

      2012, 43(7):89-93,99. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.016

      摘要 (3597) HTML (0) PDF 963.82 K (1928) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对离心泵动—静子流动耦合问题,采用有限体积方法(FVM)离散不可压旋转流动方程组。研究对流、扩散及源项时、空计算格式。对动子采用非惯性参考系求解相对运动方程组,对静子采用惯性参考系求解绝对运动方程组,动—静界面通过Neuman条件保持通量守恒。将动子出口相对速度转为绝对速度,作为静子进口来流条件,实现动—静子流场的耦合求解。采用模式切换实现算法。为验证算法,对Ubaldi实验用的ERCOFTAC离心叶轮及扩压器耦合流场进行数值研究,获得定常及非定常数值计算结果,并与文献进行比较,结果表明数值预测与实验在数量和分布趋势上均较贴近,验证本算法具有准确预测动—静子流场能力,可用于离心泵流动预测与研究。

    • 不同叶片厚度的不锈钢冲压井泵性能模拟与试验

      2012, 43(7):94-99. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.017

      摘要 (3909) HTML (0) PDF 932.30 K (1845) 评论 (0) 收藏

      摘要:结合冲压泵的工艺特点,针对100XQJ8—43/9型不锈钢冲压潜水井泵,进行了基于Fluent软件的数值模拟。为了提高数值模拟的精度,考虑用不同的网格数与不同级数模型,对不同叶片厚度的不锈钢冲压井泵进行了全流场数值模拟,分别从泵的外特性及内部流场分析了叶片厚度对泵整机性能的影响规律,得出:随着叶片厚度的增加,泵的最高效率点向小流量方向偏移,设计工况下的泵内部湍流损失逐渐递增。通过样机试制及试验,发现在设计工况下采用两级全流场的数值模拟值与试验值接近,误差在1%以内,验证了数值模拟计算的可行性。

    • 深井离心泵轴向力数值预测与试验

      2012, 43(7):100-103,140. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.018

      摘要 (3952) HTML (0) PDF 921.06 K (2053) 评论 (0) 收藏

      摘要:轴向力的预测和平衡是多级泵设计和优化中的重点和难点。以150QJ20型深井离心泵为例,在Fluent中采用标准k—ε湍流模型、SIMPLEC算法、二阶迎风方程,对包含叶轮、导叶在内的两级深井离心泵进行了全流场数值计算,对不同工况下的泵效率、单级扬程和单级轴向力进行了预测。随后对样机进行了外特性和轴向力的试验测量。将数值模拟结果与试验结果对比,分析了预测值与试验值的差异,结果表明利用数值模拟方法可以较为准确地预测深井离心泵的外特性和轴向力。

    • 长短叶片对液力透平性能的影响

      2012, 43(7):104-107. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.019

      摘要 (3789) HTML (0) PDF 862.23 K (2114) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究长短叶片对液力透平性能的影响,制作了液力透平样机,搭建了开式液力透平实验台,对有、无长短叶片的叶轮分别进行了数值和实验研究。研究结果表明,长短叶片的增加可以提高液力透平的效率,增加最高效率点的流量,降低液力透平的扬程。内部流场分析表明,长短叶片的增加,可以改善叶轮内部流场分布,减小叶轮内部漩涡的区域和强度,改善液力透平内部流动规律。对液力透平内部功率损失分布分析表明,液力透平内部的功率损失主要集中在叶轮内部,长短叶片的增加,改善了叶轮内部流动,减小了叶轮内部的功率损失。叶片数的增加加剧了叶轮和蜗壳之间的相互作用,因此蜗壳内部的功率损失有所增加。

    • >农业生物环境与能源工程
    • 玉米秸秆水解液脱毒处理发酵生产酒精研究

      2012, 43(7):108-111. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.020

      摘要 (4282) HTML (0) PDF 818.81 K (1838) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了找到适宜的玉米秸秆生产酒精工艺,采用水热处理后的玉米秸秆固体与水解液进行酒精同步糖化发酵,研究了预水解后不同pH值以及饱和生石灰法脱毒相结合对酒精发酵的影响。结果表明:当pH值在4.8时,加入100%水解液,由于抑制作用,醪液中酒精质量浓度仅为0.31g/L(酒精得率9.48%)。预水解后将pH值从4.8分别调整到5.5、6.0和6.5后,酒精得率都有明显提高,最高为pH值5.5时,酒精质量浓度为10.67g/L。将水解液经过饱和生石灰法脱毒处理,预水解后重新将pH值调整为5.5,酒精质量浓度达到了10.96g/L(酒精得率57.9%)。与初始pH值4.8时相比,酒精得率提高了近6倍。

    • 颗粒状秸秆物料流动特性试验

      2012, 43(7):112-116. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.021

      摘要 (3847) HTML (0) PDF 816.50 K (2419) 评论 (0) 收藏

      摘要:以华北地区8种农作物秸秆为研究对象,通过颗粒状秸秆静态堆积角、压缩率、均匀度、抹刀角4个指标测试,采用Carr指数法及内摩擦角评价分析了各种颗粒状秸秆物料的流动特性。结果表明,通过Carr指数法得分可以反映颗粒状秸秆流动性的变化规律,得分越高,流动性越好;8种秸秆分为易于流动(如玉米芯)、一般流动(如玉米秸秆)、不易流动(如豆秸)3类,该结果与采用内摩擦角评价原料的流动特性基本一致。

    • 垃圾与煤、秸秆混燃锅炉污染物排放优化

      2012, 43(7):117-123. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.022

      摘要 (4212) HTML (0) PDF 892.41 K (1974) 评论 (0) 收藏

      摘要:依据山西省某垃圾混燃电厂现场运行数据,建立了垃圾与煤、秸秆混燃锅炉污染物排放过程模型,验证表明模型能够较好地模拟混燃锅炉污染物排放过程。拟合了混燃过程烟气污染物排放多目标优化函数,优化计算得到Pareto最优解集。依据混燃温度在850~900℃时二噁英可被有效分解的工程条件,进一步从Pareto最优解集中选取了污染物排放值能够满足工程要求的锅炉混燃运行工况有效解子集,该子集表明当温度大于850℃时,随煤掺混量适当增加及温度升高,锅炉侧出口二噁英排放值已显著降低,最小值达0.0128ngTEQ/m3,远优于烟气最终允许排放国家标准值1.0ngTEQ/m3及现场烟气经净化处理后测试值0.026ngTEQ/m3,且其他污染物排放值也远低于现场锅炉侧出口实际测试值。

    • >农产品加工工程
    • 基于手机二维条码识别的农产品质量安全追溯系统

      2012, 43(7):124-129. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.023

      摘要 (4799) HTML (0) PDF 906.61 K (2332) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有农产品质量安全追溯中成本高、追溯设备便携性差等问题,设计了基于手机二维条码识别的农产品质量安全追溯系统。阐述了系统的架构和主要功能设计,并对系统采用Nokia 3款手机为实验终端在手机摄像头与条码不同的距离处进行了最佳识别距离、识别时间、识别率和准确率的测试,食品包装袋和标签纸上条码平均识别时间分别为7.3s和5.1s,平均识别率分别为67.8%和75.6%,准确率均可达到100%,识别的最佳距离为10cm左右,最短识别时间仅为6.4s和3.4s。测试结果表明,该系统可以方便用户快速识别产品的二维条码标签,为消费者提供了一种新的追溯手段。

    • 基于阻抗法的洛菲不动杆菌生长模型

      2012, 43(7):130-135,123. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.024

      摘要 (4228) HTML (0) PDF 915.77 K (1862) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用平板计数法和阻抗法研究环境因子(温度和pH值)对洛菲不动杆菌最大生长速率比、培养液电导、导纳最大增长速率比的影响,采用二次旋转组合设计,分别获得了洛菲不动杆菌最大生长速率比对数值、电导最大增长速率比对数值、导纳最大增长速率比对数值与温度、pH值关系的多项式方程(Pr<0.05),并对建立的方程进行了验证。结果表明,洛菲不动杆菌最大生长速率模型优于另两个模型,R2=0.9455,另两个模型在最大增长速率比小于0.06时效果较好。分别将阻抗法获得的电导最大增长速率比、导纳最大增长速率比与平板计数法获得的洛菲不动杆菌最大生长速率比进行相关关系分析,建立了立方模型,模型的R2分别为0.859和0.806。

    • 芝麻油掺伪的近红外透射光谱检测技术

      2012, 43(7):136-140. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.025

      摘要 (4032) HTML (0) PDF 850.06 K (2208) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用近红外光谱技术结合间隔偏最小二乘法分别建立芝麻油中掺入大豆油、玉米油和花生油的定量检测模型。实验配制不同比例的掺假芝麻油混合样品,采集样品在4000~12000cm-1范围内的近红外透射光谱,把数据分为校正集与预测集。将4420~12000cm-1波段的光谱进行各种预处理,最佳方法为平滑预处理,并利用间隔偏最小二乘波长筛选法(iPLS)选取光谱特征波段,最后采用偏最小二乘法建立掺假芝麻油的定标模型。结果显示:3种掺假芝麻油的PLS模型预测相关系数分别达到0.998、0.999、0.999,预测均方根误差分别为0.24%、0.24%和0.19%,具有较高的预测精度。实验证明近红外光谱技术对芝麻油掺假的快速检测具有可行性。

    • 肉骨粉显微近红外标准光谱库的快速构建方法

      2012, 43(7):141-144. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.026

      摘要 (3656) HTML (0) PDF 882.08 K (1964) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用傅里叶变换显微近红外成像系统,获取了3种不同种属肉骨粉骨颗粒样本的可见光图像和显微近红外图像。采用标记分水岭算法,基于Matlab软件和友好用户界面GUI设计实现图像颗粒的自动化提取与标记,以自动化批处理方式提高了光谱的提取效率,识别率为96.4%。基于颗粒标记,从三维显微成像数据阵中获取单条骨颗粒光谱,以全局马氏距离和邻近马氏距离为指标,提取其中具有代表性的光谱即可构建肉骨粉显微近红外标准光谱库。

    • 维生素B1、维生素B2营养米的挤压强化法制备与品质分析

      2012, 43(7):145-148,162. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.027

      摘要 (4445) HTML (0) PDF 943.61 K (2030) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用挤压强化技术制备维生素B1、维生素B2营养米,高效液相色谱结果表明维生素B1、维生素B2的保留率分别为62.8%、81.0%。挤压制备的营养米理化特性与原料相比发生较大变化,其中糊化度、水溶性碳水化合物质量分数分别由8.86%、0.58%增加至86.21%、2.98%,而表观密度则由0.91g/cm3下降至0.80g/cm3;扫描电镜结果显示强化营养米的表面呈微孔状,但较光滑平整。利用TA—XT2i型物性测定仪分析强化营养米、杂交籼米(原料)和优质粳米,发现营养米的食用品质接近优质粳米。

    • 丁香抗氧化活性物质提取及人工胃肠液对其活性的影响

      2012, 43(7):149-155. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.028

      摘要 (4033) HTML (0) PDF 878.89 K (1740) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用水浴振荡、超声、微波和超声—微波协同对丁香抗氧化活性物质进行了提取,并用人工胃、肠液对有效部位进行了处理。结果表明,在4种提取方法中,协同提取和微波提取总多酚、总黄酮得率以及抗氧化能力要优于另外2种方法,协同提取时间仅为微波提取的1/2,协同提取效率最高。人工胃液处理后,丁香有效部位抗氧化活性得到显著提高(P<0.001),而人工肠液处理后,其抗氧化活性却显著性降低(P<0.001)。

    • >农业信息化工程
    • 冬小麦冠层高光谱特征与覆盖度相关性研究

      2012, 43(7):156-162. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.029

      摘要 (3982) HTML (0) PDF 893.04 K (2340) 评论 (0) 收藏

      摘要:在2010年度与2011年度冬小麦生长季大田试验小区,实测了3个播种密度、3个灌水水平下冬小麦冠层的高光谱反射率与覆盖度。分析了冬小麦冠层光谱特征以及不同生育期冬小麦冠层光谱特征参数与覆盖度的相关性,建立了基于光谱特征参数的不同生育期冬小麦覆盖度估算模型。结果表明:从返青到成熟,冬小麦冠层可见光区光谱反射率先减小后增大,近红外区先增大后减小。不同种植密度下,适宜供水冬小麦在可见光波段的反射率依次小于轻度亏水、重度亏水条件下的冬小麦;在近红外波段,规律正好相反。在相关性分析中,传统光谱特征参数和新光谱特征参数与覆盖度在不同生育期均具有较好的相关性。相比以传统光谱特征参数为自变量的冬小麦覆盖度估算模型,基于绿峰峰度的估算模型可以提高冬小麦覆盖度的估算精度。

    • 基于MODIS数据的冬小麦种植面积快速提取与长势监测

      2012, 43(7):163-167. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.030

      摘要 (5320) HTML (0) PDF 895.19 K (3706) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用MODIS—NDVI数据,以中国冬小麦主产区为例,探讨了基于遥感影像全覆盖的大尺度冬小麦种植面积遥感综合自动识别及长势监测的方法。通过分析冬小麦的种植结构、物候历特征及其生物学特性和时序NDVI曲线特征,确定了冬小麦信息提取的NDVI阈值,建立了冬小麦面积提取模型,并最终获取了2010—2011年中国农情遥感监测中冬小麦长势监测所需的空间分布数据,与多年平均统计数据比较,总体精度达到81%以上。基于提取的冬小麦面积信息空间分布数据,利用MODIS—NDVI差值模型,对冬小麦2011年的长势进行监测。结果表明,与近5年平均状况对比,2011年冬小麦在其整个生育期内长势基本与常年持平,但时空分布差异较大。

    • 农业图像云平台中参数化图像处理系统设计方法

      2012, 43(7):168-173. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.031

      摘要 (4067) HTML (0) PDF 938.28 K (2363) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有图像处理系统无法对不同种类的物品进行处理识别这一问题,提出农业图像云平台中的参数化图像处理系统设计方法,根据物品的不同特征,设置不同的参数,即可选择不同的算法对物品处理识别。给出了图像处理系统顶层控制模块的设计和仿真结果,并以几种图像为例,说明了图像处理系统中各个参数的设置。系统具有较强的灵活性和鲁棒性。

    • 基于近红外图像的温室小型西瓜采摘信息获取技术

      2012, 43(7):174-178,155. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.032

      摘要 (3988) HTML (0) PDF 956.76 K (2175) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现温室立体栽培模式下小型西瓜的识别与空间定位,研究了基于近红外图像的西瓜采摘信息获取方法。测定、比较西瓜果实与茎、叶的光谱反射率,确定波长850nm附近波段为区分西瓜与背景的最佳波段,在光强差异较大的两时段内采集了最佳波段下的西瓜近红外图像;通过Otsu算法滤除背景信息,利用“米”字型模板检测得到“浓缩西瓜”区域,实现西瓜果实识别;使用形心坐标计算公式获得采摘点坐标;根据西瓜果梗生长特性,利用分块定位算法获得切割点坐标信息。在温室环境下随机选择拍摄50幅有西瓜图像和20幅无西瓜图像进行识别算法验证,并对识别成功的有西瓜图像进行采摘点与切割点提取算法验证。结果表明,有西瓜图像识别成功率为86%,无西瓜图像为95%;采摘点、切割点定位准确度分别为93.0%、88.4%。

    • 轮式移动机器人的最优变道路径规划

      2012, 43(7):179-184. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.033

      摘要 (3839) HTML (0) PDF 870.85 K (1840) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对轮式移动除草机器人移动路线向导航线的变道问题,建立了导航测量坐标系,并给出了相关的导航与测量算法。根据导航线与机器人移动路线的平行与相交,考虑到机器人转向受最小转弯半径的约束,分别提出不同的路径规划,并证明了两种路径都是最优路径。给出了最优路径中一些关键数据和特征点的测量与计算公式,以及沿最优路径移动的控制程序。两种最优变道路径规划方法可用于依靠前轮转向的任何车辆或机器人。

    • 果园视觉导航基准线生成算法

      2012, 43(7):185-189,184. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.034

      摘要 (4304) HTML (0) PDF 1.03 M (2334) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对果园导航环境的复杂性,提出了一种基于图像处理的果园导航基准线生成算法。采用二维Otsu算法获取最优分割阈值,对色差R—B分量图进行二值化处理;根据水平投影曲线的一阶导数变化规律,提取树的主干区域(ROI);根据区域中邻近像素灰度值的变化规律,提取主干与地面的交点作为特征点;根据点的分布特性对其进行归类,并利用最小二乘法拟合左右边界线,提取边界线上各行中心点生成果园导航基准线。在不同场景中的实验结果表明,该算法对噪声的干扰有较强的鲁棒性,使导航基准线的生成准确率高于90.7%;处理一幅640×480像素的图像平均耗时小于119ms,具有较好的实时性。

    • >机械设计制造及其自动化
    • 液压力觉双向伺服系统的策略切换控制

      2012, 43(7):190-193,211. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.035

      摘要 (4378) HTML (0) PDF 902.07 K (2392) 评论 (0) 收藏

      摘要:在主手为液压力反馈手柄而从手采用液压缸位置伺服装置驱动的力觉双向伺服系统中,为解决从手与刚性物体接触时产生的震荡问题,提出策略切换控制算法。针对柔性负载,采用包含主从手力及位移的四通道式从端驱动型策略,使用主从手力之差驱动从手,再以主手跟随从手位移;在刚性负载下,为避免从手力突变影响位置环而产生震荡,采用不包含从手力的三通道策略;根据从手负载力和速度设计判断指标,控制两种策略的切换。通过刚柔性两种物体的抓取实验证明该策略对刚柔性物体均有良好的力反馈控制效果,并避免了原有的从端力驱动型策略在抓取刚性物体时产生的震荡问题。

    • 6—PSS柔性并联机器人动力学分析与仿真

      2012, 43(7):194-199,205. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.036

      摘要 (4022) HTML (0) PDF 964.76 K (2232) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高风洞试验的安全性,对风洞试验用6—PSS并联机构进行柔性动力学分析。首先,对机构进行运动学分析,得到机构的运动学逆解,利用一阶影响系数法,推导出机构雅可比矩阵。其次,在拉格朗日方程基础上,采用一种合理简化模型动力学建模方法,给出机构动力学方程。提出一种简单实用的柔性动力学建模方法,运用ADAMS软件建立机构的柔性动力学模型,进行并联机构的柔性动力学仿真。对比刚体动力学和柔性动力学曲线,验证了柔性动力学仿真的正确性。最后,分析柔性动力学中驱动力和柔性变形等数据曲线,总结出并联机构柔性状态下动力学特征。

    • 3—CRPa移动并联机构运动学分析与仿真

      2012, 43(7):200-205. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.037

      摘要 (4056) HTML (0) PDF 913.73 K (2249) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种新型3自由度纯移动并联机构,该机构由动平台、静平台以及联接两平台的3条相同的分支运动链组成。基于单开链单元理论分析,计算出机构的自由度,分别讨论了以角位移和线性位移为主动输入形式的机构运动学问题,推导出位置、速度、加速度的解析解。利用Matlab和Pro/E软件分别绘制出机构的位移、速度、加速度理论曲线和虚拟样机仿真曲线,仿真结果证明了理论分析的正确性。尤其是当以线性输入为主动输入时,机构的运动雅可比矩阵为单位阵且条件数恒等于1,所以此时机构在整个工作空间内表现为完全各向同性。

    • 基于双目视觉的复合肥颗粒检测系统

      2012, 43(7):206-211. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.038

      摘要 (4084) HTML (0) PDF 908.79 K (2168) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种针对高粉尘强腐蚀环境的复合肥颗粒双目视觉检测系统。首先分析检测系统使用需求,提出实现连续大样本快速检测、实时显示结果、防腐除尘等功能的设计要求;提出3种双目视觉检测方案并进行对比,确定双目线阵CCD检测为可行方案。接着对系统硬件进行配置,并进行防腐除尘设计。为提高检测精度对电磁振动给料机进行自适应伺服控制,采用双相机并行的图像处理程序。对检测系统进行粒度分布实验,结果表明,检测系统误差在±3%范围内,满足实际应用要求。

    • 覆盖件模面设计的三维零件轮廓曲线匹配算法

      2012, 43(7):212-216. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.039

      摘要 (4147) HTML (0) PDF 866.81 K (2153) 评论 (0) 收藏

      摘要:三维零件轮廓曲线匹配算法是基于模板的覆盖件模面设计的重要研究内容。在研究已有的三维曲线匹配算法基础上,根据复杂零件轮廓曲线特点,提出了基于多尺度滤波、特征提取、Hausdorff距离划分等价类、ISODATA聚类分析方法计算最佳匹配变换矩阵等技术的三维零件轮廓曲线匹配算法,开发了相应程序模块,并通过完全相同、大小不同、形状略有变化3种典型情况实际零件匹配实例验证了该算法的有效性、鲁棒性和容错性。

    • 基于初参数法的丝杠径向支撑刚度辨识方法

      2012, 43(7):217-222. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.040

      摘要 (3401) HTML (0) PDF 873.11 K (1597) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对丝杠径向支撑刚度辨识问题,基于初参数解析方法建立丝杠的初参数矩阵方程,使用边界条件和内力平衡条件,求出矩阵方程中的初参数值。利用初参数值,建立丝杠两端支撑处、螺母处和导轨滑块处的刚度辨识模型。测量丝杠振幅、简谐力幅值和频率、左轴承组中间位置点与螺母中间位置点的间距、螺母中间位置点与简谐力作用点的间距、简谐力作用点与右轴承组中间位置点的间距等参数,识别丝杠支撑点径向刚度。实验研究表明:基于初参数解析方法建立的丝杠支撑点径向刚度辨识模型简单,具有可行性。

    • 弧齿锥齿轮传动误差曲线的双层优化法

      2012, 43(7):223-227,222. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.041

      摘要 (4039) HTML (0) PDF 940.07 K (1953) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对轮齿啮合分析得到的传动误差曲线与预置的对称抛物线型传动误差曲线的差别,提出了弧齿锥齿轮传动误差曲线的双层优化法。分为外层优化和内层优化,两者交替进行。在内层,基于局部综合法设计小轮机床加工参数,进行轮齿啮合分析,获得传动误差曲线和齿面接触印痕。为了保证实际传动误差曲线与理论传动误差曲线在最小二乘意义下吻合,建立吻合度目标函数,通过调整加工小轮时的4个高阶变性系数,消除轮齿啮合分析得到的实际传动误差曲线与理论传动误差曲线的差距。在外层,为了保证传动误差曲线对称,建立对称度目标函数,通过调整齿面参考点沿齿高的位置,使传动误差曲线两侧对称。以某弧齿锥齿轮副为例进行验证计算。结果表明,双层优化法能够实现预置的对称抛物线型传动误差曲线。

    • 椭圆状微织构自润滑车刀切削性能试验

      2012, 43(7):228-234. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.07.042

      摘要 (4233) HTML (0) PDF 1.01 M (2050) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用激光加工方法在硬质合金刀具前刀面易磨损区域加工椭圆状微织构,并在微织构中填充MoS2固体润滑剂,制备了微织构自润滑刀具。运用有限元方法分析了微织构对刀具刀尖处应力分布的影响;将微织构自润滑刀具与传统刀具进行了干切削45号钢的对比试验。结果表明:微织构的存在对刀尖处的应力分布无显著影响,与传统刀具相比,微织构自润滑刀具能够有效降低切削力和切削温度,减小切屑变形,增加切屑卷曲,同时减缓刀具前刀面磨损。

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