2014, 45(2):1-5. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.001
摘要:基于有機(jī)朗肯循環(huán)(Organic rankine cycle,,ORC)設(shè)計(jì)了柴油機(jī)排氣余熱回收系統(tǒng),。建立了ORC熱力學(xué)仿真模型預(yù)測系統(tǒng)回收性能,,并對某款柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在有,、無ORC作用下分別進(jìn)行試驗(yàn),對比了試驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果,驗(yàn)證了模型的有效性,。將模型應(yīng)用于不同工況下,觀察不同工質(zhì)流量對ORC凈功率及熱效率的影響,,結(jié)果表明ORC凈功率隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加,,不同工況下最大熱效率均為12.1%,且對應(yīng)的工質(zhì)流量選擇區(qū)間隨著轉(zhuǎn)速的提高而擴(kuò)大,,此區(qū)間的確定可為ORC試驗(yàn)時(shí)工質(zhì)流量范圍的選擇提供參考依據(jù),。
2014, 45(2):6-10. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.002
摘要:采用柴油/甲醇組合燃燒(DMCC)方式對增壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行缸內(nèi)燃燒壓力特性研究。對比分析了DMCC模式和純柴油模式下的缸內(nèi)燃燒壓力,、壓力升高率,、最高燃燒壓力和燃燒放熱率。結(jié)果表明:DMCC模式大大改變了放熱率的形式,,使得著火始點(diǎn)較原機(jī)推遲很多,;并且燃燒過程中的預(yù)混燃燒比例明顯加大,擴(kuò)散燃燒的比例減少。該研究結(jié)果為大幅度提高柴油機(jī)效率,、減少有害氣體排放提供了理論依據(jù),。
2014, 45(2):11-15. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.003
摘要:應(yīng)用熱重/差熱同步分析儀,在氧氣氛圍下對柴油/甲醇(M0/5/15)燃燒微粒進(jìn)行了熱解過程試驗(yàn),,得到了微粒的失重曲線和燃燒速率曲線,。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析了微粒的熱解過程、著火溫度和燃盡特性指數(shù),,并計(jì)算了微粒的熱解動(dòng)力學(xué)參數(shù),。結(jié)果表明,隨著甲醇摻混比的增大,,微粒中揮發(fā)組分的質(zhì)量減少,第1溫度區(qū)間的熱解速率峰值減小,,固定碳顆粒的質(zhì)量增加,,第2溫度區(qū)間的熱解速率峰值增大;微粒的反應(yīng)活化能降低,,熱解性能增強(qiáng),;微粒的著火溫度降低,燃燒特性指數(shù)和燃盡特性指數(shù)上升,,微粒的燃燒效率提高,。
2014, 45(2):16-21. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.004
摘要:考慮到粒子群算法的高搜索效率和模擬退火算法的局部搜索能力,提出了采用粒子群和模擬退火的混合算法求解機(jī)加工工藝線平衡問題的方法,。針對機(jī)加工過程實(shí)際約束條件的特點(diǎn),,提出了一種改進(jìn)的編碼和解碼方式,使得離散的編碼序列與連續(xù)的微粒位置及速度迭代進(jìn)化對應(yīng)起來,,并給出粒子約束修正的方法,,使得粒子更新后總能滿足約束條件,加快了算法的收斂速度,。最后以某柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體機(jī)缸體加工生產(chǎn)線為例,,驗(yàn)證了該方法的有效性。
2014, 45(2):22-27. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.005
摘要:設(shè)計(jì)了一種六足并聯(lián)懸架系統(tǒng)用于拖拉機(jī)駕駛室減振,,由于懸架系統(tǒng)的幾何參數(shù)和物理參數(shù)難以確定,,首先基于拉格朗日方程推導(dǎo)6自由度振動(dòng)模型,以駕駛室6個(gè)方向固有頻率和懸架系統(tǒng)阻尼比,、解耦度為優(yōu)化目標(biāo),,建立多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用靈敏度方法對該系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,,最后與目前拖拉機(jī)橡膠襯墊駕駛室懸置系統(tǒng)進(jìn)行比較,,結(jié)果證明其具有良好的減振效果,同時(shí)為該懸架系統(tǒng)被動(dòng)控制參數(shù)的選擇提供理論依據(jù)。
張廣慶 , 朱思洪 , 李偉華 , 陳曉強(qiáng) , 陳 強(qiáng)
2014, 45(2):28-33. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.006
摘要:建立了拖拉機(jī)空間多體動(dòng)力學(xué)機(jī)械系統(tǒng)與線控轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)聯(lián)合仿真模型,,用Matlab編寫了相應(yīng)的模糊PID控制仿真程序,,進(jìn)行了拖拉機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原地轉(zhuǎn)向仿真。在平直水泥路面上進(jìn)行了鉸接擺桿式重型拖拉機(jī)線控原地轉(zhuǎn)向試驗(yàn)與行駛試驗(yàn),。試驗(yàn)研究表明,,所開發(fā)的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能用于行駛速度小于13 km/h的作業(yè)工況。
2014, 45(2):34-39. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.007
摘要:在分別建立轉(zhuǎn)向,、懸架和輪胎數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,,理論推導(dǎo)出橫擺角速度與側(cè)傾角的相互關(guān)系,分析了角階躍輸入下路面附著系數(shù)和車速對轉(zhuǎn)向的影響,,刻畫了不同車速和前輪轉(zhuǎn)角下橫擺角速度與側(cè)傾角的變化過程,,通過分析總結(jié)出兩者之間的穩(wěn)態(tài)值變化規(guī)律。仿真和試驗(yàn)結(jié)果表明,試驗(yàn)與仿真的結(jié)果相吻合,驗(yàn)證了仿真的正確性, 為側(cè)向和垂向動(dòng)力學(xué)的集成控制研究提供了理論參考,。
2014, 45(2):40-46. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.008
摘要:提出了一種基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)計(jì)算液力偶合器軸向力的方法,。通過獲得偶合器內(nèi)三維、兩相流動(dòng)流場的數(shù)值解進(jìn)行軸向力計(jì)算,。對在制動(dòng)工況,、牽引工況和額定工況下不同充液率時(shí)調(diào)速型偶合器工作腔的流場進(jìn)行了分析,并獲得軸向力的變化規(guī)律,。對不同充液率下偶合器軸向力進(jìn)行了試驗(yàn)測試,,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值對比,平均誤差為8%,,驗(yàn)證了該計(jì)算方法是有效可行的,。
2014, 45(2):47-52. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.009
摘要:基于所研制的單活塞式液壓自由活塞柴油機(jī)原理樣機(jī),對缸內(nèi)氣體流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值仿真,。研究結(jié)果表明,,缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)規(guī)律受活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律的影響,與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)相比,,HFPDE缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下:壓縮沖程初始階段,,由于活塞運(yùn)動(dòng)速度較小,缸內(nèi)平均氣體速度較??;壓縮沖程后期,活塞在上止點(diǎn)附近運(yùn)動(dòng)速度增大,,缸內(nèi)氣體加速徑向流出燃燒室,,平均徑向速度增大,擠流效果增強(qiáng),;膨脹沖程早期,,活塞較大的運(yùn)動(dòng)速度使得平均徑向速度大幅增大,,逆擠流效果也明顯增強(qiáng);上止點(diǎn)附近擠流和逆擠流受活塞瞬時(shí)速度影響,,隨著相同活塞位置所對應(yīng)的活塞運(yùn)動(dòng)速度的增大,,平均徑向速度增大,擠流和逆擠流效果增強(qiáng),。
2014, 45(2):53-58. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.010
摘要:以強(qiáng)化學(xué)習(xí)為基礎(chǔ),,結(jié)合模糊邏輯理論研究了農(nóng)業(yè)移動(dòng)機(jī)器人通過自主學(xué)習(xí)獲取導(dǎo)航控制策略的方法。首先使用機(jī)器視覺檢測環(huán)境障礙并獲取障礙物相對于移動(dòng)機(jī)器人的方向和距離信息,。然后應(yīng)用強(qiáng)化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)了機(jī)器人自主獲取導(dǎo)航控制策略方法,,使機(jī)器人能夠不斷適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化的導(dǎo)航環(huán)境。最后基于模糊邏輯離散化連續(xù)的障礙物方向和距離信息,,構(gòu)建了離散化的環(huán)境狀態(tài),,并據(jù)此制定了自主導(dǎo)航學(xué)習(xí)Q值表。在自制的輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)上開展了試驗(yàn),,結(jié)果表明機(jī)器人可以在實(shí)際導(dǎo)航環(huán)境中自動(dòng)獲取更優(yōu)的導(dǎo)航策略,,完成預(yù)期的導(dǎo)航任務(wù)。
2014, 45(2):59-65. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.011
摘要:針對智能農(nóng)機(jī)自主作業(yè)中的路徑跟蹤控制問題,,提出了一種與行駛速度無關(guān)的農(nóng)機(jī)路徑跟蹤方法,該方法對農(nóng)機(jī)行駛速度的變化具有魯棒性,。首先建立了空間參數(shù)驅(qū)動(dòng)的非線性相對運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,,并證明了基于該模型進(jìn)行控制方法設(shè)計(jì)的合理性和可行性。然后對此模型進(jìn)行反饋線性化和最優(yōu)控制設(shè)計(jì),,得到了一種與速度無關(guān)的農(nóng)機(jī)路徑跟蹤控制律,。最后進(jìn)行了實(shí)車的路徑跟蹤實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法的直線路徑跟蹤精度為4cm,,曲線路徑跟蹤精度為7cm,,且跟蹤精度不受速度變化的影響,驗(yàn)證了該方法的有效性和對速度變化的魯棒性,。
2014, 45(2):66-72. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.012
摘要:提出了一種基于氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的3個(gè)自由度手指指節(jié)法向力可控的包絡(luò)抓持模型,。分析了目標(biāo)物體受力狀況,按照手指指節(jié)與目標(biāo)物體之間的各個(gè)接觸力盡量均勻的原則,,對目標(biāo)物體受力進(jìn)行了優(yōu)化,。建立了關(guān)于手指指節(jié)接觸點(diǎn)所受到的法向力及摩擦力與關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器輸出力之間的力學(xué)模型。使用2個(gè)觸力傳感器,,應(yīng)用杠桿原理建立了接觸點(diǎn)法向力及其作用點(diǎn)的測量模型,。提出了指節(jié)接觸點(diǎn)法向力的雙閉環(huán)控制策略,設(shè)置了補(bǔ)償器對摩擦力進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償,,對壓力反饋信號(hào)進(jìn)行微分處理,,用以消除壓力檢測信號(hào)中所包含的高頻噪聲,。搭建了試驗(yàn)平臺(tái),試驗(yàn)結(jié)果表明:手指法向力動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間為約1s,,誤差范圍穩(wěn)定在±0.5N,。
2014, 45(2):73-80. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.013
摘要:光線變化與目標(biāo)重疊是影響自然環(huán)境中果實(shí)正確識(shí)別的重要原因。為了降低兩者的影響,,研究了融合多源圖像信息的果實(shí)識(shí)別方法,。在圖像配準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,優(yōu)選了H分量圖與幅度圖像作為待融合的源圖像,;由模糊推理系統(tǒng)(隸屬度函數(shù)和模糊規(guī)則)決定權(quán)重,,采用加權(quán)平均策略實(shí)現(xiàn)圖像的像素級融合;根據(jù)融合圖像中果實(shí)區(qū)域的分布規(guī)律,,設(shè)計(jì)了一種基于直方圖的首閾檢測法以獲得最佳的果實(shí)分割效果,;利用深度圖像的統(tǒng)計(jì)特性,設(shè)計(jì)了一種逐層分割圖像的方法以解決重疊果實(shí)的分離問題,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:多源融合圖像用于果實(shí)識(shí)別與定位比單一圖像具有更好的準(zhǔn)確性與魯棒性,,對重疊果實(shí)的正確識(shí)別率在83.67%~94.22%之間。
2014, 45(2):81-87. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.014
摘要:隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展,,蔬菜機(jī)械化收獲技術(shù)在我國越來越受到重視,。從我國蔬菜生產(chǎn)的實(shí)際情況出發(fā),分析了蔬菜收獲機(jī)械的特點(diǎn),,分別從葉菜類蔬菜,、根菜類蔬菜、果菜類蔬菜的角度,,綜述了甘藍(lán)收獲機(jī),、胡蘿卜收獲機(jī)、番茄收獲機(jī)等我國亟須重點(diǎn)解決的蔬菜收獲機(jī)國內(nèi)外研究進(jìn)展及其發(fā)展,。結(jié)合蔬菜收獲機(jī)械的發(fā)展與推廣,,分析了其存在的問題,指出了該領(lǐng)域的研究方向:蔬菜物理特性的研究,,農(nóng)藝結(jié)合農(nóng)機(jī)的研究,,機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),收獲機(jī)械通用性的提高,,智能化的收獲系統(tǒng),。
2014, 45(2):88-93. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.015
摘要:為了研究鏟式玉米精密播種機(jī)播種性能與農(nóng)田不平度激勵(lì)產(chǎn)生振動(dòng)之間的關(guān)系,推導(dǎo)了穩(wěn)態(tài)響應(yīng)與理論粒距關(guān)系數(shù)學(xué)模型,。由建立的數(shù)學(xué)模型得出鏟式玉米精密播種機(jī)的播種性能主要由播種機(jī)的結(jié)構(gòu)特征,、播種機(jī)工作速度、傾斜圓盤勺式玉米精密排種器與耕作土壤表面間的距離,、土壤不平度和土壤粘性決定,。理論粒距與實(shí)際粒距的對比結(jié)果表明,,兩者分布趨勢基本相同,建立的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)與理論粒距關(guān)系數(shù)學(xué)模型可用于對工作狀態(tài)下播種機(jī)的播種性能進(jìn)行預(yù)測和分析,。
2014, 45(2):94-98. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.016
摘要:論述了一種磁吸板式精密排種器結(jié)構(gòu)及工作原理,。以單列排種元件為研究對象,采用顆粒離散元法建立排種器仿真模型,,分析了種箱移動(dòng)速度,、永磁體磁吸端面磁場強(qiáng)度和充種位置角對排種器充種性能的影響,得到各因素的最佳組合,。仿真結(jié)果表明,,影響排種器充種性能的主要因素是磁體端面磁場強(qiáng)度,其次是種箱移動(dòng)速度,。仿真及樣機(jī)性能試驗(yàn)均表明,,在永磁體端面磁場強(qiáng)度為150mT、種箱移動(dòng)速度為0.08m/s,、充種位置角為110°條件下,,排種器均具有較好的充種性能,其單播率仿真值為89.57%,,實(shí)際試驗(yàn)值達(dá)87.93%,,仿真與試驗(yàn)結(jié)果基本一致,證明離散元法仿真分析磁吸板式排種器的可行性,,同時(shí)也表明磁吸板式精密排種器可用于小顆粒蔬菜種子的精密播種,。
2014, 45(2):99-104. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.017
摘要:根據(jù)溶液質(zhì)量濃度不同,其折光率不同的原理,,設(shè)計(jì)了一種混藥質(zhì)量濃度在線檢測裝置。采用波長650 nm二極管激光器作為光源,,PSD作為光斑位置探測器,,設(shè)計(jì)和制造了有機(jī)玻璃材質(zhì)的三角形檢測管和以O(shè)PA4277芯片為主的信號(hào)調(diào)理電路。在流量為4.7,、5.4和6.1 L/min時(shí)得到的光斑位置與質(zhì)量濃度擬合曲線的決定系數(shù)R2均大于等于0.983 1,,且隨著流量的減小,其擬合曲線的決定系數(shù)逐漸增大,。在流量為6.1 L/min時(shí),,在線測量混藥質(zhì)量濃度存在最大偏差為0.075 1 g/L,平均相對誤差為8.99%,。表明該裝置可用于混藥質(zhì)量濃度的在線檢測,。
2014, 45(2):105-108. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.018
摘要:提出了一種喂入量為4~5 kg/s的履帶式切縱流雙滾筒聯(lián)合收獲機(jī)的總體配置方案,論述了切縱流雙滾筒脫粒分離裝置切流脫粒滾筒,、切流凹板,、過渡口,、縱軸流滾筒和縱軸流凹板等結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)計(jì)。田間試驗(yàn)與性能測試表明:該機(jī)收獲水稻時(shí)喂入量達(dá)到4.86 kg/s時(shí),,整機(jī)損失率為1.47%,,破碎率為0.2%,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,。
2014, 45(2):109-114. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.019
摘要:建立了離心式排種器的離散元仿真模型,,對離心式排種器工作過程中油菜籽的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行了仿真分析,確定了油菜籽的運(yùn)動(dòng)規(guī)律并研究了內(nèi)錐筒中種量與臨界轉(zhuǎn)速的關(guān)系,、排種器轉(zhuǎn)速與總排量的關(guān)系,。仿真結(jié)果表明:隨著內(nèi)錐筒中的種子質(zhì)量增多,臨界轉(zhuǎn)速呈遞減趨勢,,而隨著轉(zhuǎn)速的增加,,總排量呈增加趨勢。仿真與臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果一致,,表明采用離散元法分析離心式排種器性能是可行的,。
張德勝 , 王海宇 , 施衛(wèi)東 , 邵佩佩 , 潘大志
2014, 45(2):115-121. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.020
摘要:基于修正的SST k-ω湍流模型和空化模型,對葉頂間隙為0.5 mm軸流泵模型進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,,分析了不同空化數(shù)下葉頂區(qū)不同圓柱截面的空化面積,、葉輪出口軸向速度以及葉頂區(qū)空泡體積分?jǐn)?shù)等特性。數(shù)值計(jì)算與高速攝影試驗(yàn)結(jié)果表明,,數(shù)值模擬方法準(zhǔn)確預(yù)測了軸流泵NPSH曲線和葉頂區(qū)空化流場,;軸流泵初生空化出現(xiàn)在葉頂區(qū),其空化類型主要包括刮起渦空化,、泄漏流空化,、卷吸區(qū)空化及葉頂泄漏渦空化;在空化數(shù)為0.451時(shí),,葉頂泄漏渦具有明顯的渦帶空化特性,,隨著空化數(shù)的逐漸降低,葉頂泄漏渦卷吸區(qū)的空化范圍逐漸擴(kuò)展,,并與泄漏流空化區(qū)連成一片,,且空泡云擴(kuò)展到整個(gè)葉片吸力面;在間隙泄漏流作用下,,葉輪出口軸向速度在靠近間隙區(qū)域逐漸降低,,并隨著空化數(shù)減小,軸面速度進(jìn)一步下降,;在不同空化數(shù)下,,葉片吸力面圓周截面空化面積系數(shù)從輪轂到輪緣先增大,在葉片中部達(dá)到最大值,,然后迅速減小,,在葉頂區(qū)由于受到間隙效應(yīng)的影響,,葉頂區(qū)空化面積迅速增大。
牟向偉 , 區(qū)穎剛 , 劉慶庭 , 馮加模 , 李躍金
2014, 45(2):122-129. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.021
摘要:通過對彈性齒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析闡述了彈性齒在葉鞘撕裂和剝離過程中的作用機(jī)理,,采用ADAMS軟件對彈性齒與甘蔗莖稈的接觸過程進(jìn)行仿真分析,,確定剝?nèi)~滾筒中心距及彈性齒與甘蔗莖稈之間的相對速度變化對葉鞘撕裂和剝離產(chǎn)生的影響。利用物理樣機(jī)進(jìn)行剝?nèi)~滾筒中心距單因素試驗(yàn)和剝?nèi)~滾筒轉(zhuǎn)速單因素試驗(yàn)對運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,,并通過高速攝影對仿真的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,。結(jié)果表明,剝?nèi)~滾筒中心距為310 mm,,彈性齒與甘蔗莖稈接觸時(shí)刻,,y軸方向的線速度差為3.91~5.87 m/s時(shí),彈性齒可沿莖稈表面向下滑動(dòng),,有利于葉鞘沿著纖維方向撕裂,,x軸方向的線速度差為4.61~7.54 m/s時(shí),彈性齒在甘蔗軸線方向可以持續(xù)滑動(dòng),,有利于對葉鞘造成刮擦脫離,,綜合剝?nèi)~效果為含雜率低于7%、莖稈折斷率低于15%,。彈性齒與莖稈分離時(shí)刻,,由于彈性恢復(fù)產(chǎn)生線速度突變,相對速度差增大4~5倍,,有利于將葉鞘從莖稈上撕扯脫落,。
2014, 45(2):130-135. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.022
摘要:闡述了鏵式開畦溝前犁裝置的基本結(jié)構(gòu)組成,比較分析了鏵式開畦溝前犁裝置翻土型犁體曲面和改進(jìn)型碎土型犁體曲面特征,,提出以犁體牽引阻力,、犁耕比阻及功耗為主要評價(jià)指標(biāo),借助高速數(shù)字化土槽試驗(yàn)平臺(tái),,開展了前進(jìn)速度,、溝深、溝寬,、土壤堅(jiān)實(shí)度等影響要素的試驗(yàn)研究,。試驗(yàn)結(jié)果表明:溝深對牽引阻力,、犁耕比阻影響最顯著,,前進(jìn)速度、溝深對功耗影響最顯著,;改進(jìn)型犁體裝置牽引阻力,、犁耕比阻、功耗都分別為原設(shè)計(jì)犁體的35%~50%,。
2014, 45(2):136-140. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.023
摘要:振動(dòng)載荷作用下耕作土壤作用力復(fù)雜多變,,為研究入土角,、振幅、振頻對土壤作用力,、牽引阻力的影響,,將耕作土壤視為粘彈性材料,根據(jù)深松鏟對土壤進(jìn)行切削,、提升,、再切削,建立考慮分段土壤作用力的振動(dòng)深松機(jī)-土壤系統(tǒng)的力學(xué)模型,,采用漸近法與數(shù)值積分求解分析該模型,,分析表明入土角為45°、振幅為0.001 m,、振頻為10 Hz時(shí),,土壤作用力較小。利用振動(dòng)深松機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)研究,,試驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)對比,,驗(yàn)證了模型的正確性。試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步表明利用振動(dòng)可以減小土壤作用力,,降低拖拉機(jī)牽引阻力,,提高土壤深松質(zhì)量。
2014, 45(2):141-148. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.024
摘要:采用水文地質(zhì)調(diào)查和水化學(xué)技術(shù),,通過對石羊河流域山前和中游武威盆地地下水的補(bǔ)徑排關(guān)系及水化學(xué)模擬研究,,探討了該地區(qū)地下水化學(xué)演化規(guī)律對水循環(huán)更新的響應(yīng)。研究結(jié)果表明,,流域地下水從上游到下游礦化度逐漸升高,,溶解性總固體(TDS)質(zhì)量濃度在131~1 750 mg/L之間;水化學(xué)類型呈現(xiàn)明顯分帶特征,,從HCO-3 SO2-4-Ca2+-Mg2+型逐漸轉(zhuǎn)換為SO2-4-HCO-3-Mg2+-Ca2+型,。利用GIS軟件中的Kriging空間插值方法對研究區(qū)1989—2009年TDS進(jìn)行模擬,結(jié)果顯示:在時(shí)間上,,隨著年份增加,,盆地南部地下水TDS值由于降水和融水的沖釋,呈減小趨勢,,中部先升高后下降,;在空間上,自山口沿徑流方向,,TDS質(zhì)量濃度逐漸增大,。由于河流滲漏對地下水的補(bǔ)給作用,石羊河河床帶TDS質(zhì)量濃度明顯偏低。地下水儲(chǔ)水量和地下水埋深下降速率分別為3.04×108 m3/a和0.47 m/a,。隨著地下水位埋深的增大,,TDS質(zhì)量濃度呈減小趨勢,降低速率在11.12~50.41 mg/(L·a)之間,。
2014, 45(2):149-155. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.025
摘要:為了研究大型灌區(qū)節(jié)水改造后的區(qū)域農(nóng)田生態(tài)環(huán)境效應(yīng)中分布式水文模型空間參數(shù)的確定問題,,通過內(nèi)蒙古河套灌區(qū)解放閘灌域22個(gè)土壤水鹽監(jiān)測點(diǎn)110個(gè)土壤樣本的采樣與分析,利用貝葉斯神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BNN)模型建立了河套灌區(qū)區(qū)域分層土壤特征參數(shù)與土壤水分特征曲線模型參數(shù),、特征含水率之間的土壤轉(zhuǎn)換函數(shù)模型,,并與已有的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行適應(yīng)性比較及模型驗(yàn)證。結(jié)果表明,,BP模型土壤轉(zhuǎn)換函數(shù)的訓(xùn)練模擬精度優(yōu)于BNN,,但是在模擬預(yù)測方面,BNN模型普遍好于BP模型,,而且模型輸入因子數(shù)量對BP模型的精度影響較大,,而BNN模型對于不同輸入因子表現(xiàn)出很好的穩(wěn)健性,BNN模型比傳統(tǒng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有更好的適應(yīng)性和預(yù)測效果,,體現(xiàn)了土壤特征參數(shù)的空間隨機(jī)性和結(jié)構(gòu)性特征,,而且預(yù)測的土壤水分特征曲線與實(shí)測和VG擬合結(jié)果更為接近,是一種具有廣闊應(yīng)用前景的區(qū)域土壤轉(zhuǎn)換函數(shù)推求方法,。
2014, 45(2):156-160. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.026
摘要:為篩選高產(chǎn)的生菜栽培基質(zhì)配方及配套灌溉方式,,根據(jù)滴灌和微噴灌水分在基質(zhì)中的分布特點(diǎn),研究了4種有機(jī)基質(zhì)和2種灌溉方式下生菜產(chǎn)量和根長密度分布狀況,,分析了在滴灌和微噴灌條件下生菜根長密度剖面相對分布的異同,,提出了生菜根長密度垂向分布模型及生菜產(chǎn)量和根長密度的關(guān)系模型。結(jié)果表明:滴灌處理在12 cm以下基質(zhì)層含水率明顯高于上層基質(zhì),,微噴灌處理基質(zhì)水分主要集中在15 cm以上基質(zhì)層且水分分布較均勻,。復(fù)配基質(zhì)栽培生菜的根長密度比純醋糟基質(zhì)高27%,且在剖面的垂直分布隨深度增加而遞減,;微噴灌下生菜根系集中于表層(0~6 cm),,占71%以上,較滴灌有上移現(xiàn)象,。復(fù)配基質(zhì)栽培生菜產(chǎn)量比純醋糟基質(zhì)高10%,。灌溉方式對生菜產(chǎn)量影響具有季節(jié)性,春季滴灌的生菜產(chǎn)量比微噴灌高22%以上,,夏季滴灌的生菜產(chǎn)量比微噴灌低11%,。選用復(fù)配基質(zhì)進(jìn)行栽培,春,、夏季分別采用滴灌和微噴灌的方式最有利于生菜高產(chǎn)和根系的生長,。
王 新 , 刁 明 , 馬富裕 , 樊 華 , 崔 靜 , 何海兵
2014, 45(2):161-168. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.027
摘要:以生理發(fā)育時(shí)間為時(shí)間尺度,,建立了基于生理發(fā)育時(shí)間(PDT)的加工番茄葉面積指數(shù) (LAI),、比葉面積 (SLA)模擬模型,并將葉面積指數(shù)模型與基于生理生態(tài)過程的光合作用和干物質(zhì)生產(chǎn)模型相結(jié)合,,構(gòu)建了滴灌加工番茄干物質(zhì)生產(chǎn)與積累的模擬模型,。結(jié)果表明:PDT法對加工番茄葉面積指數(shù)(LAI)與1〖DK〗∶1直線間的決定系數(shù)R2、根均方差(RMSE)和模型效率指數(shù)(ME)分別為0.926 5,、12.87%,、0.972 4;SLA法模擬葉面積指數(shù)的預(yù)測結(jié)果與1∶1直線間的R2,、RMSE和ME分別為0.675 8,、42.24%、0.712 4,。本模型對加工番茄地上部干物質(zhì)量的預(yù)測結(jié)果與1〖DK〗∶1直線間的R2,、RMSE和ME分別為0.990 3、11.91%,、0.990 1,;而SLA法對加工番茄地上部干物質(zhì)量的預(yù)測結(jié)果與1∶1直線間的R2、RMSE和ME分別為0.895 6,、31.29%,、0.750 4。與SLA法相比,,PDT法在改善加工番茄葉面積指數(shù)預(yù)測精度的同時(shí)亦提高了干物質(zhì)量的預(yù)測精度,。
晏清洪 , 原翠萍 , 雷廷武 , 雷啟祥 , 張滿良 , 蘇廣旭
2014, 45(2):169-175. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.028
摘要:對黃土區(qū)橋子?xùn)|溝流域的143場次洪水事件水文泥沙數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,并利用K均值分類法劃分降雨類型,,比較不同降雨類型條件下流域水土流失特征,,探討水土保持治理對不同降雨類型下流域產(chǎn)流輸沙的影響。結(jié)果表明,,次降雨量和最大30 min雨強(qiáng)是影響流域產(chǎn)流輸沙的主要降雨特征,。降雨事件劃分為4種類型:Ⅰ型(小雨量、小雨強(qiáng)),、Ⅱ型(大雨量,、大雨強(qiáng))、Ⅲ型(大雨量,、小雨強(qiáng))和Ⅳ型(小雨量,、大雨強(qiáng))。4種降雨類型下次洪水事件的產(chǎn)流能力和洪峰流量由大到小依次為Ⅱ型,、Ⅳ型,、Ⅲ型和Ⅰ型。頻次最少的Ⅱ型降雨次洪水事件的輸沙量最多,Ⅰ型,、Ⅲ型和Ⅳ型降雨條件下次洪水事件輸沙量的差異不顯著,,輸沙量均較少。水土保持綜合治理顯著減少了流域徑流量和輸沙量,,其中Ⅱ型降雨次洪水事件減水量和減沙量最多,,Ⅰ型最少,。
張全國 , 赫倚風(fēng) , 胡建軍 , 王 毅 , 劉 瑞
2014, 45(2):176-180. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.029
摘要:以產(chǎn)氣腸桿菌(Enterobacter aerogenes)為純菌種,,葡萄糖(G)為發(fā)酵底物,分別選取25,、30,、35,、38℃的發(fā)酵溫度,初始pH值為3.5,、4.5,、5.5、6.5的酸堿度,,葡萄糖與蛋白酶消化物的質(zhì)量比為2,、3、6的碳氮比的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫工藝及其代謝調(diào)控途徑的實(shí)驗(yàn),。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,,產(chǎn)氣腸桿菌具有一定的耐酸性,耐酸范圍為pH值4.5~7.0,;不同工藝條件下產(chǎn)氣腸桿菌發(fā)酵產(chǎn)氫的周期在68~156 h之間,。產(chǎn)氣腸桿菌發(fā)酵產(chǎn)氫周期最短為68 h的最優(yōu)化發(fā)酵工藝條件為溫度35℃、pH值6.5,、碳氮質(zhì)量比3,,其氫氣產(chǎn)率達(dá)261.5 mL/g,氫氣轉(zhuǎn)化率為2.1 mol/mol,。
2014, 45(2):182-187. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.030
摘要:設(shè)計(jì)了一種試驗(yàn)規(guī)模的多層床式厭氧發(fā)酵反應(yīng)器,,以豬糞為發(fā)酵底物,稻草為調(diào)理料,,試驗(yàn)研究在滲濾液回流條件下分層及不同床層厚度對厭氧干發(fā)酵產(chǎn)氣特性的影響,。結(jié)果表明:厭氧發(fā)酵床分層對原料累計(jì)產(chǎn)氣量、最〖JP2〗大產(chǎn)氣量及甲烷體積分?jǐn)?shù)等產(chǎn)氣特性均有顯著影響,。床層厚度由250 mm降為150 mm時(shí),,累計(jì)產(chǎn)氣率由135.7 L/kg增加到172.1 L/kg,提高了26.8%,;最高日產(chǎn)氣量由97.4 L增加至111.9 L,,增加了14.9%,,但日均產(chǎn)氣量沒有明顯的變化;最高甲烷體積分?jǐn)?shù)可增加9%,,且最高甲烷體積分?jǐn)?shù)出現(xiàn)的時(shí)間隨床層厚度的降低明顯提前,。發(fā)酵床分層還對滲濾液的pH值和COD值有顯著影響,250,、200和150 mm 3個(gè)不同處理組的pH值從初始值分別升高了8.6%、6.5%和4.8%,,COD下降了21.0%,、15.0%和14.0%,即床層厚度明顯影響滲濾液的入滲和回流效果,。
2014, 45(2):188-193. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.031
摘要:采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測定了不同含固率,、溫度條件下新鮮豬糞的流變曲線,并對含固率,、溫度對豬糞流變特性的影響進(jìn)行了分析,。結(jié)果表明:豬糞為假塑性流體且符合冪率方程。表觀粘度隨含固率的增大呈現(xiàn)增大趨勢,,但溫度對其影響不大,;表觀粘度與含固率曲線存在臨界點(diǎn),可以作為非牛頓流體(豬糞)近似視為牛頓流體的標(biāo)準(zhǔn),;表觀粘度與剪切速率曲線也存在一個(gè)臨界D值,,提出攪拌死區(qū)可以從剪切速度角度來定義。同時(shí)對溫度影響豬糞表觀粘度的機(jī)理進(jìn)行了討論,;最后對表觀粘度與含固率,、剪切速率的關(guān)系進(jìn)行了多元非線性回歸分析,建立了表觀粘度模型且擬合效果很好,,為涉及非牛頓流體(豬糞)的工藝設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了函數(shù)形式的物性參數(shù)關(guān)系式,。
2014, 45(2):194-198. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.032
摘要:血斑蛋是一種帶有血絲的異常蛋。通過自制的雞蛋內(nèi)部品質(zhì)光譜檢測系統(tǒng),,采集40個(gè)正常蛋和60個(gè)人工注射血樣的血斑蛋的可見/近紅外光譜,,研究比較了3種不同的血斑蛋判別方法:傳統(tǒng)的血值判別法、偏最小二乘判別法(DPLS)以及融合光譜信息與蛋殼顏色信息的最小二乘支持向量機(jī)(LS-SVM)判別法,,結(jié)果表明基于顏色信息融合的最小二乘支持向量機(jī)的判別結(jié)果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的血值判別法,,正常蛋的判別正確率為90%,血斑蛋的判別正確率為91.7%,,證明了此方法可用于褐色蛋的血斑檢測,。
2014, 45(2):199-203. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.033
摘要:利用正交試驗(yàn),研究了過熱蒸汽溫度和風(fēng)速對稻米力學(xué)特性的影響以及爆腰增率隨干燥條件和含水率的變化規(guī)律,。結(jié)果表明,,過熱蒸汽干燥稻米時(shí)稻米彈性模量不僅受自身含水率的影響,,還受干燥條件的影響;過熱蒸汽干燥稻米的爆腰增率與熱風(fēng)干燥情況基本相同,。與傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥相比,,盡管過熱蒸汽干燥溫度較高,但稻米爆腰增率并未見惡化,,且干燥速率快,,能耗低。
張世慶 , 涂 佳 , 孫 力 , 蔡健榮 , 顧海鋒 , 顧 顥
2014, 45(2):204-209. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.034
摘要:開發(fā)了一套基于動(dòng)態(tài)稱量和圖像處理的雞蛋在線檢測系統(tǒng),。通過應(yīng)變片式傳感器動(dòng)態(tài)檢測質(zhì)量,,用圖像處理檢測雞蛋長短軸。對117個(gè)雞蛋進(jìn)行在線驗(yàn)證,,建立了雞蛋長短軸檢測模型,,實(shí)現(xiàn)了雞蛋質(zhì)量和長短軸的在線檢測,并對通過不同方法所得到的雞蛋長短軸及雞蛋質(zhì)量進(jìn)行了對比,。結(jié)果表明,,在線系統(tǒng)檢測雞蛋質(zhì)量誤差小于±1 g,短軸誤差范圍-0.5~0.7 mm,,長軸誤差范圍±0.6 mm,,雞蛋檢測速率為4枚/s,滿足在線檢測的要求,,證明在線系統(tǒng)具有較強(qiáng)的合理性及魯棒性,。
韓清華 , 謝時(shí)軍 , 李樹君 , 馬季威 , 尹 青 , 王 也
2014, 45(2):210-214. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.035
摘要:闡述了多饋源熱風(fēng)微波流態(tài)化干燥試驗(yàn)臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)和工作原理,分析了微波干燥室,、微波管開口位置和振動(dòng)流態(tài)化裝置的設(shè)計(jì),,確定了具體結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)。微波干燥室的總模式數(shù)為106,,品質(zhì)因素達(dá)到1 398,,6管單面開口磁控管配置方式的微波場更為均勻,調(diào)節(jié)振動(dòng)電動(dòng)機(jī)頻率可使物料處于流態(tài)化狀態(tài),,保證物料更均勻地吸收熱能和微波能,。利用試驗(yàn)臺(tái)對鮮胡蘿卜的分段組合干燥工藝進(jìn)行了試驗(yàn),脫水胡蘿卜顆粒之間的含水率差異在1.22%之內(nèi),,保持胡蘿卜原有色澤,、氣味和滋味的干制品合格率達(dá)到88.63%。
石啟龍 , 趙 亞 , 馬占強(qiáng)
2014, 45(2):215-219. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.036
摘要:采用差示掃描量熱法測定了真空干燥雪蓮果粉(YP)和按總固形物質(zhì)量比為1〖DK〗∶1添加麥芽糊精的雪蓮果粉(YP-MD)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg,,分別采用GAB模型和Gordon-Taylor方程擬合水分吸附和Tg數(shù)據(jù),,構(gòu)建YP和YP-MD的狀態(tài)圖,探討添加麥芽糊精(MD)對雪蓮果粉臨界水分活度和臨界含水率的影響,。結(jié)果表明,,雪蓮果粉的Tg隨著含水率升高而降低,,YP的濕基含水率由5.95%增加至30.88%時(shí),Tg由15.8℃降低至-72.6℃,;YP-MD的濕基含水率由5.11%增加至27.66%時(shí),,Tg由30.5℃降低至-53.5℃。添加MD顯著增加了雪蓮果粉的Tg,。溫度25℃時(shí),,YP和YP-MD的臨界干基含水率為0.045 5 g/g和0.072 3 g/g,臨界水分活度為0.12和0.27,。因此,,添加MD能顯著增加雪蓮果粉的臨界含水率和臨界水分活度,從而提高雪蓮果粉的貯藏穩(wěn)定性,。
2014, 45(2):220-227. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.037
摘要:為了提高冷凍芒果的品質(zhì),,采用了滲透脫水前處理和凍結(jié)聯(lián)合加工芒果,。通過研究芒果滲透脫水的質(zhì)量傳遞,,確定了芒果進(jìn)行滲透脫水的條件(質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%葡萄糖溶液為滲透液,滲透溫度30℃,,滲透時(shí)間60 min),。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,滲透脫水-凍結(jié)與傳統(tǒng)凍結(jié)相比,,冷凍時(shí)間減少,、熔點(diǎn)下降、冷凍速率加快,。滲透脫水-凍結(jié)在色澤,、硬度、汁液流失率,、維生素C含量和其他生理指標(biāo)都優(yōu)于未處理和漂燙組,。滲透脫水-凍結(jié)可使新鮮芒果的PPO活性下降,POD活性升高,。
2014, 45(2):228-232. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.038
摘要:對添加營養(yǎng)素提高蘋果酒中的酯類物質(zhì)含量進(jìn)行了初步研究,。通過Plackett-Burman試驗(yàn)從氨基酸類、生長因子類和維生素類營養(yǎng)素中篩選出對蘋果酒總酯質(zhì)量濃度影響顯著的因素為亮氨酸,、谷氨酰胺,、吡哆醇和氯化鋅。利用最陡爬坡試驗(yàn)得到4個(gè)因素的中心點(diǎn)分別為:亮氨酸35 mg/L,、谷氨酰胺90 mg/L,、吡哆醇0.3 mg/L和氯化鋅1.25 mg/L。利用二次旋轉(zhuǎn)中心組合試驗(yàn)對4個(gè)因素進(jìn)行了優(yōu)化,,得到最佳營養(yǎng)素組合為:亮氨酸34.8 mg/L,、谷氨酰胺84 mg/L,、吡哆醇0.24 mg/L和氯化鋅1.30 mg/L,在此最優(yōu)條件下蘋果酒的總酯質(zhì)量濃度可達(dá)到5.29 mg/L,。
2014, 45(2):233-238. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.039
摘要:研究了超微粉碎處理對苦瓜膳食纖維的理化性質(zhì)與體外降糖活性的影響,。分析了超微細(xì)苦瓜膳食纖維的可溶性膳食纖維含量、持水率和溶脹性隨粉碎時(shí)間的變化,,并測定膳食纖維組分對葡萄糖擴(kuò)散,、α 淀粉酶及α 葡萄糖苷酶活力的影響。結(jié)果表明,,當(dāng)超微粉碎膳食纖維d50達(dá)到20 μm時(shí),,苦瓜纖維的持水率為17.04%、溶脹性為16.29 mL/g,,可溶性膳食纖維含量達(dá)到17.20%,。X射線衍射圖譜表明,超微粉碎后苦瓜纖維非結(jié)晶區(qū)比例增加,。相對未處理樣品,,超微粉碎具有提高苦瓜膳食纖維抑制葡萄糖擴(kuò)散、降低α 淀粉酶和α 糖苷酶酶解效果的作用,??喙仙攀忱w維中的各組分具有不同程度的降血糖活性,其中以果膠的效果較好,。超微粉碎處理可有效提高苦瓜纖維理化性質(zhì)及體外降糖活性,。
田 苗 , 王鵬新 , 張樹譽(yù) , 劉峻明 , 景毅剛 , 李 俐
2014, 45(2):239-245. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.040
摘要:條件植被溫度指數(shù)(VTCI)綜合了地表主要參數(shù)——植被指數(shù)(NDVI)和地表溫度(LST),能夠較為準(zhǔn)確地對干旱進(jìn)行監(jiān)測,,可為抗旱救災(zāi),、遙感作物估產(chǎn)等提供科學(xué)依據(jù)。在改進(jìn)層次分析法的加權(quán)VTCI與冬小麥產(chǎn)量的相關(guān)性研究成果和VTCI的季節(jié)性ARIMA模型干旱預(yù)測研究成果基礎(chǔ)上,,對關(guān)中平原的冬小麥產(chǎn)量進(jìn)行向前1旬,、2旬和3旬的預(yù)測研究。研究結(jié)果表明,,產(chǎn)量預(yù)測結(jié)果與產(chǎn)量監(jiān)測結(jié)果吻合較好,,預(yù)測精度隨著預(yù)測步長的增大而降低,關(guān)中平原4個(gè)地級市平均產(chǎn)量預(yù)測結(jié)果的最大相對誤差為3.27%,,說明用該方法可以進(jìn)行向前3旬的產(chǎn)量預(yù)測,。
2014, 45(2):246-250. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.041
摘要:分析了生育早期(返青期、拔節(jié)前期,、拔節(jié)后期)各階段的冠層葉片光譜特性與葉綠素含量的關(guān)系,,基于單波段反射率構(gòu)建了一元預(yù)測模型,同樣基于植被指數(shù)構(gòu)建了多元葉綠素含量的反演模型,,對兩類建模方法構(gòu)建的葉綠素含量預(yù)測模型進(jìn)行了同生長階段預(yù)測(SPV)和后續(xù)生長階段的交叉預(yù)測(CPV),,比較了模型的預(yù)測效果,,得出了構(gòu)建冬小麥生育早期冠層葉片葉綠素含量的通用預(yù)測模型的建模策略。研究結(jié)果表明:以返青期冠層葉片單波段反射率構(gòu)建的一元反演模型,,具有一定的模型通用性,,能夠較為準(zhǔn)確的預(yù)測拔節(jié)前期的葉片葉綠素含量。利用偏最小二乘原理構(gòu)建多元反演模型具有良好的通用性和較強(qiáng)的魯棒性,,能夠較好地反演冬小麥生育早期冠層葉片葉綠素含量,。而以MPRI、NDVI,、RVI為組合構(gòu)建的多元模型兼具通用性和簡練性,,可以作為多元預(yù)測模型構(gòu)建的參考組合。
2014, 45(2):251-255. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.042
摘要:為解決溫室中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和部署問題,,探討作物對無線電波傳播特性的影響,,研究了種植青椒的溫室中2.4 GHz無線信號(hào)在不同方向和高度下的傳播特性。通過試驗(yàn)實(shí)地測量了3個(gè)方向和2個(gè)高度下接收信號(hào)強(qiáng)度和丟包個(gè)數(shù),,并通過Matlab對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析,。結(jié)果表明:不同方向和高度下,青椒中無線信道傳播特性符合對數(shù)路徑衰減模型,,擬合相關(guān)系數(shù)在0.900 7和0.947 3之間,;傳感器節(jié)點(diǎn)在青椒中的不同高度決定著青椒中2.4 GHz無線電波的傳播特性,,對無線信道傳播特性的影響較為顯著,,而傳播方向?qū)η嘟分袩o線信號(hào)的影響較弱。同時(shí)得到了青椒中傳感器節(jié)點(diǎn)最宜部署在青椒冠層及以上位置,,為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在種植青椒的溫室中的節(jié)點(diǎn)部署提供了技術(shù)支持,。
2014, 45(2):256-261. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.043
摘要:為了有效地判斷植物病害脅迫程度,確定病害情況,,依據(jù)植物聲發(fā)射現(xiàn)象,,基于分布源邊界點(diǎn)法近場聲全息技術(shù),建立了柱面-球面非共形面聲全息實(shí)驗(yàn)?zāi)P?,對單聲源和雙聲源分別進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),。通過改變模型中的全息圓柱面半徑、全息測點(diǎn)數(shù),、重建球面上的結(jié)點(diǎn)數(shù),、虛構(gòu)特解源到重建球面上結(jié)點(diǎn)的距離等參數(shù),獲取切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)參數(shù),。仿真結(jié)果表明:該方法能夠準(zhǔn)確識(shí)別及定位聲發(fā)射源的位置,。依據(jù)實(shí)驗(yàn)參數(shù),建立了以DSP為核心的信號(hào)采集聲全息實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),,上位機(jī)以LabView為軟件平臺(tái),,進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理,。
唐衛(wèi)東 , 劉 歡 , 劉冬生 , 胡雪華 , 李萍萍 , 盧章平
2014, 45(2):262-268. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.044
摘要:以溫室黃瓜生長為例,對實(shí)驗(yàn)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理并采用關(guān)聯(lián)分析法獲取植株-環(huán)境互作信息,,依據(jù)作物發(fā)育動(dòng)態(tài)理論模型建立了植株-環(huán)境的信息響應(yīng)模型和信息反饋模型,,再從植株生長的系統(tǒng)變化過程對相關(guān)模型進(jìn)行耦合。運(yùn)用規(guī)則化處理方法與面向?qū)ο蠹夹g(shù)建立植株拓?fù)溲葑兡P团c器官形態(tài)發(fā)生模型,,并構(gòu)建虛擬植物動(dòng)態(tài)模型,。實(shí)驗(yàn)表明,模型擬合度均達(dá)到95%以上,,能較好地虛擬外部環(huán)境作用下的植物生長發(fā)育,,為動(dòng)態(tài)掌握和預(yù)測適宜植物生長的溫室環(huán)境條件提供依據(jù)。
2014, 45(2):276-281. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.046
摘要:針對現(xiàn)有農(nóng)業(yè)圖像采集設(shè)備分辨率低且無法調(diào)節(jié)圖像效果的現(xiàn)狀,提出一種基于ARM,、CMOS圖像傳感器和嵌入式Linux操作系統(tǒng)的高分辨農(nóng)業(yè)圖像采集節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案,。設(shè)計(jì)了采集節(jié)點(diǎn)的硬、軟件體系結(jié)構(gòu),,實(shí)現(xiàn)了圖像傳感器驅(qū)動(dòng)控制,,可進(jìn)行5種白平衡、7級亮度,、5級對比度,、5級飽和度的圖像采集效果控制。試驗(yàn)結(jié)果表明,,本采集節(jié)點(diǎn)能進(jìn)行2 048像素×1 536像素的圖像采集,,并能較好地控制圖像的白平衡、亮度,、對比度,、飽和度等像素效果。所設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)具有體積小,、成本較低等特點(diǎn),,可廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)圖像采集。
劉 濤 , 孫成明 , 王力堅(jiān) , 仲曉春 , 朱新開 , 郭文善
2014, 45(2):282-290. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.047
摘要:為了實(shí)現(xiàn)不同播種方式下單位面積小麥穗數(shù)的智能計(jì)算,,設(shè)計(jì)了一種利用圖像分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)大田麥穗快速計(jì)數(shù)的方法,,分析了利用顏色特征和紋理特征分割麥穗的優(yōu)缺點(diǎn)和粘連區(qū)域麥穗個(gè)數(shù)的計(jì)算方法。通過對撒播和條播各35幅樣本圖像進(jìn)行計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn),,準(zhǔn)確率分別為95.77%和96.89%,。結(jié)果表明,利用顏色特征和紋理特征均可提取大田環(huán)境下麥穗圖像,,其中利用顏色特征提取速度快,。麥穗骨架角點(diǎn)個(gè)數(shù)能夠反映粘連區(qū)域麥穗個(gè)數(shù),在條播和撒播小麥田中計(jì)數(shù)準(zhǔn)確率均較高。
2014, 45(2):291-296. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.048
摘要:提取點(diǎn)云模型的孔洞邊界曲線是數(shù)字幾何處理領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)之一,。通過分析點(diǎn)云模型的局部幾何屬性,,提出一種針對點(diǎn)云模型的孔洞自動(dòng)檢測算法。算法首先尋找點(diǎn)云中每個(gè)點(diǎn)的鄰點(diǎn)并計(jì)算點(diǎn)云曲面在該點(diǎn)處的法向,,通過綜合運(yùn)用最大角度度量準(zhǔn)則,、半圓盤度量準(zhǔn)則、形狀度量準(zhǔn)則等,度量相關(guān)數(shù)據(jù)點(diǎn)成為孔洞邊界點(diǎn)的概率,再采用搜索最近點(diǎn)的方法對邊界點(diǎn)進(jìn)行連接處理,生成孔洞的邊界線,。實(shí)驗(yàn)表明,,該算法運(yùn)行穩(wěn)定,魯棒性好,,可檢測提取出點(diǎn)云模型上各種孔洞的邊界曲線,。
2014, 45(2):297-301. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.049
摘要:針對目前機(jī)械結(jié)合部特性研究成果通用性差的問題,提出了一種機(jī)械結(jié)合部等效材料參數(shù)模型,?;贕W接觸模型和Hertz Mindilin接觸理論,由機(jī)械結(jié)合部試驗(yàn)獲得的結(jié)合部單位面積剛度,,推導(dǎo)出機(jī)械結(jié)合部等效材料參數(shù)——彈性模量和泊松比,。以螺栓連接的機(jī)械結(jié)構(gòu)為研究對象,對不同載荷作用下結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行了數(shù)值分析,,并將分析結(jié)果與試驗(yàn)測量結(jié)果進(jìn)行了比較,,驗(yàn)證了機(jī)械結(jié)合部等效材料參數(shù)的可行性和準(zhǔn)確性。
2014, 45(2):302-307. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.050
摘要:設(shè)計(jì)了一種球形機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),,通過在豎直平面內(nèi)調(diào)整滾動(dòng)軸的水平傾角控制轉(zhuǎn)向,,由一個(gè)變量,即滾動(dòng)軸的水平傾角就可以表征滾動(dòng)軸,,因此控制模型中僅有水平傾角和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速兩個(gè)變量,,不需要復(fù)雜的運(yùn)算就可以確定控制策略,。引入相對曲率半徑的概念,,作為轉(zhuǎn)向控制指標(biāo),借助微分幾何中平面曲線論的唯一存在定理,,通過改變滾動(dòng)軸的水平傾角使軌跡與路徑的相對曲率半徑在對應(yīng)點(diǎn)達(dá)到一致,,以實(shí)現(xiàn)對路徑的跟蹤。所給出的球形機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其控制策略不需要測量傳感器確定運(yùn)動(dòng)狀態(tài),,而是通過運(yùn)行時(shí)間計(jì)算軌跡弧長實(shí)施控制,。針對相對曲率半徑的幾個(gè)特殊值驗(yàn)證了控制策略的正確性,仿真結(jié)果也證明了算法的可行性,。
2014, 45(2):308-313. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.051
摘要:提出了一種基于夾具實(shí)例庫的定位元件方案設(shè)計(jì)方法,。首先,根據(jù)定位基準(zhǔn)表面上的定位點(diǎn)數(shù)目,構(gòu)建了定位元件方案的工藝信息匹配度,。其次,,根據(jù)工件自身的幾何拓?fù)潢P(guān)系,提出了工件的面,、線,、點(diǎn)3個(gè)層次的幾何信息匹配矩陣,構(gòu)造了工件的適應(yīng)度及其相應(yīng)的權(quán)重,。再次,,結(jié)合定位元件方案的工藝信息,建立了定位元件方案的決策匹配函數(shù),。最后,,利用典型實(shí)例說明定位元件方案自動(dòng)匹配算法的詳細(xì)應(yīng)用過程。
2014, 45(2):314-319. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.052
摘要:以比例電磁閥為研究對象,,以快速建立具有良好性能的通用控制算法為目標(biāo),,以充分利用電磁閥的響應(yīng)特性為途徑,提出了將開環(huán)控制和閉環(huán)控制相結(jié)合的開環(huán)-閉環(huán)復(fù)合控制算法,,論述了控制算法的模型結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)過程,。不同于將誤差作為唯一輸入的常規(guī)控制算法,復(fù)合控制算法同時(shí)將目標(biāo)值和誤差作為控制器的輸入,。以電磁閥響應(yīng)特性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),,根據(jù)電磁閥的穩(wěn)態(tài)特性建立開環(huán)控制表,消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)非線性,;根據(jù)電磁閥的瞬態(tài)特性設(shè)計(jì)了閉環(huán)控制器和滯后特性預(yù)估修正模塊,,降低了模型誤差和滯后特性的影響,提高了動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了復(fù)合控制算法的控制精度,、響應(yīng)速度和魯棒性。
2014, 45(2):320-327. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.053
摘要:基于橢圓面積弧長特性分析,,推導(dǎo)出雙作用橢圓軌道滾柱泵的容積公式,,繼而求得該泵的流量及脈動(dòng);通過仿真,,研究了該泵結(jié)構(gòu)尺寸對流量脈動(dòng)的影響,,并對脈動(dòng)程度作出分析。結(jié)果表明:該泵的流量輸出是相同尺寸徑向柱塞泵的5倍以上,,是相同尺寸葉片泵的1.5倍以上,,而脈動(dòng)率只是微增;該泵配流角度與一般柱塞泵或葉片泵的配流角度之間存在一個(gè)相位差,,差值為13°,;脈動(dòng)主要受滾柱個(gè)數(shù)影響,一般趨勢是隨個(gè)數(shù)增加而降低,但滾柱個(gè)數(shù)為4的倍數(shù)時(shí)脈動(dòng)較大,。該泵輸出特性的分析結(jié)果為滾柱泵結(jié)構(gòu)的優(yōu)化及減振降噪等提供了理論依據(jù),。
2014, 45(2):328-333. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.054
摘要:設(shè)計(jì)了宏觀觸土曲面準(zhǔn)線為圓弧、拋物線和仿生曲線的推土板,。通過室內(nèi)土槽試驗(yàn)測試了3種推土板的工作阻力,。建立了3種推土板宏觀觸土曲面的參數(shù)方程,并完成了3種觸土曲面第一類基本量E,、F和G,,曲面第二類基本量L、M和N內(nèi)蘊(yùn)幾何量計(jì)算,。得知第一類基本量中的E值和第二類基本量中L值是影響觸土曲面工作阻力的重要因素,。仿生曲線式推土板觸土曲面E值和L值具有較復(fù)雜變化趨勢,也相應(yīng)獲得了較低的工作阻力,。圓弧式推土板則具有相對較大的工作阻力,。
2014, 45(2):334-339. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.055
摘要:針對液壓激振與夾持獨(dú)立的搗固裝置,設(shè)計(jì)一種由閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥和微行程雙作用液壓缸組成的電液激振器,,闡述其結(jié)構(gòu)及工作過程,,利用轉(zhuǎn)閥矩形閥口的二級節(jié)流原理進(jìn)行理論建模和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首次提出了飽和度概念,,并從工作頻率和閥口軸向長度兩個(gè)方面綜合分析和優(yōu)化振動(dòng)波形的飽和度,。仿真實(shí)驗(yàn)表明,系統(tǒng)的慣性力使振動(dòng)位移曲線基本對稱,,通過調(diào)節(jié)合適的工作頻率和閥口軸向長度,,可以獲得一定幅值和斜率的三角波、正弦波或者梯形波,。閥口軸向長度的增大或者工作頻率降低使波形飽和度增大,,且飽和度和閥口軸向長度呈非線性關(guān)系,非線性程度隨著工作頻率的提高而降低,。
2014, 45(2):340-345. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.056
摘要:應(yīng)用粒子圖像測速(PIV)技術(shù)測試膜面附近的氣液兩相流動(dòng)力學(xué)特性,,在6種不同曝氣強(qiáng)度條件下,測試得到膜面附近的液相流場數(shù)據(jù),,并計(jì)算得到膜面?zhèn)髻|(zhì)系數(shù),、濃差極化邊界層厚度以及膜面切向應(yīng)力等膜面?zhèn)髻|(zhì)特性參數(shù)。結(jié)果表明,,曝氣強(qiáng)度和液相速度對膜面?zhèn)髻|(zhì)特性的影響較大,在一定范圍內(nèi)增加曝氣強(qiáng)度可以使得膜面?zhèn)髻|(zhì)特性加強(qiáng),。本文的研究結(jié)果為膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了研究經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),。
2014, 45(2):2689-275. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.045
摘要:基于渦致振動(dòng)原理設(shè)計(jì)了一種風(fēng)力型壓電俘能器,通過串列配置的雙繞流圓柱增加進(jìn)氣道內(nèi)流場的壓強(qiáng)波動(dòng),以Helmholtz共振腔作為尾流區(qū)域的風(fēng)壓諧振放大裝置, 利用PVDF壓電薄膜直接將湍流引起的持續(xù)性壓強(qiáng)波動(dòng)轉(zhuǎn)換為電能,。采用計(jì)算流體力學(xué)數(shù)值方法,,分析了在不同風(fēng)速下壓電俘能器內(nèi)部流場的流體動(dòng)力學(xué)行為。數(shù)值分析及試驗(yàn)結(jié)果表明:在相同風(fēng)速下,,當(dāng)耦合因子L/D=2.2時(shí),,雙繞流圓柱引起的壓強(qiáng)波動(dòng)最大,可達(dá)到單繞流圓柱的2倍,;Helmholtz共振腔內(nèi)氣體在振蕩流的作用下產(chǎn)生諧振后,,腔內(nèi)氣體壓強(qiáng)的幅值隨風(fēng)速的增加而增大,但振動(dòng)頻率均相同且為共振腔的固有頻率,。
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