基于极限学习机的土壤硝态氮预测模型研究

利用极限学习机模型解译高氯离子干扰下盐碱土中硝酸根离子选择电极响应信号,系统分析了漂移校正算法、能斯特及极限学习机模型对电极法硝态氮(NO~-_3-N)预测结果准确性的影响差异。结果表明,漂移校正算法可明显提高传感器标定方程的重复性和一致性,响应斜率及截距电位的波动范围分别缩小了3.67%和7.25%;极限学习机模型的最优隐含层节点数为14;基于极限学习机的电极法NO~-_3-N质量浓度预测模型可较好抑制盐碱土中氯离子干扰,与标准检测结果之间的最大绝对误差和均方根误差分别为6.36 mg/L和4.02 mg/L。相关研究结论可为电极法测土过程中的信号校正、数据处理模型和模型参数选取提供参考。     

基于ISE的土壤硝态氮多参数检测仪研究

电极法检测土壤硝态氮时,共存氯离子是影响检测精度的重要因素。针对当前检测仪为单一离子离线检测的问题,设计了基于嵌入式开发的ISE土壤硝态氮多参数检测仪。仪器嵌入BP神经网络模型,实现土壤硝态氮的在线实时检测。针对BP算法收敛速度慢、易陷入局部极小值的缺点,采用5种方法进行改进;采用两个校正方法校准检测仪检测结果;采用稳定判断程序提高电势采集的稳定性。开展标准溶液检测试验,验证检测仪检测精度;开展土壤硝态氮检测试验,并将检测结果与传统的一元线性模型结果和光学法检测结果进行对比,验证检测仪排除氯离子干扰的效果及检测土壤硝态氮的准确性。结果表明,检测仪对离子的检测结果与离子计检测结果误差不超过1.0mV,满足精度要求;检测仪对土壤硝态氮含量的检测结果与光学法检测结果的平均相对误差为8.83%,低于一元线性模型与光学法检测结果的平均相对误差12.17%,拟合系数R2均大于0.97。基于ISE的土壤硝态氮多参数检测仪可有效减小氯离子干扰,准确性高,可用于土壤硝态氮的在线检测。     

基于多参数融合的土壤硝态氮检测方法

针对土壤悬液组分复杂以及单输入变量时电极预测精准度有限的问题,以提高离子选择电极预测土壤硝态氮含量精准度为目标,建立基于多参数融合的支持向量机(SVM)土壤硝态氮预测模型。采用灰色关联分析法对影响电极法测定土壤硝态氮的主要干扰因素进行排序,建立以主干扰因素及硝酸根电极检测电势的多参数融合SVM预测模型,并与传统Nernst模型和干扰因素全输入下的SVM模型作对比验证算法可行性。实验结果表明,土壤电导率、温度与Cl -电极检测电势为影响电极预测硝态氮精准度的主要干扰因素;输入参数为硝态氮电极检测电势、土壤电导率、温度与Cl -电极检测电势时,SVM土壤硝态氮预测模型效果最优,与光学法测定结果回归方程的调整决定系数为0.98,平均绝对偏差为3.38 mg/L,均方根误差为4.51 mg/L,基于多参数融合的SVM预测模型可显著提高电极法硝态氮检测精准度。     

基于ISE的湿土硝态氮检测方法研究

分析了含水率对离子选择电极（ISE）湿土硝态氮直测的影响,建立了一种融合土壤含水率的ISE湿土直测方〖JP2〗法。结果表明：未修正含水率影响的ISE湿土直测结果与光学检测方法结果间的绝对偏差范围为3.79~44.81mg/L,〖JP〗均方根误差大于17.00mg/L,无法满足应用需求;湿土质量含水率、浸提液添加量及干土折算量间存在线性函数关系,融合湿土质量含水率的ISE湿土硝态氮直测结果与光学检测方法结果之间具有较好的一致性,与光学检测结果回归方程的调整决定系数为0.97,绝对偏差范围为0.17~17.95mg/L,均方根误差小于7.05mg/L,检测精度和稳定性与实验室ISE干土测定性能相近,比未修正含水率影响前有明显提高。     

电极法测定土壤硝态氮精度的提高方法

离子选择性电极为土壤硝态氮含量分析提供了一种快速、低成本的技术方案。以提高基于电极法的土壤硝态氮检测精度为目的,探讨了电极信号特点与环境因素对检测精度的影响;从硬件电路和软件测量模型两方面研究减少误差、提高精度的方法;进行了有、无阻抗变换-滤波模块电极电势信号采集的对比实验,并通过软件编程将不同测量模型(线性回归模型与温度校正模型)嵌入到检测仪表,进行了温度变化时土壤硝态氮检测的对比实验。结果表明,设计的硬件抗干扰电路可以使测量仪表准确采集混杂在高频噪声中的离子选择性电极电势信号(误差和波动均小于1 m V),具有良好的准确度和抗干扰能力;当温度变化时,嵌入温度校正模型时仪表测量的相对误差不大于8.20%,与离子色谱法(参考值)进行相关性分析的相关系数R达到0.998 6,可有效减小由温度变化引起的电极测量误差,提高检测精度。     

数控机床热误差补偿中分布滞后模型的建立

针对数控机床热误差补偿建模中温度敏感点选择及模型建立问题,提出用模糊聚类法和灰色关联法结合选择温度敏感点,用分布滞后模型建立补偿模型的方法.根据机床关键点温度和热误差的实验数据,分别建立热误差的多元线性回归模型和分布滞后模型.在一台Leaderway V-450型数控加工中心上进行热误差建模实验,测量主轴分别在2 000、4 000、6 000 r/min下的热误差及温度,结果表明分布滞后模型的拟合精度优于多元线性回归模型,用任一转速下的实验数据建模时,分布滞后模型的稳健性低于多元线性回归模型,而综合任意两个转速下的实验数据建模时,分布滞后模型的稳健性略优于多元线性回归模型.利用分布滞后模型建立的预测模型在数控机床热误差补偿中具有实用性.     

基于介电特性与回归算法的玉米叶片含水率无损检测

利用0.06~200 k Hz范围内拥有36个频率点的LCR测量仪及自制夹持平行电极板,测量280片不同含水率玉米叶片的相对介电常数ε'及介电损耗因子ε″;利用干燥法测量玉米叶片的湿基含水率。利用逐步回归法(SWR)与多元线性回归(MLR)结合的线性建模方法和连续投影算法(SPA)与支持向量回归(SVR)结合的非线性建模方法,分别建立玉米叶片介电参数(ε'、ε″及两者融合信息3种参数)与湿基含水率的关系模型,并应用留一交叉验证法选取2种建模方法的最佳关系模型。分析表明,非线性模型较线性模型具有更高的预测能力,且基于ε'与ε″的融合信息运用连续投影算法(SPA)与支持向量回归(SVR)相结合的非线性建模方法使模型原72个变量精简到10个,剔除了模型中冗余度较高的变量,有效降低了模型的复杂度,得到最高的测试集决定系数R2P(0.804)和最小的测试集均方根误差RMSEP(0.017 6)。结果表明基于介电特性的玉米叶片含水率无损检测方法是可行的,为快速检测其他农作物的生理信息提供了一种可靠的方法。     

土壤入渗模型参数的多元线性预测模型精度的对比分析

基于黄土高原大田耕作土壤的入渗试验数据,利用多元线性回归法建立了Kostiakov二参数、三参数以及Philip入渗模型参数的线性预测模型,进行了3种模型参数平均误差的比较以及给定时间的累积入渗量误差的比较,提出了便于应用又具有较高精度的土壤水分入渗参数多元线性预报模型。结果表明,Kostiakov二参数模型的平均误差低于三参数入渗模型和Philip入渗模型,能将平均误差控制在15%以下,低于其他2种入渗模型。因此用Kostiakov二参数入渗模型对土壤水分入渗能力进行预测较好。     

膨胀土干湿循环自然胀缩下土壤水分特征三维曲线研究

【目的】建立了自然胀缩下膨胀土的土壤水分特征三维曲线并探究其拟合参数的变化规律。【方法】利用thermo-TDR探针和土壤水势探针,在测定土壤水分特征曲线的过程中考虑膨胀土体积质量动态变化,得到3种不同质地的膨胀土在3个干湿交替周期中土壤水分特征三维曲线的变化规律。【结果】发现热脉冲探针原位间距校正法能有效提高土壤体积质量的测定准确度,校正后RE由总体10%～40%的偏差降低为总体远小于10%,RMSE经校正后总体由0.3～0.4g/cm³降低为远小于0.1g/cm³;引入收缩率这一体积质量参数改进van Genuchten模型,得到较好的土壤水分特征三维曲线拟合结果;随着土壤干湿循环次数增加,模型参数α和n值不断减小,在脱湿过程中,含水率对体积质量和吸力变化的影响在不断削弱;随黏粒量的增大,α和n值呈减小趋势,且改进后的van Genuchten模型拟合效果更好。【结论】原位探针间距校正法对强胀缩土壤的测定准确度提升效果显著,建立考虑体积质量的土壤水分特征三维曲线能更真实描述土壤水分与水势间的关系。     

基于多元校正法的香梨糖度可见/近红外光谱检测

应用可见/近红外光谱透射技术结合多元校正法探讨了样品在不同温度条件(5、10、15、20℃)下香梨糖度的快速无损检测。在波长500~900nm范围内,用逐步多元线性回归(SMLR)、偏最小二乘法(PLS)、最小二乘支持向量机(LS-SVM1、LS-SVM2)和遗传算法-偏最小二乘法(GA-PLS)等多种多元校正法进行了建模预测比较研究。预测结果从优到差依次为LS-SVM2、LS-SVM1、GA-PLS、PLS、SMLR。     

电极环直径的射流喷雾感应荷电效果试验

为研究感应荷电状态下环形电极的直径对雾滴荷电性能的影响,使用流量为4.92 m l/s的标准喷头,在相同的喷雾压力和液体介质的条件下,采用5种不同尺寸的电极直径和不同的安装位置,进行射流荷电喷雾,用网状目标法收集并测量群体雾滴的电流和质量,用荷质比评价感应荷电性能,通过分析荷电试验过程中的荷电电压和电极环直径对荷电量的影响,显示荷电过程中荷质比与荷电电压存在显著的正比关系,且随电极环径的不同而异;同时荷质比与电极直径间也存在显著线性相关.进一步分析了荷质比随电极尺寸改变的变化率,建立电极环径系数计算公式,为电极的结构设计、参数优化、荷质比定量计算和分析评价提供科学依据.     

示踪物运送时间法测流的原理及应用

混合进管道水流中的示踪物,随水流质点以相同的速度在管道中运动,在相隔一定距离的两个过流断面上检测示踪物浓度的电极传感器,通过电脑测流仪采集电极输出的信号,并由该仪器对信号进行处理,可以迅速列表打印通过管道的流量。该法不受泥沙和水草的影响,可用于清水和液固两相流的流量测量。     

铀矿资源勘探智能电极的研究与设计

目前国内市场大多数铀矿资源勘探仪器所用电极都是普通的电极,需要人工分配布点,人工调整电极顺序,给测量人员带来极大不便。介绍了一种通过用A/D采集线上电压,和标准值进行比较,根据其结果来判断是否驱动继电器动作的方法,以实现自动辨别极化电极、不极化电极并且自动切换两种电极的智能电极,为测量过程节省大量人力、物力。     

浅谈线切割用黄铜丝和涂层电极丝

慢速走丝线切割电火花加工技术的发展很大程度上依赖于电极丝技术的发展.文章简要介绍了两类电极丝的品种、性能与应用.     

基于RSM的土壤原位测量参比电极制备优化与评估

农用电化学原位监测Ag/AgCl参比电极存在氯离子泄漏风险,探讨通过新型液态金属纳米纤维复合毡改进柔性参比电极稳定性,利用响应面分析方法(RSM)确定材料制备工艺对参比电极稳定性的影响趋势,获取优化方案并进行可行性验证。试验结果表明,液态金属纳米纤维复合毡制备主影响因素包括纺丝收集距离、纺丝混液质量配比和拉伸次数,影响程度依次降低;收集距离和拉伸次数对参比电极稳定性的耦合作用显著;当制备参数方案为质量比为1∶5、收集距离为19 cm、拉伸次数为1 150次时,参比电极稳定性最优,平均相对误差不大于4.4%;自制柔性Ag/AgCl参比电极,将其应用于土柱硝态氮和pH值监测原位测量,16 d的连续监测过程中硝态氮与pH值测试数据与离线商用电极测量值的绝对误差、相对误差和均方根误差分别小于5.55 mg/L、7.2%、1.98 mg/L和0.21、2.8%、0.17,参比电极持续提供稳定参考基准,保障了两工作电极与外检数据间良好的一致性,证明了自制Ag/AgCl参比电极在土壤农化分析中的可行性。     

基于响应面法的ISE泥浆直测前处理影响模型研究

系统分析了筛孔尺寸、静置时间、振荡浸提时间3个主要参数对硝酸根离子选择电极检测准确度的影响。首先经单因素试验确定出各参数的调控水平范围,进而基于Box-Behnken原理设计了3因素3水平中心组合试验,利用响应面法建立了以3因素为自变量、平均相对误差RTX-E为响应的回归模型。结果表明：各因素影响次序为静置时间＞振荡浸提时间＞筛孔尺寸;筛孔尺寸和静置时间的耦合作用显著;当筛孔尺寸为2mm、静置时间为1.4h、振荡浸提时间为22min时,模型预测结果较好,验证集土样平均相对误差小于7.5%,可实现对前处理参数影响的分析和预测。     

布鲁氏菌抗体的无标记电流型免疫传感器检测

为提高布鲁氏菌抗体检测的检测限及灵敏度,并适应定量、快速的测定要求,以便早期发现病畜,减少经济损失,采用丝网印刷金电极表面修饰巯基乙胺绑定抗原的方法,研制了一种一次性免疫传感器。通过循环伏安法表征免疫电极的反应过程,发现布鲁氏菌抗体在10-5~10-3IU/mL浓度范围内,氧化峰电流的变化值(ΔIpa)与抗体的浓度呈良好的线性关系,其相关系数r=0.999 9,检测下限为2.8×10-5IU/mL。将测定的循环伏安曲线进行半微分变换,建立半微分变化值(Δepa)与浓度的关系,在10-5~10-3IU/mL浓度范围内,半微分氧化峰电流的变化值与浓度呈线性关系,相关系数r=0.992 9,检测下限为2.7×10-6IU/mL,且在10-2~1 IU/mL浓度范围内,半微分氧化峰电流的变化值与浓度的相关系数r=0.999 2。表明半微分变换可以明显改善其检测范围和检测下限。     

冶金因素对纯镍铸铁焊条抗热裂性能影响

研究了钛、铌，钛，钼，硅和钇镁硅铁合金对纯镍铸铁焊条抗热裂性能的影响，试验结果表明，钛，铌，钴，钇和镁在焊缝中的含量有一最佳值，综合利用这些合金元素，可显著改善纯镍铸铁焊条的抗热裂性能，其熔敷金属的机械性能可符合铁素体球墨铸铁（ＱＴ４００－１５）的要求。     

喷针-环形电极配置对感应荷电喷雾的影响

为充分了解喷针-环形电极配置对静电喷雾所产生的雾滴荷电性能的影响,以Ansoft Maxwell电磁场分析软件为工具,对感应荷电喷雾中喷针与环形电极的各种配置情况进行了数值模拟计算,得出了在不同电极配置方式下静电场的分布特征,并以此为依据,结合感应荷电的原理进行了喷针-环形电极配置对电喷雾雾化效果的试验.结果表明:在所有的喷针-环形电极配置方式下,喷针周围电场强度均为最高并且沿着轴向方向迅速减弱;通过增加充电电压或改变电极配置中的相关几何尺寸,针尖周围的电场强度也随之升高;在考察的几组电极参数中,喷针长度为25mm,环形电极厚度为4mm时,所得到的电场强度最高,感应荷电效果最好.喷针与环形电极相对位置的不同会导致电场方向出现很大差异,进而导致雾滴的运动轨迹不同.仿真结果可为电极结构的合理配置以及感应荷电喷雾的雾化效果提供设计基础和理论依据.