基于气敏传感器阵列特征优化的储粮害虫赤拟谷盗检测

为实现储粮中害虫赤拟谷盗（Tribolium castaneum（Herbst））的检测，该研究使用自主开发的储粮害虫电子鼻检测装置，采集了小麦中不同虫口密度梯度的赤拟谷盗挥发性气味信息，根据10个气敏传感器采集到的响应曲线，提取了各个传感器的相对变化值（Relative Change，RC）、相对积分值（Relative Integral，RI）、平均微分值（Mean Difference，MD）作为原始特征矩阵（10×3），使用遗传算法（Genetic Algorithm，GA）作为特征选择方法，获得样本的特征信息，通过建立预测回归模型，实现了对小麦中赤拟谷盗虫口密度的预测。以识别准确率作为评价指标，对原始的特征矩阵进行了多特征优化，优化后的特征矩阵的识别准确率由原始的82.85% 提升至97.14%，优化后的特征数量由原始的30个减少为12个，特征数量减少60%，传感器数量减少至8个。最后通过采用偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression，PLSR）、主成分回归（Principal Components Regression，PCR）和支持向量机回归（Support Vector Machine Regression，SVR）3种回归方法进行回归预测，研究结果表明：基于偏最小二乘回归（PLSR）的预测模型达到了较好的预测效果，预测集回归模型的相关系数r和均方根误差RMSE分别为0.828和11.293。研究证明了气敏传感器阵列多特征优化方法的可行性和有效性，同时为实现粮食虫害快检测提供一种方法和参考。     

基于交流阻抗法的小麦秸秆含水率检测仪设计

为了给秸秆含水率的检测提供廉价、便捷的检测仪,该文基于交流阻抗法设计了以单片机为控制器,能够检测阻抗、温度和压力的小麦秸秆含水率检测仪。建立了阻抗与小麦秸秆的湿基含水率（10.4%～19.7%）、温度（5～40℃）和容积密度（75.3～101.3 kg/m3）的三元三次关系模型,分析了各因素对模型影响的显著性,指出容积密度对模型影响不显著。进而建立了阻抗与湿基含水率和温度的二元三次模型;验证了模型的可靠性以及基于阻抗和温度预测秸秆含水率的精度。与烘干法相比,该文所设计的小麦秸秆含水率检测仪对于含水率10%～20%,温度在5～40℃的小麦秸秆含水率的绝对测量误差为-2.0%～0.9%,当单片机的晶振频率为11.0592 MHz时,检测响应时间小于1.5 s。该研究为小麦秸秆含水率的快速、现场检测提供了一种装置。     

电子鼻结合SAWR判定甜橙储存时间方法研究

本文采用电子鼻结合433MHz声表面波谐振器(SAWR)对不同储存时间的甜橙进行了检测,试验记录电子鼻和SAWR对甜橙样品的响应数据,同时测量了甜橙样品的质量变化百分数,分别拟合构建了电子鼻预测模型、SAWR频率预测模型和电子鼻结合SAWR混合预测模型。结果表明,随着储存时间的增加,甜橙样品失重百分比不断上升。电子鼻结合SAWR混合预测模型相比较其它两种模型可以更准确的预测甜橙储存时间。该方法具有响应迅速、准确性高、成本低廉等优势,为判定甜橙储存时间提供了一种新的思路。     

电介质型水分传感器测定栽培基质含水率的标定模型

土壤与基质的理化特性相差较大,土壤水分传感器测定基质含水率时有较大误差,不能直接用于基质含水率测定。为实现栽培基质水分快速检测,在不同配比的基质中采用电介质型EC-5土壤水分传感器进行了适应性测试。试验研究了温度、体积质量和电导率对传感器输出值的影响,采用多项式和线性回归处理方法,建立了基于温度、体积质量影响下的基质含水率标定模型。试验表明,经标定后,EC-5电介质型土壤水分传感器的测定含水率与实际含水率之间有较好的线性关系（R2＞0.9791）,且最大误差小于13%,因此,EC-5电介质型土壤水分传感器经标定后可作为基质的快速检测设备。     

基于虚拟仪器和神经网络的禽蛋检测系统设计

文针对现有禽蛋无损检测方法系统集成度不高,操作界面易用性差,测量误差大、试验效率低等不足,研制了基于Lab Windows/CVI的多传感器融合的禽蛋无损检测虚拟仪器品质分级系统。该系统以Lab Windows/CVI软件为设计操作平台,以MATLAB神经网络的分析算法为分析模块核心,充分结合计算机视觉检测和声学检测方法的优点,在无损检测的信息采集和处理层面实现了多传感器融合。系统通过系统静态分级测试,系统动态分级测试和系统连续动态测试等3种测试,测试结果表明该系统界面易用性好,在快速运行（27个样品/min）的情况下具有较好的准确度 (系统连续动态测试准确率大于90%),和漏检率（最高速情况下小于3%）。     

基于电子鼻的鱼粉中挥发性盐基氮检测模型比较

挥发性盐基氮（TVB-N）是表征鱼粉新鲜度的主要指标之一,为了探讨基于电子鼻系统检测鱼粉新鲜度的可行性,研制了检测鱼粉中TVB-N质量分数的电子鼻测量系统。该系统主要由氧化锡气敏传感器阵列、便携式数据采集设备和基于LabVIEW的采集程序组成。利用该系统对不同TVB-N质量分数的鱼粉样本进行气味信号采集,同时对鱼粉样本中的TVB-N的质量分数采用半微量凯式定氮法进行检测,利用2σ准则对传感器响应值进行数据剔除处理,建立了鱼粉中TVB-N质量分数的主成分分析（PCA）、多元线性回归（MLR）、BP神经网络模型,并用预测样本对模型进行验证。试验结果为：3种模型TVB-N质量分数预测值与实测值之间的决定系数R2、预测标准误差SEP、最大相对误差RE-max及平均相对误差RE-mean分别为0.48、10.25、13.62%、6.06%;0.59、9.14、13.91%、5.57%;0.94、3.64、6.30%、1.88%。BP神经网络效果最好,多元线性回归次之,主成分分析最差。研究结果表明,利用电子鼻技术可以有效对鱼粉中TVB-N质量分数进行检测。     

电子鼻在饮料识别中的应用研究

为解决传统的饮料检测所采用的理化分析方法烦琐而实时性差的问题，研制了一套能够实时、准确地检测饮料散发气味的电子鼻系统。该系统主要由气敏传感器阵列和数据处理软件组成，并采用氮气作为载气以减少测试环境因素的影响。为了提高信噪比，从每个传感器与气体反应曲线中提取了4个特征值，然后用主成分分析法和BP神经网络对样本特征值进行处理。识别结果表明，这种检测方法快速、准确，识别正确率高达95.2%。     

基于NO_2~-显色反应的抗湿性喷雾雾滴密度和大小的检测体系

喷雾质量在一定程度上影响着"农药有效利用率"。喷雾雾滴密度和大小是影响喷雾质量的2个重要参数。针对目前应用最多的喷雾雾滴测量方法——水敏纸法,水敏纸存在抗湿性能差的缺点,该研究在保证原有使用性能的同时,设计制作一种适合在潮湿环境中使用的喷雾雾滴密度和大小的检测体系。该检测体系由检测卡和检测液两部分组成。检测液中含有能与检测卡反应的NO2-,综合考虑安全性和检测卡使用性能,检测液中Na NO2浓度应尽量接近但不能超过150 mg/L,该文下述试验采用Na NO2质量浓度125 mg/L。研究对检测卡的扩散均匀性和不同卡之间的平行性进行了探究,结果显示在同一检测卡上的相对标准偏差小于等于5.37%,在随机3张检测卡之间的相对标准偏差小于等于12.66%,结果表明该检测卡的均匀性和平行性较好;雾滴实际直径与斑点直径的拟合方程对于该方法制作的检测卡检测雾滴大小时具有较好的通用性;并与市售水敏纸进行检测准确性比较,结果显示在3种不同喷雾压力下,该检测卡检测结果与水敏纸基本相同,且与市售水敏纸同时进行抗湿性检验,结果显示本检测系统的检测卡具有较好的抗湿性能。因此,该文设计的喷雾雾滴密度和大小的检测体系在干燥与潮湿环境中均能良好使用。     

电子鼻与电子舌在食品检测中的应用研究进展

随着嗅觉与味觉传感器技术的发展，电子鼻与电子舌技术在食品检测中得到了不断研究与应用。电子鼻由气敏传感器、信号处理和模式识别系统等功能器件组成。电子舌是用类脂膜作为味觉传感器，以类似人的味觉感受方式检测味觉物质。着重阐述了电子鼻与电子舌技术的结构组成，重点介绍了其在食品新鲜度检测、果蔬成熟度评价及饮料、酒类识别等轻工业中的应用现状与发展趋势，并指出了这些信息新技术实现过程中所需要解决的问题。     

秸秆对厨余垃圾堆肥臭气和渗滤液减排的影响

厨余垃圾单独堆肥会产生大量渗滤液及臭气物质,严重影响环境质量。该试验以玉米秸秆作为添加材料,按质量比（湿基）为1∶3添加到厨余垃圾中进行堆肥试验,并以厨余垃圾单独堆肥为对照,对比分析了2个堆肥处理的腐熟度变化、主要臭气物质及渗滤液的排放规律。研究结果表明：从温度、pH值、电导率（EC）、固相C/N和发芽率指数（GI）来看,添加秸秆的堆肥处理其腐熟度明显优于厨余垃圾单独堆肥处理,且添加秸秆后,可有效稀释厨余垃圾堆肥产品的盐分含量;2个堆肥处理的臭气物质浓度分析表明：添加秸秆的厨余堆肥处理NH3的平均排放浓度比厨余垃圾单独堆肥提高了3.3%,而甲硫醚、硫化氢和甲硫醇的平均排放浓度分别降低了62.3%,67.9%和49.6%;厨余垃圾单独堆肥过程中渗滤液的产生量占堆肥原料质量的32.6%（湿基）,添加秸秆的处理在堆肥过程中不产生渗滤液。因此,玉米秸秆在提高厨余垃圾堆肥腐熟度、控制渗滤液和臭气物质排放方面具有显著的促进作用。     

基于毕渥数的果蔬阶段降湿热风干燥特性

为了揭示阶段降湿热风干燥技术的适用性,该研究在干燥温度60℃、风速1.0 m/s 时,研究了不同厚度胡萝卜片（6、12、18 mm）和龙眼物料在阶段降湿（第1阶段相对湿度（Relative Humidity,RH）50%保持30 min;第2阶段RH 20%至结束）和连续排湿（RH<15%）干燥条件下的干燥特性,传热毕渥数（heat transfer Biot,Bih）和传质毕渥数（mass transfer Biot,Bim）、水分有效扩散系数（effective moisture diffusion coefficient, Deff）、色泽、复水比及能耗值。研究表明：对于厚度为6 mm的胡萝卜片和龙眼物料,相对于阶段降湿,连续排湿有助于提高干燥效率;对于12或18 mm的胡萝卜片,阶段降湿能够提高Deff。6、12和18 mm的胡萝卜片在干燥过程中的Bih分别为0.582 7、1.165 5和1.748 2。6 mm时Bih<1,内部扩散的水分能够及时迁移至表面,维持较低RH有助于加快干燥速率。12或18 mm时Bih>1,物料表面和内部存在着较大的水分和温度梯度,此时需要采用阶段降湿干燥方式。不同厚度胡萝卜片干燥过程中的Bim在0.156 8～0.223 0之间;连续排湿和阶段降湿干燥条件下,龙眼Bim分别为0.110 3和0.084 3。这表明,水分由果肉内部迁移至果肉表面的传质阻力较小,干燥过程中果肉收缩、坚硬的外壳及外界较高RH使得水分迁移产生较大阻力。不同厚度胡萝卜片Bim>0.1,表明物料内部至表面存在较大的水分梯度,应采用高RH以减小表面水分蒸发速率,同时升高物料温度。对于6 mm胡萝卜和龙眼物料,连续排湿干燥条件下色泽较好,复水比高且能耗低;而对于12 或18 mm的胡萝卜片,阶段降湿干燥条件下具有较好的色泽,较高的复水比及较低的能耗。综上,阶段降湿干燥过程中,Bih>1且Bim>0.1时,说明阶段降湿干燥适用于此物料的干燥,否则宜采用连续排湿干燥方式。该研究可为果蔬热风干燥过程中合适的RH调控方式筛选提供理论依据和技术支持。     

相对湿度对胡萝卜热风干燥过程中水分迁移和蒸发的影响

为揭示相对湿度对胡萝卜热风干燥过程中内部水分迁移和表面水分蒸发的影响,以及物料表面结壳的成因,该研究在干燥温度60℃、风速3.0 m/s时,研究了恒定相对湿度（relative humidity,RH）(20%、30%、40%和50%)、第一阶RH 50%保持不同时间（10、30、60和90 min）而后降为20%,以及基于物料温度自动控制相对湿度干燥条件下的内部水分迁移量（D）、表面水分蒸发量（E）、表面水分累积量（Q）、物料微观结构和复水率。结果表明,恒定RH干燥条件下,D随干燥时间逐渐增大而后趋于稳定,E随干燥时间逐渐增大而后降低。RH越高,物料升温速率越快,D越大;RH越低,E越大。RH为20%、30%和40%时,Q=0的时间分别为1.11、1.36和1.70h,并在此时刻之后物料表面出现明显结壳现象,且RH越大,出现结壳时机越晚;RH为50%时未出现Q<0,可能未出现明显的结壳现象。Q>0时,干燥速率与Q值变化趋势一致;Q<0时,对应干燥速率减小。RH为50%保持30 min后降为20%时,Q=0的时间为1.39 h,相对于RH 20%的干燥条件能够提高物料...     

干燥介质相对湿度对胡萝卜片热风干燥特性的影响

为了探究相对湿度和阶段降湿对热风干燥过程的影响,该文在干燥温度60℃、风速3.0 m/s条件下,研究了相对湿度(20%、30%、40%、50%)及第一阶段相对湿度50%保持不同时间(10、30、60、90 min),第二阶段相对湿度20%下,胡萝卜片的干燥特性和温度变化规律;利用Weibull分布函数对干燥曲线进行拟合并分析干燥过程,结合尺度参数估算水分有效扩散系数;基于复水比、色泽、干燥时间和能耗对不同相对湿度条件下的干燥过程进行评价。研究结果表明:相对湿度保持恒定条件下,干燥速率先上升后下降,且相对湿度越低干燥速率越大。降低相对湿度有利于缩短干燥时间,热风相对湿度20%比50%条件下干燥时间缩短了27.6%;分段降湿干燥条件下,热风相对湿度50%保持30min后降低为20%,其干燥时间比相对湿度恒定为20%条件下缩短了18.5%,干燥过程出现2个升速阶段;Weibull分布函数可以很好地描述胡萝卜恒定湿度和阶段降湿干燥过程。尺度参数α范围在1.864~3.635 h之间,形状参数β值在1.296~1.713之间,水分有效扩散系数在1.17×10-9~2.92×10-9 m2/s之间。对绿红值、复水率、能耗和干燥时间进行综合评价显示,热风相对湿度50%保持30 min干燥条件下绿红值最高为41.4,能耗相比于恒定相对湿度20%条件下减少了6.0%,复水比较高为3.81,综合评分较高为0.91。该文揭示了干燥介质相对湿度对胡萝卜片干燥特性的影响规律,对于优化干燥介质湿度控制策略以提高干燥速率和品质,降低干燥能耗提供了科学依据和技术支持。     

黄淮冬麦区气象因子与小麦晚霜冻害关系研究——以商丘市为例

基于1956-2015年商丘市气象数据和霜冻害资料,研究黄淮冬麦区商丘市气象因子与霜冻害的关系,以及气温、地温、相对湿度、风速与草面温度的偏相关和多元线性回归关系。结果表明:随着全球气温变暖,商丘市冬春季积温以4.35℃·d·a~(-1)的速率逐年增加;晚霜冻害除受冷空气活动影响外,与前期积温和降水量密切相关,冬春季积温偏高或降水量偏少的情况下易发生晚霜冻害;随着小麦幼穗的发育,其对低温的敏感度增加,且可引起霜冻害的最低温度有逐渐升高的趋势;气温、地表温度、平均相对湿度、平均风速与草面温度呈极显著相关(P0.01),偏相关系数的大小表现为地表温度气温平均相对湿度平均风速,可见,除气温、地表温度外,平均相对湿度、平均风速也对霜冻害的发生及轻重程度起关键作用;各因子与草面温度可用模型表述为Y=0.558ST+0.482AT+0.087RH+1.304WS-12.704,经检验,线性回归方程成立,可通过该模型对草面温度进行监测,并为未安装草面温度传感器的地区提供可靠的冻害评估结果。     

甘肃省参考作物蒸散量时空变异驱动因子分析

基于甘肃省29个气象站点1984-2019年逐日气象资料,分析ET₀时空变化规律,结合主成分分析、聚类分析、灰色关联度、通径分析、敏感性分析等多种定性与定量分析方法,揭示ET₀与气候因子间的内在关系,并探明甘肃省ET₀对各气候因子敏感性及贡献大小。结果表明：近36a甘肃省ET₀整体呈现显著(α=0.05)上升趋势,并于1998年发生突变。研究期内ET₀空间分布呈现由东南向西北递增的趋势,甘南高原小,河西平原大,高值区ET₀在1049.3～1260.9mm区间变化。主成分分析表明温度、湿度和辐射对ET₀的影响较大,风速影响相对较小,聚类分析及灰色关联度分析结果显示,日最高温度T_max、相对湿度RH、风速u、降水量P、日照时数n为5个关键气候因子,T_max是最主要因素,P作用最小。ET₀对气候因子敏感性存在差异,对RH最为敏感,且T_max、n、u起正向作用,RH起反向作用,RH、T_max、n、u贡献率分别为3.79%、7.22%、-0.42%和3.70%。近36a甘肃省ET₀呈现增大趋势是由于RH、n减少和T升高、u增大共同作用的结果,T升高是造成ET₀增加的主要原因。研究成果为该地区科学配置灌溉用水,高效开发利用水资源,揭示气候变化条件下水文循环−蒸散发环节的响应机理提供科学依据,同时,多种方法探索性结合运用为ET₀变化驱动因子分析提供了新的思路。     

恒温下相对湿度对果蔬热风干燥特性和品质的影响及调控

相对湿度作为干燥介质的重要参数，对干燥热质传质过程和干燥品质具有显著影响。但由于相对湿度对干燥过程的影响机理及优化调控机制尚不明确，导致相对湿度的调控方式多依靠经验，造成干燥效率低、品质差、能耗高等问题。对于传质过程，降低相对湿度能够增大对流传质系数，加快物料表面水分蒸发；而对于传热过程，升高相对湿度能够增大对流传热系数，加快物料升温速率。相对湿度较高时，物料升温速率快，内部水分迁移量增大，但表面水分蒸发量较小；而当相对湿度较低时，物料升温速率较慢，内部水分迁移量较小，但表面水分蒸发量较大。相对传热和传质过程的影响此消彼长，互相耦合。高相对湿度主要体现为对传热过程的影响，低相对湿度主要体现为对传质过程的影响。高相对湿度能够抑制物料表面的结壳，并能够提高复水性，降低收缩率。阶段降湿及多阶段降湿干燥方式下物料表面形成和保持了蜂窝状多孔结构，能够提高干燥效率和品质。基于监测物料温度的相对湿度调控方式被验证为较忧的相对湿度控制方式。阶段降湿干燥方式适用性的实质为：干燥过程中所体现出的对流传热热阻和内部导热热阻的相对大小，及对流传质阻力和内部传质阻力的相对大小，不同干燥条件和物料种类、厚度会影响以上传热传质阻力的大小，从而呈现出不同适应性的结果。当阶段降湿干燥过程中传热毕渥数>1且传热毕渥数>0.1时，说明阶段降湿干燥过程适用于此物料的干燥。该文综合论述了相对湿度对果蔬热风干燥过程中热质传递及干燥品质的影响，优化调控策略及适用性范围4个方面内容，明确了果蔬热风干燥过程中相对湿度的影响机理，为相对湿度的优化调控提供理论依据和技术支持。     

Laboratory study of SO2 dry deposition on limestone and marble: Effects of humidity and surface variables

The dry deposition of gaseous air pollutants on stone and other materials is influenced by atmospheric processes and the chemical characteristics of the deposited gas species and of the specific receptor material. Previous studies have shown that relative humidity, surface moisture, and acid buffering capability of the receptor surface are very important factors. To better quantify this behavior, a special recirculating wind tunnel/environmental chamber was constructed, in which wind speed, turbulence, air temperature, relative humidity, and concentrations of several pollutants (SO₂, O₃, nitrogen oxides) can be held constant. An airfoil sample holder holds up to eight stone samples (3.8 cm in diameter and 1 cm thick) in nearly identical exposure conditions. SO₂ deposition on limestone was found to increase exponentially with increasing relative humidity (RH). Marble behaves similarly, but with a much lower deposition rate. Trends indicate there is little deposition below 20% RH on clean limestone and below 60% RH on clean marble. This large difference is due to the limestone's greater porosity, surface roughness, and effective surface area. These results indicate surface variables generally limit SO₂ deposition below about 70% RH on limestone and below at least 95% RH on marble. Aerodynamic variables generally limit deposition at higher relative humidity or when the surface is wet.     

Drying temperature and relative humidity effects on wheat gluten film properties

The mechanical and physical properties of glycerol-plasticized wheat gluten films dried at different temperatures (20, 50, and 80 degrees C) and relative humidities (35 and 70% RH) were investigated. Dispersion of wheat gluten was prepared at pH 11 in aqueous solution. Films were obtained by casting the wheat gluten suspension, followed by solvent evaporation in a temperature and relative humidity controlled chamber. Decreasing relative humidity altered most of the mechanical properties. At 35% RH, tensile strength increased when drying temperature increased. However, at 70% RH, tensile strength decreased when temperature increased. Thickness of the films decreased by increasing temperature. Hypothetical coating strength increased with increasing drying temperature at 35% RH. However, at 70% RH, a maximum value was observed at 50 degrees C. Films produced at 80 degrees C exhibited low solubility in aqueous solution. Addition of 1.5% (w/v) sodium dodecyl sulfate increased solubility of all of the films except the film dried at 50 degrees C and 70% RH. Overall, drying temperature and relative humidity affected mechanical and physical properties of the wheat gluten films. However, the effect of drying temperature was more pronounced than the effect of relative humidity.     

干雾湿度控制系统的组建及果蔬贮藏保鲜应用试验

为了实现果蔬贮藏所需环境恒定高湿度的精准自动控制,该文作者以净化水和压缩空气为原料,采用特殊的雾化器、湿度传感器及微电脑控制终端等组件,设计组建了干雾湿度控制系统,可喷发2~10μm的水雾离子均匀扩散到环境空气中,提供90%~98%的精确高湿度。加湿性能及加湿效果测试证明该系统可有效实现果蔬贮藏库内恒定湿度的精准自动控制。果蔬贮藏保鲜应用试验表明,干雾湿度控制系统可有效防止未包装果蔬在贮藏过程中的失水失质量,延长其贮藏保鲜期1倍以上。作为采后果蔬贮运保鲜加湿的技术,干雾湿度控制系统具有低温下高湿度不会凝露滴水,库内呈"干爽"状态,节能环保,节约劳动力等优点,可替代采用聚乙烯薄或袋的保湿保鲜方法。     

黄河流域甘肃段地表干湿时空变化及驱动因子分析

为了探究气候变化影响下地表干湿时空变化及驱动因子,基于黄河流域甘肃段15个气象站点资料,分析了不同时间尺度SWI(地表湿润指数)的时空变化规律,采用灰色关联度法、敏感系数法和贡献特征分析定量化研究了各气象因子与SWI的变化关系。结果表明：SWI整体呈微弱上升变化,气候呈半湿润—半干旱—半湿润变化。四季由湿到干分别为夏、秋、春、冬,主要干湿气候类型依次为半湿润、半湿润、半干旱、干旱。1980s—2010s经历了湿—干—湿的变化过程。各气象因子敏感程度由高到低为P(降水量)、u(风速)、T(平均气温)、T_max(日最高气温)、n(日照时数)、T_min(日最低气温)、RH(相对湿度)。引发SWI变化的贡献大小排序为T_min,P,T,T_max,u,RH,n,其中T_min,P,u,n促使SWI增大,T,T_max,RH促使SWI降低,流域多年SWI微弱增大是T_min升高、P增大、u增加、n减少和T升高、T_max升高、RH降低...