近红外光谱法预测粗皮桉木材的化学成分质量分数

采用近红外光谱法对粗皮桉木材中化学成分质量分数进行快速预测。用常规湿化学方法测定了粗皮桉木材样品的化学成分质量分数,结合近红外光谱仪采集相应的光谱,对原始光谱进行二阶导数预处理后,用偏最小二乘法建立相应的模型并对其进行外部验证。结果表明:粗皮桉木材综纤维素校正模型的相关系数为0.96,预测模型的相关系数为0.92,RPD为2.30。木质素校正模型的相关系数为0.91,预测模型相关系数为0.88,RPD为2.11。利用近红外光谱分析方法可以快速预测粗皮桉木材中综纤维素和木质素质量分数。     

3种无损检测方法评估巨尾桉木材抗弯和抗压强度性质

为探讨不同无损检测方法评估木材强度性质的可行性及可靠性,该文分别运用纵向基频振动、超声波和应力波3种无损检测方法,对由广西东门林场采集的34株14年生巨尾桉人工林加工的191个无疵小试样进行了抗弯和抗压强度性质预测。首先采用3种无损检测设备获得无疵小试样的动态弹性模量,然后进行抗弯弹性模量（MOE）、抗弯强度（MOR）和顺纹抗压强度（σc）的测定,并分析3种无损检测结果与木材强度性质的关系。结果表明:纵向基频振动法、超声波法和应力波法获得的动态弹性模量Efr、Eus和Esw与静态MOE的相关系数分别为0.816 6、0.788 9和0.634 7,均在0.001水平上显著相关;与MOR的相关系数分别为0.694 0、0.683 0和0.567 3,均在0.001水平上显著相关;与σc的相关系数分别为0.810 3、0.809 3和0.648 9,均在0.001水平上显著相关;其中应力波法测得的动态弹性模量Esw与木材强度性质的相关系数均为最低。可见,纵向基频振动法和超声波法能够比较精准地预测国标无疵小试样的MOE、MOR和σc,但应力波方法对无疵小试样进行测定时具有一定局限性。      

近红外漫反射无损检测蓝莓硬度的研究

为建立近红外漫反射光谱检测蓝莓硬度的数学模型,分别采用质构仪质地多面分析(TPA)和穿刺两种方法,在近红外全波长范围400~2 500 nm扫描蓝莓后,比较不同的光谱预处理方法对模型的影响,并使用最优模型对未知的40个样品进行预测,验证了模型的准确性和稳定性。结果表明,TPA测定的果肉硬度其预测相关系数(R2p)为0.875 2,预测标准误差(SEP)为0.251,相对分析误差(RPD)为2.82;穿刺测定的最大硬度R2p为0.717 8,SEP为0.024,RPD为2.10。因此,试验建立的模型较稳定,能满足实际应用的需求,表明近红外漫反射技术对蓝莓果实硬度的快速无损检测具有可行性。     

基于可见/近红外光谱西葫芦硬度的无损检测模型的建立

利用近红外光谱(350～2 500 nm)系统采集180个西葫芦样本的光谱数据,运用多种预处理方法对原始光谱数据进行处理,建立西葫芦果肉硬度的PCR、SMLR和PLSR预测模型;并通过对不同的建模模型进行分析,对西葫芦硬度进行快速检测,实现可见/近红外光谱技术对西葫芦的硬度品质在线无损检测。结果表明,经过卷积平滑法和标准正态变换(S-G+SNV)处理建立的PLSR硬度预测模型效果最好,校正集相关系数为0.979,预测集相关系数为0.976;验证模型结果预测相关系数为0.886,预测均方根误差为0.126。运用可见/近红外光谱技术对西葫芦硬度指标的预测研究具有可行性,研究结果可为今后在线快速无损检测果蔬硬度提供理论依据。     

应用近红外光谱分析对竹材力学强度的预测

使用900～1 700 nm近红外光谱分析仪对展平竹进行多点采样,随后利用深度置信网络(DBN)与局部支持向量回归(LSVR)进行训练,建立DBN＿LSVR预测模型来预测单元材料的力学性能。采集到的光谱数据经过S-G滤波,完成了数据平滑,去除了大部分噪声。DBN-LSVR预测模型的竹材断裂模量(MOR)和弹性模量(MOE)的均方根误差分别为716.23、17.54,平均绝对误差分别为524.40、16.82。将预测误差与BP、DBN、LSVR模型预测误差比较,DBN＿LSVR模型的预测误差最小。基于DBN＿LSVR的MOR和MOE预测模型的相关系数分别为0.85和0.80。提出的方法可以有效地对展平竹力学强度进行无损分析,缩短了判别竹材物理性能的时间和成本。     

基于改进偏最小二乘法的甜椒可溶性固形物和总酸的近红外光谱检测

以黄色甜椒为研究对象,利用改进偏最小二乘法(MPLS)建立其近红外漫反射光谱无损检测可溶性固形物(SSC)和总酸含量的数学模型。在400~2 500 nm以及400~980 nm+1 108~1 900 nm 2个波长范围内分别建立了甜椒的SSC和总酸质量分数的定标MPLS模型,并用最优模型进行预测。结果表明,最优的预处理是在400~980 nm+1 108~1 900 nm下建立的模型,SSC采用SNV处理的定标模型较好,交互验证相关系数(RCV)、交互验证标准误差(SECV)分别为0.926 9和0.186 2,预测集的相关系数RP和预测标准误差(SEP)分别为0.924 8和0.158 9;总酸则是采用None处理的模型较好,交互验证相关系数(RCV)、交互验证标准误差(SECV)分别为0.868 0和0.012 5,预测集的相关系数RP预测标准误差(SEP)分别为0.903 8和0.011 1。试验结果说明,基于改进偏最小二乘法对甜椒鲜果SSC和总酸含量的近红外漫反射快速无损检测是可行的,近红外光谱与SSC和总酸含量呈显著相关性。     

滑皮金桔糖度的近红外光谱无损检测技术

[目的]采用近红外光谱技术对滑皮金桔的糖度开展无损检测技术研究,为今后实现滑皮金桔在线糖度品质分级分选提供参考依据.[方法]以NIR Magic 1100型便携式果品近红外光谱分析仪为主要研究设备,对采集的滑皮金桔光谱分别进行S-G卷积平滑(SG-smooth)、标准正态变量变换(SNV)和多元散射校正(MSC)处理,结合偏最小二乘法建立滑皮金桔糖度预测模型并进行验证.[结果]建模的最佳光谱波段为720~920 nm;光谱采用SG-smooth处理后建立模型的校正集相关系数为0.9531,校正集均方根误差为0.6436,相对分析误差为3.55,均优于采用SNV和MSC处理建立的模型效果.对预测模型进行验证显示,糖度预测值与实际值的相关系数为0.9582,均方根误差为0.5187,相对分析误差为3.24.[结论]采用近红外光谱快速检测滑皮金桔糖度可行,建立的预测模型稳定性好、精度较高,可为滑皮金桔在线分选及无损检测设备的开发提供技术参考.     

近红外光谱法快速测量平菇菌丝总蛋白含量（英文）

该文以平菇平板培养菌丝总蛋白含量为指标,在1 000-1 799 nm近红外光谱区域采集光谱信息,采用化学计量学法建立菌株各参数的偏最小二乘法(PLS)定量预测模型。结果表明:最佳光谱预处理方法为SavitzkyGolay平滑+Savitzky-Golay导数+多元散射校正(MSC)+均值中心化,所建定量模型的校正集相关系数、校正标准差(SEC)、验证集相关系数、预测标准差(SEP)、主因子数、SEP/SEC均在合理范围,模型真实值与预测值的相关系数为0.672 63,模型可靠性、稳健性和预测效果较好,可用于菌丝蛋白质含量检测。     

基于近红外技术的落叶松木材密度预测模型

运用近红外光谱对落叶松(Larix gemelinii Rupr)样品密度进行了研究,分别运用偏最小二乘法及主成分回归建立预测模型,并用建立的模型分别对每一个样品进行了预测。基于偏最小二乘法的校正模型及验证模型相关系数分别为0.964和0.918,校正标准误差及预测标准误差分别为0.016和0.021,模型预测值与实测值决定系数为0.93;主成分回归模型中,校正模型及验证模型相关系数分别为0.954和0.911,校正标准误差及预测标准误差分别为0.017和0.023,模型预测值与实测值决定系数为0.91。研究表明:基于主成分回归法与偏最小二乘法的近红外光谱分析建模,都可以实现对落叶松木材密度的有效预测,但相比较而言,偏最小二乘法略优于主成分回归法,所建立的模型对落叶松木材密度预测更加准确可靠。     

近红外光谱法快速测量平菇菌丝总蛋白含量

本文以平菇平板培养菌丝总蛋白含量为指标,在1 000~1 799 nm近红外光谱区域采集光谱信息,采用化学计量学法建立菌株各参数的偏最小二乘法(PLS)定量预测模型。结果表明:最佳光谱预处理方法为Savitzky-Golay平滑+Savitzky-Golay导数+多元散射校正(MSC)+均值中心化,所建定量模型的校正集相关系数、校正标准差(SEC)、验证集相关系数、预测标准差(SEP)、主因子数、SEP/SEC均在合理范围,模型真实值与预测值的相关系数为0.67263,模型可靠性、稳健性和预测效果较好,可用于菌丝蛋白质含量检测。     

火炬松木材的抗弯弹性模量和抗弯强度的变异

10年生速生材火炬松的 2 8个家系间 ,木材的抗弯弹性模量 (MOE)和抗弯强度 (MOR)分别在 0 .0 0 1显著性水平和 0 .0 1显著性水平下差异显著 .整体上 ,2 8个家系的MOE ,MOR的个体变异大部分大于家系间的变异 ,因此火炬松材质改良在家系基础上进行个体改良效果会更好 .其中 17,37,5 1等 3个家系为抗弯性能较好的优树家系 .2 8个家系的MOE和MOR存在线性相关 ,相关系数为r=0 .5 74.MOE和MOR分别与气干密度达到 0 .0 5和 0 .0 1显著性相关水平     

结构用重组竹抗弯力学性能

通过对180个重组竹抗弯试件的测试,研究了重组竹的抗弯强度、抗弯弹性模量、荷载-位移曲线、破坏现象和概率分布,并将重组竹抗弯性能与3种典型竹、木结构材进行对比。结果表明,重组竹的抗弯试件经历了弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段等3个阶段;重组竹的抗弯强度和抗弯弹性模量的概率分布均服从正态分布;参照中国木材强度设计值计算方法,确定了重组竹抗弯强度和抗弯弹性模量的设计值指标,其设计值指标均显著大于其他3种材料。     

竹片质量对竹帘胶合板静曲强度与弹性模量的影响

采用不同质量的竹片（竹篾）,按产品特定的结构与工艺要求,制造用于车箱底板的32．0mm竹帘胶合板。通过对其纵向静曲强度与弹性模量的测试与分析,研究制造车箱底板用的竹片（竹篾）的质量优化方案。结果表明：①竹片厚度误差、不规则弯曲程度越小,表面质量越好,缺陷越少,产品的纵向静曲强度与弹性模量越高;②厚度误差小于0．2mm的A类竹片制成的竹帘胶合板,其静曲强度与弹性模量达到较高值,分别为124．5MPa和7468．3MPa;④竹片厚度误差与表面质量对竹帘胶合板强度影响显著,竹片质量较好的A类竹片制成的竹帘胶合板的静曲强度为竹片质量一般的E粪竹片制成的竹帘胶合板静曲强度的3倍,弹性模量则提高了45％。图13表3参12     

大花序桉木材抗弯弹性模量变异研究

用伐倒木取样,按国家标准制作试件,采用SANS型微机控制电子万能试验机测定木材抗弯弹性模量(Modu-lus of elasticity,MOE),研究了18年生大花序桉Eucalyptus cloeziana 11个种源木材MOE在种源间、单株间、树干高度上的变异情况.结果表明,大花序桉部分种源间、株间和高度间的木材MOE均有显著差异,B47种源的木材MOE最大,为26.71 GPa;12195号种源的最小,为23.50 GPa,并显著小于B47、D47和17008号这3个种源.11个种源中有7个种源的株间木材MOE差异达显著水平.各种源内树干高度间的木材MOE只有2个种源的高度间差异显著;各种源木材MOE沿树干高度的变化趋势有2种:有7个种源随树干高度的增加而增大,另4个种源沿树干高度呈先上升后下降的趋势.     

基于近红外光谱技术的杉木总酚含量模型构建与应用

【目的】木样总酚含量化学测定耗时长、过程复杂,建立杉木木样总酚含量的快速无损检测模型,对实现木材无损检测及木材腐朽预测具有重要意义。【方法】试验以114个杉木（Cunninghamia lanceolata）木样为研究对象,用福林酚法测定样品总酚含量,利用MPA傅立叶变换光谱仪对杉木木材进行漫反射光谱数据采集。将木样分为校正集和验证集,通过不同光谱预处理方法和建模方法建立总酚的定量模型,选择出最优模型并用验证集对其进行验证。【结果】测定的114个杉木木样中总酚含量变异幅度大,可用于构建近红外模型。对114个杉木木样进行近红外光谱扫描,得出建模光谱范围为9403.9~7498.4 cm-1、6102.1~5446.4 cm-1及4605.5~4242.9 cm-1。对杉木木样的近红外光谱进行预处理,得出最优组合:标准正态变量转换法（SNV）和一阶导数,采用偏最小二乘回归法（PLS）建立模型最优。校正集和交叉验证集的决定系数分别是0.8679和0.7549;校正均方根误差（RMSEE）和交叉验证均方根误差（RMSECV）分别为0.448和0.586,数值均较小且接近,说明模型具有很好稳定性;预测均方根误差（RMSEP）和相对标准偏差（RPD）分别为0.521和2.16,说明模型可进行定量分析。【结论】采用近红外光谱技术检测杉木总酚含量可行,能为木材化学成分快速测定提供一种有效、无损方法。受拟合规则影响,构建的模型虽然不能用于精确定量测定,仍可应用于日常科研和生产检测,在木材材质预测及良种选育等方面具有广阔应用前景。     

薄板类木质材料弹性模量的动态测定

传统的材料弹性模量测定方法都是对材料试件进行静态变形试验,测定过程复杂、消耗时间长。本文以快速测量薄板类木质材料弹性模量为目标,探讨了一种基于悬臂梁自由振动原理的动态无损快速测定方法,研制出1台测量装置样机。首先用垂直悬臂夹持薄板木质材料试件上端,然后对其自由端施加1个初始变形,使其自由振动起来。采集试件振动信号,分析计算出振动的第一阶固有频率和振幅对数减缩,进而计算出试件的动态性能。测定效果表明:测量装置样机达到了研发目的,能快速测量试件的动态弹性模量。     

应力波技术检测古建筑木构件残余弹性模量的初步研究

采用无损检测技术对古建筑木结构安全进行定量评价,对古建筑木结构维修和保护具有重要的现实意义。采用应力波测定仪FAKOPP对塔尔寺大金瓦殿的脊檩、檩、梁、承椽檩、房椽等五种木构件的动弹性模量进行了测定,结果表明:应力波无损检测可以有效的测定残余木构件的力学强度,不同种类木构件弹性模量保持率与其承重作用大小相关。     

人工林赤松幼龄材与成熟材力学性质的比较

根据人工林赤松Pinus densiflora木材的管胞长度、微纤丝角、管胞长宽比、基本密度、晚材率及生长轮宽度等材性指标的测试数据,采用最优分割法划分出人工林赤松的幼龄材与成熟材的界限,分析了人工林赤松幼龄材与成熟材力学性质差异的表现.结果表明:赤松的幼龄期为小于12 a,抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度和弦向横纹抗压强度等指标成熟材高于幼龄材,径向横纹抗压强度、弦面抗剪强度、径面抗剪强度、弦向抗劈强度和径向抗劈强度等项指标幼龄材高于成熟材.其中,抗弯强度、抗弯弹性模量、径向横纹抗压强度和弦面抗剪强度差异达0.01显著水平,顺纹抗拉强度差异达0.05显著水平.图1表6参6     

休眠期树枝抗弯弹性模量的模型分析

利用在回归方程中加入虚拟变量的方法分析休眠期常绿乔木和落叶乔木的枝龄、含水率、密度等对抗弯弹性 模量的影响。以2012 年12 月从北京鹫峰国家森林公园采集的休眠期7 个树种(40 年的油松,30 年的侧柏,12 年 的臭椿,20 年的刺槐,30 年的栾树,40 年的白杜,35 年的元宝枫)的176 株新鲜树枝为研究对象。通过实验测得枝 龄、含水率、密度、抗弯弹性模量参数,枝龄通过数枝条法进行测量后,在实验室制作试件时再通过数年轮法进行复 测。含水率参照《木材含水率测定方法》标准GB/ T 19312009 中的规定获得。密度参照《木材密度测定方法》标 准GB/ T 19332009 中的规定获得,其中体积采取排水法测量树枝的体积。新鲜树枝的抗弯弹性模量参照《木材 抗弯弹性模量测定方法》标准GB/ T 1936.22009 中的规定,采用三点弯曲实验获得新鲜树枝的抗弯弹性模量。 通过用EViews7.0 对实验得到的休眠期176 株新鲜树枝的力学性能参数进行最小二乘回归研究发现,在初冬休眠 期,新鲜树枝的枝龄与抗弯弹性模量显著相关,随着枝龄的增加,新鲜树枝的抗弯弹性模量成曲线状下降;而新鲜 树枝的含水率与密度对抗弯弹性模量影响并不显著。新鲜树枝的树种对抗弯弹性模量的变化有较大影响。