海参捕捞装置导航中低成本陀螺仪的降噪研究与试验

针对MEMS陀螺仪输出信号中含有的随机漂移噪声造成海参捕捞装置惯性导航精度明显下降的问题,采用时间序列分析法和Kalman滤波算法,对MEMS陀螺仪随机漂移噪声的削减问题进行研究。以MEMS惯性测量单元的实测数据和三维电子罗盘测量的姿态角为样本,对本研究的低成本陀螺仪的降噪效果进行测试,试验结果表明:1)经过降噪处理后的陀螺仪随机漂移信号的方差比陀螺仪原始采样信号的方差降低1个数量级,显著改善了陀螺仪随机漂移数据的精密度;2)以高精度三维电子罗盘实测的姿态角作为参考基准,将降噪后的陀螺仪随机漂移数据导入捷联惯导姿态更新算法程序,在300s时间内,解算出的俯仰角、横滚角和航向角的均方根误差RMSE全部小于1°;与降噪前相比,相应的俯仰角、横滚角、航向角的RMSE分别降低了170.5、97.6和42.5倍,明显提高了惯性导航精度。     

Y型网式过滤器堵塞过程对有机肥浓度的响应研究

为研究水肥一体化设备中用于过滤有机肥的Y型网式过滤器的堵塞规律,对Y型网式过滤器在初始流量500 L/h、水源压力117.6 k Pa下,设置25、30、40、50 g/L共4种黄腐酸钾有机肥肥液质量浓度,进行了过滤器堵塞试验,分析了Y型网式过滤器的局部水头损失与单个滤孔滤网清洁度(单个滤孔有效过水断面面积与孔隙总面积比值) S/S0的关系,并利用XRD分析了过滤器内堵塞物质的成分。结果表明:肥液质量浓度对过滤器滤网清洁度影响显著,建议肥液质量浓度不超过40 g/L;过滤器局部水头损失在S/S0减小到10%后才逐渐开始增大,过滤器局部水头损失与滤网清洁度、肥液质量浓度有关,利用多项式拟合给出了过滤器滤网清洁度与肥液质量浓度、施肥持续时间的关系式及局部水头损失与肥液质量浓度、滤网清洁度的关系式;滤网堵塞物质主要成分为硫酸钙、草酸钙。本研究结果可为水肥一体化设备中过滤器的选择提供理论参考。     

基于自适应滤波算法的树木年轮测量方法

为提高树木年轮测量仪的测量精度,提出了一种自适应低通滤波算法对年轮测量仪的直流电机电流信号进行滤波处理。普通低通滤波算法滤波系数固定,当树木年轮宽度发生变化时,既可能保留了部分噪声信号,又可能滤去部分有效的树木年轮信号,因此降低了年轮测量仪的测量精度。自适应低通滤波算法的滤波系数可随滤波器输入值和输出值的变化自动进行调整,提高了噪声滤除效果,减少了有效信号损失。使用自主研发的年轮测量仪测量了大、中、小3种径阶的60个落叶松圆盘,记录直流电机原始电流信号,分别采用自适应低通滤波算法和普通低通滤波算法对原始电流进行滤波处理,根据滤波后的电流波形图,预估圆盘年龄,并计算2种滤波算法的年轮识别正确率。结果表明,自适应低通滤波器年轮识别正确率的平均值为89. 66%,普通低通滤波器年轮识别正确率的平均值为75. 84%;当平均年轮宽度变窄时,自适应低通滤波器的年轮识别正确率从95. 61%下降到82. 02%,下降了13. 59个百分点,而普通低通滤波器的年轮识别正确率从86. 37%下降到62. 30%,下降了24. 07个百分点。表明自适应低通滤波器年轮识别正确率高,自适应能力强,年轮识别精度稳定。     

饱和度及干密度对弱膨胀土土水特征曲线影响

采用滤纸法测量不同干密度下试样的总吸力与基质吸力,并绘制相应的土水特征曲线,分析饱和度与干密度对土水特征曲线的影响.实验结果表明:在饱和度一定时,总吸力与基质吸力均随干密度的增大而增大;随饱和度增大,不同干密度的总吸力差值和基质吸力差值逐渐减小;另外,试样的排水速率随饱和度的增大而减小,且干密度越大,排水速率越慢.在较低含水率时,试样的总吸力和基质吸力随干密度的增大而增大,随含水率的增大,干密度对总吸力和基质吸力的影响逐渐弱化.     

地源热泵水蓄能型植物工厂降温系统夏季运行特性

针对田间环境复杂、秸秆形态多样、秸秆覆盖率判断主观性影响过大、补贴面积测量耗时耗力等问题，该文开展了秸秆覆盖率率自动识别方法研究和监测设备研制。首先，提出利用时频变换进行秸秆识别，设计高通滤波器提取了图像的频域特征进行自适应分割。基于集成分类器利用已有的秸秆识别数据训练支持向量机分类器，对秸秆图像进行再识别和筛选。最后，设计多尺度占比滤波器，对识别图像中的噪声和空洞进行修补，生成适应多种情况的秸秆覆盖率识别算法。与北斗定位模块、无线通讯模块、摄像头、传感器、服务器等设备共同组成秸秆覆盖率识别系统。试验结果表明，设备的秸秆覆盖率识别误差为4.55%，平均单张图像耗时0.05 s。研究结果满足保护性耕作中的自动化监测要求，可为保护性耕作作业质量评测提供有效的技术支持。     

基于SPC563的DPF控制器底层软件开发

为了满足非道路柴油机国Ⅴ排放法规的要求,以意法半导体公司的SPC563芯片为控制器主芯片,开发用于柴油颗粒过滤器(diesel particulate filter,DPF)控制器的底层软件驱动程序,且AD转换功能、通信功能和掉电固化功能都采用模块化的底层软件开发模式。首先将脉冲宽度调制(pulse wide modulation,PWM)波生成函数封装为接口函数,然后将开发的控制器在发动机台架和整车进行试验。试验结果表明,本系统所开发的DPF控制器底层软件驱动程序能够精准控制DPF喷射阀的喷油量,满足国Ⅴ排放法规的要求。     

基于线性滤波法的单株林木抗风有限元模拟

风灾是林木发生破坏的主要原因之一,研究树木结构特征以及受力特点能够深入了解树木在受风荷载作用时各个部位的应力状态,确定其易发生破坏的区域,从而采取对应措施保证林木的安全稳定性。运用线性滤波法可以模拟实际状态下的脉动风模型;利用有限元技术可建立树木的有限元模型。结合两者可以模拟树木受动力风荷载作用的过程,并可计算树木各个部位的应力状态和位移等参数。模型搭建过程分为2个部分:风模拟,即运用线性滤波法编程计算得到随机的时程风场,再通过计算转换为脉动风荷载并施加于单株林木;树的模拟可根据单株树木各部分密度、弹性模量等与树高线性相关的假设,采用ANSYS中的参数化建模法(APDL)编程得到树木模型。最后编制宏文件,得到可以通过更改个别参数达到调节树模型以及脉动风场的命令流文件。在模型加载后,通过对所得到数据进行分析和比较,了解林木的抗风性能。在该模拟中,采用我国华北地区沿海防护林树种黑松为主要研究对象。通过模拟,了解单株黑松在脉动风荷载作用下的力学响应,得知材料的抗剪切性能决定其抗风能力大小,从而可采取相应措施如加固或对林木进行定期修剪,提升林木稳定性。      

沟槽滤棒压降影响因素的因子分析

[目的]深入研究沟槽滤棒特征参数及组成材料对滤棒压降的影响。[方法]选取常见的8种不同规格的沟槽滤棒及其主要组成材料为分析对象,采用相关性分析与因子分析,开展9个主要特征参数对沟槽滤棒压降的影响程度研究。[结果]试验表明,影响沟槽滤棒压降的特征参数间存在显著或极显著的相关性,相关系数矩阵中特征值大于1.0的前3个成分的累计贡献率达87.502%;由沟槽滤棒压降影响特征参数的旋转因子载荷矩阵得到3个公因子,总结定义后分别是:丝束总质量因子、单丝线密度/纤维素纸物理特性因子、沟槽特征参数因子。[结论]因子分析得出的公因子影响情况与实际沟槽滤棒生产检验过程中出现的情况基本吻合,进一步证实了沟槽滤棒特征参数对滤棒压降影响的准确性。     

Synthetic fibre as biological support in freshwater recirculating aquaculture systems (RAS)

The aim of this study was to evaluate the use of synthetic fibre as a biological support for the adhesion of nitrifying bacteria in an aquaculture recirculation system (RAS). It was developed from three assays over 120 days. In the first assay, the synthetic fibres used as biological support were introduced in tanks of biological filtration of the system for posterior respirometry analysis and scanning electron microscopy (SEM). Respirometry and SEM were performed 10 days after inoculation with nitrifying microorganisms. Water quality parameters were monitored daily, and the respirometry showed that the bacteria in this assay were consuming the following amounts of ammonium: concentrations [C1]35.369 mg NH₃/L, R² = 0.9912; [C2]51.628 mg NH₃/L, R² = 0.9883; [C3]79.494 mg NH₃/L, R² = 0.986; and [C4]215.225 mg NH₃L, R² = 0.9934. In the second assay, a 1920-L tank was stocked with 120 Nile tilapia, Oreochromis niloticus, with an initial weight 32.11 ± 7.6 g and a biomass of 3.8 kg. After 60 days, the tank and its contents were assessed to evaluate zootechnical parameters and physical–chemical parameters of water quality. From these results, a third assay was developed in which the biomass of fish was increased to challenge the recirculation system. The tank was stocked with 480 jundiá Rhamdia quelen (initial weight 11.34 ± 2.4 g and biomass 5.4 kg) for 60 days. In both the tilapia and jundiá assays, the fish were fed four times per day with a commercial diet of 35% crude protein and 42% crude protein, respectively, at 5% of each individual fish’s body weight. At the end of the zootechnical assays, the synthetic fibres used showed efficient biological support for bacterial growth, as confirmed by scanning electron microscopy. The fibres also demonstrated maintenance of the water quality, which allowed good fish growth in the recirculating aquaculture system, and the maintenance of up to 11.19 kg/m³ of biomass of fish.