基于激光反射的土壤表面粗糙度测量装置设计与试验

为了实时获取土壤表面粗糙度数据,设计了一种基于激光三角测距原理的土壤表面粗糙度专用测量装置.采用激光扫描测距仪测量微位移,其精度高、响应速度快,测距分辨力高达0.1 mm,显著提高了土壤表面粗糙度的测量精度;借助于光电编码盘和螺杆组合实现高精度扫描定位;PDA作为上位机,农田环境下具有方便携带,大容量存储数据和智能化实时处理功能等优点.     

基于电磁阀的喷嘴直接注入式农药喷洒系统

设计了一种喷嘴直接注入式农药喷洒系统。通过与传统喷雾机械比较,简述了喷嘴直接注入式喷雾系统的结构和喷雾执行单元。为了实现农药定量注入,设计一种基于电磁原理的快速响应阀,并论述其工作原理和闭环控制方式。通过试验测试了喷雾执行单元的喷雾特性和喷杆组内各喷雾单元的一致性。结果表明在一定喷洒速率范围内,喷雾执行单元的喷水量和水压强存在多项式关系,农药注入量和PWM信号的高电平时间存在指数关系,其决定系数均高于0.9,并且同一喷杆组内6个喷雾单元的喷雾效果大体一致。     

城市绿地节水灌溉双层最优控制模型研究

为了研究城市绿地灌溉的有效控制策略,建立了一种基于最优控制理论的灌溉控制模型,与传统的BangBang控制器的灌溉控制模型做比较时,采用双层土壤水分传感器,同时获取草坪草20 cm和40 cm两层深度的土壤水分信息。经过2011年夏季2个月的对比实验,表明在同样天气、土壤及草坪草管理条件下,保证草坪草长势满足景观要求的最优控制策略与Bang-Bang控制策略相比,具有显著的节水效果,节约用水约25%。     

不同煮制时间对金针菇中水解氨基酸和游离氨基酸含量的影响

为探讨金针菇在煮制过程中如何使其蛋白质利用充分且滋味突出,测定了金针菇在不同煮制时间下[0 min(鲜样)、0.5 min、1 min、3 min、5 min、10 min]水解氨基酸和游离氨基酸的组成及含量,通过氨基酸评分和化学评分评价其蛋白质营养价值,根据呈味游离氨基酸的滋味活性值(Taste active val...     

不同蛋白原料条件下常温再制干酪制品析水性和质构特性研究

常温再制干酪制品是指经超高温瞬时灭菌（Ultra high temperature treated,UHT）处理后可常温贮藏的灭菌型干酪制品,是我国乳品工业的新热点。然而,干酪在UHT处理后易失稳发生凝胶结构重构,在贮藏期间出现析水等质构问题,影响产品品质。为阐明蛋白原料对常温再制干酪制品析水性的影响及机制,筛选了3种不同的蛋白原料：膜过滤酪蛋白胶束、浓缩牛奶蛋白、凝乳酶酪蛋白,分析其蛋白质含量、组成以及粒径、电位、水合性和钙离子分布等理化特性,进而分析了蛋白原料对常温再制干酪制品析水性和质构特性的影响规律,并从水分分布和微观结构层面解析蛋白原料对常温再制干酪制品析水性的影响机制。结果表明：3种蛋白原料的蛋白质含量和组成存在显著差异,浓缩牛奶蛋白的乳清蛋白占总蛋白质量分数比膜过滤酪蛋白胶束高7.81个百分点,而凝乳酶酪蛋白中不含乳清蛋白;在水合性方面,浓缩牛奶蛋白和膜过滤酪蛋白胶束相近,均显著高于凝乳酶酪蛋白。蛋白原料显著影响常温再制干酪制品析水性,贮藏90d时,由凝乳酶酪蛋白制备的常温再制干酪制品析水率最高,而由浓缩牛奶蛋白制备的常温再制干酪制品的析水率最低,表面析水率和离心析水率分别为0.42%和1.10%。水分分布和微观结构结果显示,蛋白原料通过影响干酪制品中水分的存在状态和三维网络空间结构,从而影响常温再制干酪制品的析水性。研究解析了不同蛋白原料对常温再制干酪制品析水性的影响及机制,为常温再制干酪制品析水性的改善提供了理论依据。     

基于激光扫描3D图像的植物亏水体态辨识与萎蔫指数比较

为实现植物水分状况的非接触式测量,最大程度减少测量对植物生长的影响,该文采用非接触式激光扫描测量方法获取植物叶片三维形态信息,通过测量植物叶片的体态萎蔫特征反映植物亏水胁迫状况。运用微分几何算法、二维傅里叶谱分析法、垂直投影叶面积法以及标准差法分别定义了4种植物萎蔫指数:基于微分几何算法的萎蔫体态指数、基于二维傅里叶谱分析的萎蔫指数、基于垂直投影叶面积的萎蔫指数和基于标准差方法的萎蔫指数,定量刻画植物萎蔫状态。试验分析了萎蔫指数的日变化过程,通过与植物茎秆直径的比较,得出定义的指数可以有效表征植物水分的结论。结合环境参数(太阳全辐射和环境温度)进行了相关分析,研究环境对植物水分的影响。最后比较了4种萎蔫指数刻画萎蔫状态的有效性。研究结果表明:萎蔫指数(以萎蔫体态指数为例)与太阳全辐射、环境温度和茎秆直径均线性相关,决定系数分别为0.736、0.785和0.845。4种指数比较中,萎蔫体态指数、基于二维傅里叶谱分析的萎蔫指数、基于垂直投影叶面积的萎蔫指数刻画叶片萎蔫效果相似,这3种指数与植物茎秆直径的线性相关系数分别为0.841、0.849、0.800。相比之下,基于标准差的萎蔫指数刻画萎蔫效果较差且与茎秆直径相关性也较低(R2=0.640)。该研究可为植物水分状况的非接触式测量提供一种有效的方法。     

基于3-D图像的植物亏水胁迫萎蔫体态辨识方法

萎蔫现象是植物亏水胁迫环境下表现出的一种生命特征。为了定量辨识植株的萎蔫体态,在应用激光扫描装置快速获取植株3-D图像基础上,定义了4种萎蔫指数,即叶面卷曲统计指数、叶片形心的高斯曲率、基于形心切平面的叶尖投影以及叶片边缘投影求和平均。实验方法将叶片萎蔫程度分为5个等级水平(LS1~LS5),通过逐一检验每种定义的萎蔫指数是否具有单调性得出可应用性结论。实验结果表明距离投影算法满足萎蔫指数的单调要求,尤其是叶片边缘投影求和平均萎蔫指数具有更好的鲁棒性。     

基于3-D数据的叶片萎蔫形态辨识方法

以西葫芦为试验对象,采用非接触式激光扫描获取植物叶片3-D形态信息,运用微分几何算法、二维傅里叶谱分析法、垂直投影叶面积法以及标准差法定义了4种植物萎蔫指数(TB_3D、RLWI-2DFT、RTPLA和RSD)用来定量刻画植物萎蔫状态。试验结果表明萎蔫指数能够很好地定量刻画植物萎蔫形态。其中TB_3D与太阳全辐射量、大气温度线性相关,决定系数取值范围分别为[0.710,0.721]和[0.513,0.589]。TB_3D与茎秆直径线性相关,决定系数为0.845。最后通过比较4种萎蔫指数刻画萎蔫状态的相关性,两两间决定系数大于0.736,结果表明4种指数的萎蔫表征效果基本一致。     

喷嘴直接注入式农药喷洒系统控制方法研究

为了实现农药变量喷洒,准确计量和控制农药的注入速率和注入量很有必要。提出了一种喷嘴直接注入式系统(DNIS)原型,并在此基础上研究了农药喷洒量的控制方法。该系统应用快速响应电磁阀(RRV)向水中注入农药,RRV由100 Hz的脉宽调制(PWM)信号驱动,通过改变PWM信号占空比调节农药注入速率。试验室环境下设计了基于比例-积分-微分(PID)算法的闭环控制策略,将农药注入速率快速稳定在设定值。通过试验测试了RRV、DNIS系统和PID控制器的工作性能。试验结果表明,采用RRV可准确计量农药注入速率,闭环控制策略可获得较稳定的农药速率控制效果,农药注入速率可在4 s内达到设定值,注入速率的稳定性相对于没有控制策略有明显提高。     

光谱技术结合化学计量学分析方法快速检测阿维菌素的试验研究

生物农药阿维菌素是一种微溶于水的高毒杀虫剂,有广谱、高效等特点,在防治水稻螟虫,稻纵卷叶螟方面表现优异,但对水生生物高毒。为了探讨利用光谱技术现场快速检测水体中生物农药阿维菌素的可能性,测定了其在紫外/可见光波长范围内的不同浓度吸光度光谱数据,建立其快速有效的定量分析模型。使用不同光程比色皿采集一定浓度范围的阿维菌素农药样本光谱数据进行对比,得到最佳光谱数据用于后续定量处理分析。将波长范围为200～500 nm的光谱数据采用Savitzky-Golay卷积平滑法（S-G平滑法）进行数据预处理,将原始光谱数据和S-G平滑法预处理后的光谱数据校正集和预测集分别按不同比例采用Sample set partitioning based on joint x-y distance(SPXY)算法进行样本集划分,并分别建立PLS模型进行比较。再将划分样本集后优选出的光谱数据采用主成分分析（Principle component analysis,PCA）结合马氏距离阈值法（Mahalanobis Distance,MD）,即PCAMD算法剔除异常样本,再将剔除异常样本后的光谱数据采用竞争性自适应重...