任意结构形状的电容传感器原理和数学模型

在木材工业中,木材含水率检测应用的单一平面电容传感器都是采用大量实验或近似数学模型实现检测的,难以控制和分析误差。鉴于此,并根据木材的介电常数与其含水率存在着一一对应的关系,该文研究了用于测量介电常数、具有任意几何结构形状的电容传感器。利用静电场及静电场中的导体和电介质的性质等相关理论,在电极和被测物处于任意几何结构形状和任意空间相对位置的状态下,建立了测量介电常数的电容传感器的精确数学模型。以经典物理学中已知结果的球形电容传感器为算例,得到了与传统电磁场理论中完全一样的结果,验证了所建立数学模型的正确性。      

检测牛奶中结合珠蛋白的电流型免疫传感器的研制

为构建可定量检测牛奶中结合珠蛋白(Hp)含量的电流型免疫传感器,以三电极系统中的金电极为工作电极,采用层层自组装技术将L-半胱氨酸、纳米金颗粒和抗牛Hp抗体依次组装在工作电极上,制成免疫传感器。制成的免疫传感器对Hp的线性检测范围为15～100 mg.L-1,最低检测限为0.63 mg.L-1,并具有较好的重现性和稳定性。分别采用该传感器和ELISA检测试剂盒对隐性乳房炎患牛乳样中的Hp含量进行检测的结果表明,两种检测结果间无显著差异(P>0.05)。结论:制备的免疫传感器可定量检测牛奶中的结合珠蛋白(Hp)。     

基于叉指结构的平面分形电容研究

以基于叉指结构的平面分形电容为研究对象,电容由激光刻蚀法制得,在测得其S参数后,利用ADS仿真工具进行了一阶等效电路参数提取及分析.结果表明,随着共面叉指电极间距的相对减小,电极间的耦合增大,相应的寄生电感也增大;而分形设计可以在保证电极间距不变的情况下,改善电容的工作稳定性.最后制得的分形平面电容的电容值在1~7 pF之间,电容稳定工作频率可达2.5 GHz以上,显示了较好的可调性和稳定性.     

氨化和固态发酵玉米秸秆生产饲料蛋白的研究

针对玉米秸秆的立体结构与木质素的屏障作用,对玉米秸秆进行氨化处理和固态发酵生产饲料蛋白的技术进行了试验研究。结果表明,利用氨水对玉米秸秆进行氨化处理的温度和时间以35℃和9d为宜,氨化后玉米秸秆的粗蛋白含量可达15.38%。进一步经组合菌株固态发酵、组合菌株与加藤菌液固态发酵和组合菌株一次固态发酵与加藤菌液二次固态发酵3种途径发酵,结果以二次发酵的效果最好,发酵产物的粗蛋白含量由3.15%提高到24.99%,真蛋白含量由2.30%提高到20.21%。玉米秸秆经氨化处理再经组合菌株一次固态发酵与加藤菌液二次固态发酵,使其营养价值得到显著提高,可作为饲料蛋白加以利用,因而是一种增加玉米秸秆营养价值,提高可再生资源利用效率,减少秸秆焚烧污染环境的有效技术措施。     

玉米秸秆纤维降解的预处理工艺条件筛选

为解决玉米秸秆在发酵中难降解的问题,以玉米秸秆为试验原料,通过物理-化学、物理-生物和物理-化学-生物3种方法对秸秆进行预处理,考察秸秆中纤维素、半纤维素、木质素含量,探讨各种预处理方法对玉米秸秆的降解效果。结果表明:添加10%NaOH溶液后加入绿秸灵的处理方式秸秆半纤维素的降解效果较好,降解率为32.98%;添加混合菌的处理方式秸秆纤维素的降解效果较好,降解率为51.46%;添加8%NaOH溶液后加入绿秸灵和添加10%NaOH溶液后加入绿色木霉的处理方式秸秆木质素的降解效果较好,降解率为39.28%。3种预处理方法对玉米秸秆中半纤维素、纤维素有显著影响,对木质素的降解影响不显著。3种预处理方法对玉米秸秆中不同组分降解率的影响大小顺序为:纤维素、半纤维素、木质素。     

碳基材料修饰电极的电化学传感器在农残检测中的应用研究

在农药残留检测领域，电化学传感器检测农药残留具有广阔的应用前景。本文介绍了基于不同维度碳基材料修饰电极在农残检测中应用的最新研究和进展，重点介绍了碳基材料对修饰电极性能的影响，包括结构优势、灵敏度和稳定性，为电化学电极的设计在农药残留检测的应用提供指导。     

YC2105型柴油机电子调速器信号检测单元的设计

将YC2105型柴油机机械式调速器改装为电子调速器,达到提高调节精度、降低油耗、减少排放等目的.针对改装后电子调速器的检测单元进行设计,包括喷油泵转速信号检测单元、喷油泵供油齿杆位移信号检测单元、喷油泵加速踏板转角信号检测单元等3个检测单元传感器的选用及测量电路的设计等,为下一步控制系统的设计打下基础.     

3种低温等离子体技术对水稻秸秆糖化率的影响

为探寻环境友好的秸秆预处理方法,提高秸秆等生物质资源的利用效率,以水稻秸秆为原料,采用3种不同的低温等离子体装置：灭菌柜、介质阻止放电及射频电容耦合对其进行预处理,分别对3种方法的处理条件进行优化,并在此基础上考察预处理后秸秆对纤维素酶的吸附能力及纤维素和半纤维素的糖化效率。结果表明,与未处理的秸秆对照相比,3种方法均可以降低水稻秸秆对纤维素酶的吸附能力,同时提高秸秆中纤维素和半纤维素的糖化率;其中,介质阻挡空气放电对秸秆的处理效果最好,秸秆对酶的吸附率比未处理秸秆的对照组降低了67.6%,而纤维素和半纤维素的糖化率分别比未处理秸秆的对照组提高了34.6%和44.7%。该研究为今后利用低温等离子体预处理秸秆相关技术的改进和深入研究提供了参考。     

超导陀螺转子偏移建模与测试方案

根据球形差动电容传感器测量微位移的原理,针对八电极结构的超导陀螺仪分析了每对测量电极上悬浮转子偏移量与电容变化量间的关系.通过无量纲化和微位移范围内线性化处理及利用最小二乘算法,建立了转子偏移测量模型.给出了基于该模型的超导陀螺转子偏移测试方案及其各参数间的关系.分析了影响陀螺转子偏移测量精度的因素.超导陀螺转子偏移测试方案的特点是为保证悬浮转子的零电位而采用4对测试电极的电极分布法,能同时测量出转子偏移的大小和偏移方向.实验结果表明,差动电容传感器的分布电容、陀螺转子的零电位和模型误差等是影响测量精度的主要因素.提出了降低相应因素不良影响的方法及输出电压与转子偏移量呈线性关系模型的适应范围.     

秸秆粗饲料中粗纤维结构层次的研究

通过酶解实验提出秸秆粗饲料中的粗纤维成分分为两个结构层次,即粗纤维中易被酶水解的是游离型半纤维素和纤维素,难以被酶水解的是与木质素键合的结合型半纤维素和纤维素。试验结果表明,棉花秸秆中半纤维素酶降解部分占半纤维素总量的80.98%,被纤维素酶降解部分占纤维素总量的19.31%;玉米秸秆中被半纤维素酶降解部分占半纤维素总量的60.23%,被纤维素酶降解部分占纤维素总量的44.36%;小麦秸秆中被半纤维素酶降解部分占半纤维素总量的46.20%,被纤维素酶降解部分占纤维素总量的43.04%;水稻秸秆中被半纤维素酶降解部分占半纤维素总量的47.60%,被纤维素酶降解部分占纤维素总量的51.80%。这可能是造成粗饲料消化代谢率低的主要原因。     

生物质传感器的电路设计与田间测试

研究开发一种电容式生物质近距离传感器,该传感器具有检测生物质(如玉米秸秆)存在与否的功能.在收割条件下,检测和量化玉米秸秆是这一技术的一个应用示例.在这项研究中,开发了一个非侵入型、电容式单面生物质逼近传感器,并对该生物传感器是否适合生物质数量的量化进行了评价.利用有限元方法对一些电容式传感器模型进行了模拟,然后做出了...     

毛白杨叶片含水量无损检测系统的研究

以毛白杨叶片为研究对象,基于电容传感器原理进行叶片含水量无损检测系统的研究。设计以SPCE061A单片机为核心构成部分,利用电容传感器采集叶片含水量所对应的电容值,由c/f电路将电容值实时转换成频率值,最终利用频率与含水量之间的关系模型进行计算和显示叶片含水量的值。该系统实现了对毛白杨叶片含水量的实时快速测量,达到了无损检测叶片含水量的目的。     

附加电阻高频电容法土壤水分传感器的研究

分析了高频电容土壤水分传感机理,建立了附加电阻高频土壤水分数学模型,设计了附加电阻平行板电容传感器检测电路,并进行实际土壤测试实验.结果表明,土壤电容值与土壤的重量含水量近似成线性关系,在1%的土壤水分含量误差范围内,能够准确地测定土壤水分含量,消除了电导引起的测量误差.     

The most common errors of capacitance grain moisture sensors: effect of volume change during harvest

The objective of this study was to investigate the inaccuracy of a capacitance moisture sensor mounted on a combine harvester based on the datasets of six consecutive years. Variation of sensed volume is a major cause of measurement error for a capacitive sensor. The percentage of the sensed volume occupied by grain changes continuously by filling and emptying of the grain bin, which causes a large fluctuation in sensor output during on-the-go moisture sensing. At the beginning of the bin filling process when the grain bin is empty, under-measures were recorded and when it is approximately 60 % full, large over-measures are observed compared to the actual moisture values. This effect mainly influences the precision of the recorded site-specific moisture values and causes inaccurate yield maps. To assess the effect of varying sensed volume content during harvest operation, a bin level transmitter sensor was mounted on the top of the grain bin to continuously measure the height of the grain. A clear correlation between the actual amount of material (available space) in the grain bin to the bias from the standard moisture was demonstrated. The coefficient of determination was R² = 0.86 for corn (Zea mays L.) and R² = 0.87 for winter wheat (Triticum aestivum L.). By using equations generated from the datasets of consecutive years (2008, 2009 and 2010), an effective post-correction method for the recorded data is proposed.     

不同经营措施对油茶人工林生物量及其分配格局的影响

应用异速生长模型对广西3种不同经营措施的油茶人工林生物量及其分配特征进行研究。结果表明,中耕除草+施肥、中耕除草+施肥+垦复2种抚育措施的油茶林其叶生物量、枝生物量、根生物量、果生物量和总生物量高于对照林分,嫁接换冠油茶林的叶生物量、枝生物量、根生物量和总生物量低于对照林分,但其果生物量高于对照林分;油茶人工林生态系统的总生物量除采用嫁接换冠措施的油茶人工林生物量（28.86 t·hm^-2）低于对照林分（40.60 t·hm^-2）,中耕除草+施肥（13.76 t·hm^-2）、中耕除草+施肥+垦复（20.60 t·hm^-2）2种抚育措施的油茶人工林生物量均高于对照林分（12.54、12.91 t·hm^-2）;在群落生物量分配格局方面,无论对照林分还是采用嫁接换冠、抚育经营措施的油茶人工林均为乔木层所占比例最高。其中,采用中耕除草+施肥、中耕除草+施肥+垦复2种抚育措施的油茶林乔木层生物量所占比例均高于对照林分,嫁接换冠的油茶林其乔木层生物量所占比例低于对照林分,而中耕除草+施肥、中耕除草+施肥+垦复2种抚育措施的油茶林凋落物层生物量和灌草层生物量低于对照林分,嫁接换冠油茶林凋落物层生物量和灌草层生物量所占的比重高于对照林分。乔木层生物量在各器官的分配比例均为枝干>树根>树叶,且枝干和树根占乔木层总生物量的50%以上;在考虑果实和花芽的情况下,花芽生物量所占比重最低,果实生物量所占比重在嫁接换冠油茶林仅较枝生物量和根生物的比重低。表明经营措施可以影响油茶人工林的生物量,通过抚育措施在一定程度上利于油茶人工林乔木层生物量的积累,进而提高油茶人工林生态系统的总生物量,而嫁接换冠措施对于油茶人工林生物量的影响短期表现为生物量的减少;但从经济效益的角度,无论是抚育措施还是嫁接换冠均可提高油茶果实生物量。     

华北平原粮田替代型复合种植模式生态 经济比较研究

通过定位试验,从生态经济角度对不同间作复合种植模式与传统种植模式进行对比分析,以寻求经济高效、生态安全的替代型种植模式,结果表明:(1)间作改善了作物的生长环境,提高了资源利用率,因而间作复合种植模式间作季节表现出明显的产量优势,间作复合种植模式单作季节产量明显增加.(2)禾豆间作不仅通过直接影响当季作物的产量形成来提高土地利用率,而且还通过对后作作物产量的积极影响来提高后作作物的土地利用率,从而提高复合种植模式整体的土地利用率.研究得出间作复合种植模式土地利用率全年提高了4.0%～7.0%.(3)间作复合种植模式在间作季及全年的农枳械、农药、化肥的经济投入量减少,农机械、农药等措施的减少,降低了对农田土壤理化性状等的外来干扰,这对改善农田生态环境来说意义重大.(4)间作复合种植模式提高了各季及全年的经济效益和经济产投比.全年经济效益最高可达25067.7元/hm2,比对照提高了18.97%.综合以上结果,从改善农田生态、提高资源循环利用效率与提高经济效益等方面整体评价,禾豆间作复合种植模式可以作为传统麦玉连作的替代模式之一.     

基于电阻抗特性稻谷含水率测定研究

用电容法对不同品种稻谷含水率进行测定。结果表明,不同稻谷的电导随测试频率的增加而增加,电容随测试频率的增加而减少。当频率f=1 MHz时,稻谷的电容不随外加偏压而改变。采用电容传感系统测定了4种不同含水量稻谷的介电常数。结果表明,在一定的测试条件下,介电常数随水分含量的增加而增加,且呈指数相关,相关系数为0.933 4。     

厚朴种源间苗期生物量的变异、分配格局及遗传稳定性

研究了15个厚朴种源间生物量变异、分配格局及遗传稳定性,结果表明:厚朴种源间总生物量及各指标生物量差异达到显著水平;种源间生物量分配格局有4种类型,其中12个种源生物量分配格局为叶＞茎＞根;苗高和地径在地点及种源间均存在极显著差异,基因型对苗高的影响大于环境,环境对地径的影响大于基因型;略阳等7个种源苗高遗传稳定性较好...     

单一平面电容传感器数学模型的数值解法

单一平面电容传感器是用来测量木材含水率的高精度仪器,属于具有任意结构形状的电容传 感器的特例。为研究单一平面传感器数学模型的数值解法,以一种设定了具体尺寸的单一平面电容传感器为例,利用数值分析的一个数值方法——差分离散格式,对笔者前期建立 的任意结构形状的电容传感器的偏微分方程数学模型构造了便于计算和研究的离散近似模型。利用该近似模型对单一平面电容传感器的工作状况进行分析,得到了木材介电常数与传感器电容值的关系。