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。      

土样水分速测电容传感器的研制

在分析常用快速测定方法基础上从低成本快速测试的目标出发提出了实现土样含水量速测用电容传感器结构和原理，对电容传感器研制中存在的问题提出了解决办法。从使用电容传感器测试土样水分结果与常规烘干称重法对比来看，其精度达到土样含水量测定的要求。     

函数链神经网络在电容水分传感器非线性校正中的应用

首先介绍了解决电容水分传感器非线性函数链神经网络原理和建模方法,并以玉米水分测量为例进行仿真试验,从而证明了该非线性校正方法的可行性和有效性。     

原木形状数学模型锯剖仿真的研究

本文提出了用矩阵法处理原木形状数据的数学模型,为制材最佳锯剖方案的研究提供了有力的工具。本模型几何意义清晰、运算使用方便,可以避免繁琐的、费时的手工计算。由计算机实现锯剖仿真,从而选出最佳锯剖方案,并能绘出图形。 本模型可以应用于制材生产自动线,促进制材生产自动化向高水平发展。     

9种介电类水分传感器对风沙土含水率的测定精度及校准模型比较

【目的】比较不同水分传感器对风沙土含水率的测定精度,并建立校准模型,为旱区农业水土资源的高效利用提供理论依据。【方法】以METER、Acclima和Truebners三大制造商生产的9种介电类水分传感器为对象,以典型风沙土为供试土壤,通过室内校准试验比较各种传感器对土壤含水率的测定精度,评估其在风沙土上的适用范围、准确度、精密度及其影响因素,并构建不同传感器测定风沙土含水率的校准模型,比较不同校准模型的精度。【结果】（1）默认模型下,与其他传感器相比,MAS-1和EC-5的测定精度较高,其均方根误差（RMSE）分别为0.020和0.027,平均偏差误差（MBE）分别为0.016和0.024,斜率（k值）分别为0.943 3和0.940 3,决定系数（R²）分别为0.926和0.938。（2）土壤含水率范围影响传感器的测定精度。各传感器在低含水率下的RMSE平均值比中、高含水率分别减小了40.9%和42.6%,MBE平均值减小了61.8%和59.9%,而R²平均值提高了0.7%和11.3%。其中,低含水率时EC-5和TDR-315H的精度较高,而中、高含水率下MAS-1的精度均较高。对于含水率相同的土壤,各传感器的测定结果差异较大,且含水率越高差异越大。（3）与默认模型相比,校准模型的RMSE和MBE平均减小了48.8%和72.6%,纳什系数(NSE)和R²提高了70.7%和4.5%。经模型校准后,5TE和TEROS-12测定精度的增幅最大,而TDR-315H的测定精度相对最高。此外,传感器测定的风沙土含水率默认值与校准值具有较高的拟合精度,通过模型转换可实现对默认值的二次校准。【结论】综合评估测定精度、使用寿命和售价,MAS-1、EC-5和TDR-315H可作为风沙土含水率监测的优先传感器备选,且利用风沙土的校准模型对传感器进行标定十分重要。     

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.     

基于微通道电容参数的细胞检测方法研究

以随机采集的新鲜牛奶和培养的K562细胞为基础,配制不同细胞含量的待测奶样,并在10~1 000 Hz低频测试区域内使用多频电容测试技术对配制的不同奶样进行测试。结果表明,微通道传感器的牛奶细胞数检测下限可达40万个/m L;细胞体积电容值与细胞含量之间具有一定的线性相关性,细胞体积电容参数可以作为一个检测细胞含量的重要指标。     

基于无线传感器网络的土壤水分监测系统设计

鉴于农田土壤含水率以及水分信息获取的重要性,基于无线传感器网络技术(WSN)设计一个农田土壤水分自动监测系统.通过在监测区域部署传感器网络,将监测数据汇集到嵌入式测控系统,实现统一的数据管理和网络路由监测功能.该系统实现了信息采集节点的自动部署、数据自组织传输,可以使人们随时随地精确获取作物需水信息.遵循模块化设计思想...     

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.     

树枝直刃剪切数学模型与试验

【目的】基于材料力学和弹性地基梁理论对直刃刀片剪切树枝过程进行理论建模,并根据该模型计算出直刃刀片剪切树枝所受的剪切力。【方法】以石硖品种龙眼树枝为试验材料,利用万能材料试验机和摩擦试验台等仪器测定龙眼树枝的相关力学特性参数和滑动摩擦因数,测量并用模型计算树枝不同含水率(w)、直径和不同刀片刃角下动刀片剪切龙眼树枝的峰值剪切力,剪切试验所用刀具的刃角分别为10°、20°和30°。【结果】当树枝直径为20.4 mm、相对含水率为76%、刀片刃角为20°时,刀片剪切力理论计算曲线与试验曲线趋势一致,峰值剪切力的误差约为2.3%;当树枝直径为15.3 mm,刀片刃角为20°,且树枝含水率大于纤维饱和点(30%)时,刀片峰值剪切力随含水率升高而增大,计算值在试验值的误差范围内;当树枝直径为24.6 mm、含水率为76%,且刀片刃角从10°增大到30°时,峰值剪切力显著增大,计算值处于试验值的误差范围内。【结论】该理论模型可用于预测剪切力并分析不同力学参数对峰值剪切力的影响,为修剪机具剪切机构的设计和优化提供参考。     

基于改进K-medoids算法的土壤墒情传感器布局优化

针对茶园土壤墒情传感器布局中传感器数量过多、数据冗余度过大的问题,采用改进的K-medoids方法,优化茶园土壤墒情传感器使用数量及部署位置。在保证茶园传感网络全覆盖的基础上,实时采集各传感节点数据;构造各传感器在不同天气条件下的时间序列数据,并运用三次样条插值法拟合成连续函数;应用谱排直法定义新的时间序列数据的距离函数替换K-medoids中的欧氏距离,将聚类中心作为最终的传感器布点;随机选取位置并采集土壤相对含水率以验证聚类中心作为传感器布点的代表性。采用改进前和改进后的K-medoids方法对2018-07—2018-08（试验Ⅰ）和2020-12（试验Ⅱ）采集的土壤墒情数据进行聚类。结果表明：1）改进的K-medoids将32个传感器减少到4个,改进前后簇中心墒情值与簇均值的相对偏差,试验Ⅰ由2.85%降到1.91%,试验Ⅱ由2.01%降到1.43%;2）改进K-medoids所得聚类中心相对含水率与试验区域平均值相近,相对偏差小于2%;3）以改进的K-medoids算法所得聚类中心作为起点的布点路径长度为82.4m,使用8个传感器,优于改进前的106.5m和10个传感器。基于...     

农药降解与残留分析中数学模型的应用

文章介绍了目前在农药残留分析中常用的定量研究农药降解规律的6类数学模型,给出了各类模型在实际问题中的应用,比较了它们的优缺点,分析了各类模型对于预测农药残留量的作用。     

四季蜜龙眼果实生长发育动态及其数学模型研究

【目的】研究反季节四季蜜龙眼果实生长发育动态,为制定高产、优质四季蜜龙眼栽培管理措施提供参考依据。【方法】跟踪测定反季节四季蜜龙眼发育期果实的纵径、大横径、小横径、单果重、果皮重、果肉重、种子重及可溶性固形物含量等指标,分别采用多项回归和求导方法建立四季蜜龙眼果实的生长发育数学模型和物质累积速度模型。【结果】反季节四季蜜龙眼果实生长发育需108 d,成熟阶段历时21 d。果径生长曲线前期上升较慢,中期上升较快;果肉重、果皮重、种子重和单果重在花后52 d开始快速增加;可溶性固形物含量在花后66~94 d快速增长,最高峰达25.1%。根据果实各指标数据建立的四季蜜龙眼果实生长发育数学模型,拟合出多项回归方程式,其中纵径、大横径、小横径、单果重及果肉重的拟合方程为二次方程,果皮重、种子重及可溶性固形物含量的拟合方程为三次方程,动态模型回归方程经F检验均达显著差异水平(P<0.05),决定系数R2均大于0.9800,达极显著差异水平(P<0.01);物质累积速度模型显示,果实纵径、大横径和小横径及单果重和果肉重5个指标的累积速度模型为一次直线方程,果皮重、种子重和可溶性固形物含量的累积速度模型为二次方程。【结论】四季蜜龙眼的生长发育动态及其数学模型可作为制定四季蜜龙眼高产、优质栽培管理措施的参考依据。     

腐朽对山杨木材吸水性和电阻的影响

以山杨木材试件为研究对象,研究在健康状态和腐朽状态下木材电阻和含水率的关系、木材腐朽前后绝干质量、含水率、电阻的变化及关系。结果表明,腐朽木材电阻受含水率的影响规律与健康木材相似,即随着含水率升高木材电阻下降;纤维饱和点以上相同含水率下,健康木材的电阻远远高于腐朽木材电阻,而木材腐朽后吸水性增强含水率升高使得电阻进一步降低,木材腐朽之后电阻明显减小;腐朽后木材电阻与健康木材电阻和增水率整体显著相关,木材减阻率与其失重率和增水率间具较强的二元线性关系。     

无刷永磁直流力矩电动机电磁场计算的数学模型分析

采用有限元法分析了计算稀土永磁式无刷直流力矩电动机电磁场的数学模型,着重解决了其中永磁体的等效及处理问题,可为无刷直流力矩电动机磁场计算提供依据     

含水率和密度对木材应力波传播速度的影响

为了用应力波检测木材含水率,采用ARBOTOM 应力波测试仪测量了木材径向不同位置上的试件在不同含 水率(0 ~65%范围内)条件下的应力波纵向传播速度。结果表明:木材中应力波传播速度随含水率的下降而增加; 当含水率低于纤维饱和点时,传播速度随含水率下降增加较大,其中山毛榉的增幅为17.4% ~19.5%,落叶松的增 幅为18.2% ~20.8%;当含水率高于纤维饱和点时,传播速度随含水率下降增加较小,其中山毛榉的增幅为6.0% ~ 7.9%,落叶松的增幅为8.0% ~10.6%。当含水率相同时,应力波在同一树种木材不同位置上的传播速度不同,这 与木材不同位置的基本密度差异有关。应力波传播速度随木材基本密度的增大而增大,其中山毛榉木材的增幅为 17.5% ~20.8%,落叶松木材的增幅为12.7% ~ 14.5%。同一树种内的任意含水率下,基本密度不同时应力波传 播速度之间差异显著,传播速度和基本密度之间存在较好的正相关线性关系。不同树种之间,传播速度和基本密 度之间没有明显关系,这可能与不同树种之间的成分差异有关。