快速检测禽流感病毒的生物阻抗测试仪

在生物芯片上通过测量微(纳)电极阻抗值以诊断溶液中禽流感病毒,是目前禽流感病毒快速检测的方向之一.以AD5933高精度阻抗转换芯片为核心测量芯片,以ATmega16单片机为控制器,通过外围电路设计和调试,研制激励频率范围1～100 kHz、测量阻抗范围1～1 000 kΩ的阻抗测试仪,通过液晶实时显示扫频和定点测量结果.为保证测试仪的准确性,设计了带有35组不同阻抗组合的校正网络,用以实时校正.经精度为0.2％的商品化阻抗测试仪标定,所研制的原理性装置容抗测量精度达3％,通过进一步改进后可以满足使用要求.     

猕猴桃贮藏期电参数和生理参数的变化

以室温(20℃)贮藏的"秦美"猕猴桃为研究材料,在贮藏期间获取果实复阻抗、并联等效电容和阻抗相角值的同时,同步测定果实硬度等12个生理参数。结果表明,猕猴桃复阻抗在贮藏末期显著下降,并联等效电容在贮藏末期显著上升。随着贮藏时间的延长,果实的硬度、可滴定酸质量浓度都呈下降趋势,可溶性固形物含量、相对电导率呈上升趋势,淀粉、纤维素质量比的减小与果实硬度的下降呈正相关。在特征频率0.1 kHz下,复阻抗可量化硬度等8个生理参数,阻抗相角可量化5个生理参数,在特征频率1 MHz和1.58 MHz频率下,并联等效电容可量化6个生理参数。     

芒果的成熟与腐烂对介电特性的影响

为了探索芒果的成熟与腐烂对介电特性的影响,利用介电特性无损检测的原理,设计了无损检测系统,测试了芒果存贮过程中的介电特性,包括串联等效电容、损耗因素、电感,并联等效电容、损耗因素、电感和阻抗.测试频率为100Hz,120Hz,1kHz,10kHz.结果表明,在芒果存贮的第6～8天(即芒果普遍开始腐烂时),等效电容达到最大值,损耗因素、等效电感、阻抗达到一个最低值;用100 Hz频率来测试芒果的介电特性获得的综合测试效果好.     

采后失水处理对葡萄电学特性的影响

为研究采后失水处理对葡萄贮藏过程中电学特性的影响,运用LCR电子测量仪测定了冷藏条件下红地球葡萄在0.1 kHz、1 kHz、10 kHz、100 kHz和1 MHz频率下的部分电学参数。结果表明,在同一贮藏时间,未失水处理和经失水处理的红地球葡萄复阻抗Z、电抗X、电感Lp和电阻Rp随着测试频率的增加逐渐减小,电纳B逐渐增加;损耗角正切值tanδ、相对介电常数ξ’和复阻抗相角θ在0.1～100 kHz频率范围内随着频率增加逐渐减小,到1 MHz时又有所增加。在0～45 d贮藏期内,随着果实的衰老,采后失水处理使葡萄保持了较高的Z、Lp、X和Rp以及较低的ξ’和θ,对保持果实品质更为有效。     

淡水鱼鲜度检测系统的阻抗特性测试

采用四电极结构传感器和LabVIEW软件,设计了淡水鱼阻抗测量系统,研究电流激励频率、电极测量方向、电极结构、测量部位与淡水鱼阻抗的关系,为建立基于阻抗特性的淡水鱼鲜度检测系统提供理论基础。试验结果表明:阻抗随激励频率的增大而减小,相位随激励频率的增大而增大;沿鱼体侧线平行测量的阻抗大于垂直侧线测量的阻抗,符合生物组织的各向异性;同一激励频率下不同测量部位的阻抗大小不同;同一部位不同时间阻抗的大小不同;采用混合电极测量鱼体鳃部的信号稳定,规律性强,适于淡水鱼鲜度检测。     

电激励信号频率对红点病苹果采后电学特性影响

研究了红点病富士苹果采后果实电特性的变化规律,为从电特性角度揭示红点病病害发病的内在机制提供理论参考。运用LCR电子测量仪测定了20℃恒温条件下贮藏70 d的红点病果实在100 Hz、1 kHz、10 kHz、100 kHz和1 MHz频率下复阻抗等电学参数。结果表明,在同一贮藏时间下,随着频率的增加,不论是病果还是正常果其果实的介电常数ε′、复阻抗Z、电抗X和电感L_p值均在减小;果实的Z、X和L_p间存在着显著相关;对100 Hz下以及1、10、100 kHz和1MHz的病果和正常果的Z、X和L_p进行方差分析结果显示,两者差异均不显著(P>0.05),但两者在ε′和损耗因子tanδ上有明显差异(P<0.05)。tanδ和ε′基本可以反映水果的实际品质。     

五香烤鱼的加工

五香烤鱼是以小杂鱼为主要原料，经调味、烘干后的熟食品，其味道鲜美，营养丰富，既可上普通家庭餐桌，又可进中高档饭店宾馆。便于贮运，增值数倍，是一种很有发展前途的鱼类熟食品加工业。五香烤鱼的制作方法如下：（1）工艺流程原料处理～盐渍～蒸煮～干燥～调味～烘烤～包装～成品。（2）制诈方法①原料处理：原料鱼可采用冰鲜或冷冻的鱼货，也可用盐渍保藏的威卤鱼。冻鱼须先行解冻，咸卤鱼须用清洁流水（水温不超过20C）漂洗脱盐。原料鱼除鳞、除头、剖腹除内脏和用水洗净等工序应流水作业，以免识压而影响质量。新鲜原料鱼的盐渍，…     

链式剖鱼机的研制与试验研究

针对目前淡水鱼加工机械化程度低、劳动强度大的现状,研制了用于淡水鱼前处理加工的剖鱼机.在研究剖鱼机剖切方式、喂料机构、剖切可靠性、剖切过程对鱼体的损伤程度等的基础上,试制了剖鱼机并进行了试验.试验结果表明,研制的剖鱼机喂料方便、可靠,剖切速度为800尾/h,剖切率达83.9%,剖切质量好.     

基于介电特性的薏米含水率检测方法

研究了测量信号频率(1～1 000 kHz)、温度(5～40℃)和含水率(14.7%～22.7%)对薏米相对介电常数的影响,分析了影响相对介电常数变化的原因,建立了100 kHz下基于相对介电常数和样品温度预测薏米含水率的数学模型,并对模型进行了验证。研究结果表明,在1～1 000 kHz频段内,薏米的相对介电常数随着样品含水率和温度的升高而增大,却随着信号频率的增大单调减小;频率一定时,可用三次多项式表示含水率与相对介电常数和温度的关系;100 kHz下模型的决定系数是0.997 6,实测薏米含水率与预测含水率的决定系数为0.997 7。     

鱼体消毒药液的准确配制与应用

用药液进行鱼体消毒,是投放鱼种前的一项重要工作,是预防鱼病、提高养殖鱼类成活率的有效措施,但须正确掌握鱼体消毒药液的配制与应用方法。(1)漂白粉液。按100kg水加1g漂白粉的用量配制。在水温10℃～15℃时,浸洗鱼体15～30分钟,可杀死鱼体上的致病菌,对预防细菌性鱼病有较好的效果。(2)硫酸铜液。按0.8g硫酸铜溶于100kg水的用量配制。在水温15℃以下时,浸洗鱼体20～30分钟,可杀死鳃隐鞭虫、车轮虫、斜管虫等多种寄生虫,能预防由寄生虫引起的鱼病。(3)孔雀石绿液。按1g孔雀石绿溶于100kg水的用量配制。在水温15℃以下时,浸洗鱼体20～30分钟…     

基于FTVGG16卷积神经网络的鱼类识别方法

针对大多数应用场景中,大多数鱼类呈不规则条状,鱼类目标小,受他物遮挡和光线干扰,且一些基于颜色、形状、纹理特征的传统鱼类识别方法在提取图像特征方面存在计算复杂、特征提取具有盲目和不确定性,最终导致识别准确率低、分类效果差等问题,本文在分析已有的VGG16卷积神经网络良好的图像特征提取器的基础上,使用Image Net大规模数据集上预训练的VGG16权重作为新模型的初始化权重,通过增加批规范层(Batch normalization,BN)、池化层、Dropout层、全连接层(Fully connected,FC)、softmax层,采用带有约束的正则权重项作为模型的损失函数,并使用Adam优化算法对模型的参数进行更新,汲取深度学习中迁移学习理论,构建了FTVGG16卷积神经网络(Fine-tuning VGG16 convolutional neural network,FTVGG16)。测试结果表明:FTVGG16模型在很大程度上能够克服训练的过拟合,收敛速度明显加快,训练时间明显减少,针对鱼类目标很小、背景干扰很强的图像,FTVGG16模型平均准确率为97. 66%,对部分鱼的平均识别准确率达到了99. 43%。     

单品种淡水活鱼数量的被动声学估计

针对单品种淡水活鱼数量估计问题,以鲫鱼和鳊鱼为研究对象,采用不同数量淡水鱼的被动水声信号作为样本,通过4~6层小波包分解算法,对比分析了样本的若干特征提取方案,明确了鲫鱼水声信号特征的提取方案为短时平均过零率+6层小波包分解频段能量,而鳊鱼只需提取6层小波包分解频段能量作为其信号特征。根据不同样本集划分方法比较结果,确定了鲫鱼样本集划分方法为Rank-SPXY(m=10),鳊鱼为Rank-SPXY(m=5)。利用竞争自适应重加权采样,筛选出样本的关键特征,并使用多元线性回归和偏最小二乘回归建立了若干淡水活鱼的数量估计模型,结果表明:多元线性回归模型的性能较好,鲫鱼和鳊鱼数量估计模型的复相关系数分别为0.835和0.893,相对分析误差分别为1.79和2.01。     

基于被动水声信号的淡水鱼混合比例识别

针对淡水鱼混合比例识别问题,以鳊鱼和鲫鱼为研究对象,通过水听器采集不同混合比例下的淡水鱼被动水声信号,利用butter函数进行信号预处理,分别提取短时平均能量、短时平均过零率、4层小波包分解频段能量、平均Mel频率倒谱系数、基于功率谱的主峰频率和主峰值等特征,构建特征向量,建立了基于主成分分析的支持向量机混合比例识别模型。分析了不同混合比例的淡水鱼水声信号之间的显著性差异,研究了主成分个数对模型识别率的影响。结果表明,平均Mel频率倒谱系数对淡水鱼混合比例识别效果最优,主成分个数为19时,平均识别正确率为96. 43%,Kappa系数为0. 96。     

基于电参数和支持向量回归的牛奶体细胞数定量检测

首先用碘酊染色显微镜体细胞计数法确定了100头不同患病程度的奶牛奶样的体细胞数,然后采用叉指电极在0.01～100 kHz频率范围对奶样进行了交流阻抗测试。在提出该测试系统等效电路的基础上用Zview软件获得了奶样电阻RS、电双层电容Cdl-T、Cdl-P等电参数,并分析了不同患病程度奶牛奶样的电参数特点。最后以镜检体细胞计数结果为标准,用电参数作为输入,建立了牛奶体细胞数的支持向量回归(SVR)预测模型,研究了体细胞数定量检测的可行性。结果表明,随着体细胞数的增加(即患病程度的增加),参数RS减小,而参数Cdl-T、Cdl-P呈非线性变化趋势。该定量预测模型对除N级以外所有奶样的体细胞数都有较高的预测精度,平均相对误差为29.40%。1级(隐性)、2级(较严重)和3级(严重)乳腺炎的检出正确率均达到100%。     

光纤计数式油菜精量排种器种子流检测系统研究

针对油菜精量播种作业速度提高导致种子流检测精度下降的问题,设计了一种光纤计数式油菜精量排种器种子流检测系统,由光纤计数式传感器、核心控制模块、降压模块、无线通信模块和网页终端组成。阐述了光纤计数传感器的种子流检测原理,运用质点运动学理论构建了种子与导种管接触运动力学模型,明确了该传感器的响应时间。系统工作时,通过光纤传感器检测下落的种子流对光纤进行遮挡产生的电压信号,通过不同模块对信号进行降压、收集、传输并结合终端进行实时显示与储存。选用华油杂62油菜种子为试验材料,以六度空间振动台为试验平台搭载油菜精量排种器,以振动频率、种盘转速和工作负压为试验因素,各行排种量及各行排量一致性变异系数的相对偏差为评价指标,开展了传感器精度试验、检测系统性能试验及田间试验。试验结果表明：单、双粒检测试验结果相对偏差最大为3.67%;各行排种量的实际值与检测值的相对偏差不超过4.0%;各行排量一致性变异系数的相对偏差不超过1.0%。田间试验表明油菜种子的播种量检测相对偏差不超过8.0%,系统整体误差较小,可为进一步开展油菜精量播种作业质量评价系统研究提供参考。     

植物根区电阻抗成像系统设计与实验

为了能及时地监测植物根区的状态,设计了一种32电极的电阻抗成像系统,包括硬件构成和图像重构系统,以数字合成技术（DDS）产生正弦波激励信号,采用相邻激励模式,以乘法器对测量信号和参考信号进行模拟解调,得到被解调信号相对参考信号的实部信息和虚部信息,计算信号的幅值、相位和实部、虚部,基于成像正问题和逆问题算法,以Matlab及开源套件EIDORS予以实现。设计了专用电源,将220V交流电源经整流滤波、线性稳压后为系统提供多种正负电源。实验测量了系统的信噪比、通道一致性等参数,验证了实验平台的可靠性,并在盛有盐水的容器中进行了实时电阻抗系统成像实验,对绝缘材料和胡萝卜介质检测,结果表明本系统可有效辨别被测物,并具有很好的分辨率和重复性。     

基于目标检测及边缘支持的鱼类图像分割方法

对图像中的鱼类目标进行分割是提取鱼类生物学信息的关键步骤。针对现有方法对养殖条件下的鱼类图像分割精度较低的问题,提出了基于目标检测及边缘支持的鱼类图像分割方法。首先,设计了基于目标检测的完整轮廓提取方法,将具有完整轮廓的鱼类目标从图像中提取出来作为分割阶段的输入,使得整幅图像的分割问题转化为局部区域内的分割问题;然后,搭建Canny边缘支持的深度学习分割网络,对区域内的鱼类实现较高精度图像分割。实验结果表明,本文方法在以VGG-16、ResNet-50和ResNet-101作为主干网络的模型上的分割精度为81.75%、83.73%和85.66%。其中,以ResNet-101作为主干网络的模型与Mask R-CNN、U-Net、DeepLabv3相比,分割精度分别高14.24、11.36、9.45个百分点。本文方法可以为鱼类生物学信息的自动提取提供技术参考。