Comparison of empirical and partly deterministic methods of time domain reflectometry calibration, based on a study of two tropical soils

The use of time domain reflectometry for the determination of volcanic soils' moisture content in tropical areas has shown the necessity to set up an accurate calibration. We chose to test the most representative calibration models on two tropical volcanic soils coming from two different climatic areas of the Réunion Island. The empirical model of Topp et al. [Topp, G.C., Davis, J.L., Annan, A.P., 1980. Electromagnetic determination of soil water content: measurements in coaxial transmission lines. Water Resources Research, 16 (3) 574–582.] was found to offer the best accuracy/simplicity trade-off for simulations with a cambisol, with an accuracy of ±2.46 dielectric constant points (or about ±2.7% for a water content close to 45%). In contrast, it gave poorer results for analysis of the andosol containing the greatest quantity of amorphous minerals (±5.74 dielectric constant points). The partly deterministic models were found to be better for this latter application, including that of Ansoult et al. [Ansoult, M., De Backer, L.W., Declercq, M., 1985. Statistical relationship between apparent dielectric constant and water content in porous media. Soil Sci. Soc. Am. J., 49, 47–50.] which gave the best accuracy (±3.84 dielectric constant points). For both soil materials studied, there was only a slight gain of accuracy by introducing a specific polynomial calibration determined in the laboratory: ±1.72 and ±3.46 dielectric points for the cambisol and the andosol, respectively. Choices of models to be used should thus be based on the type of soil to be analysed and accuracy requirements.     

基于双目视觉技术的猪生长监测系统标定模

针对养猪生产中对猪体生长监测的需求,设计了基于双目视觉的猪生长监测系统的软、硬件,实现了基于非线性摄像机模型双目视觉系统的标定算法.根据摄像机成像原理建立了基于最小二乘法的空间点坐标检测算法.利用标定和检测算法,从标定板图像数目、标定板位置、旋转角度3个方面对系统的标定模式进行了研究.结果表明:利用19幅以上标定板图像能够得到稳定的标定结果;不同位置的标定板图像对检测精度影响较大,应当在全视场内采集标定板图像;标定板的旋转角度对检测精度影响不明显,但是旋转角度增大不利于标定点的完全提取.     

用Shenk's方法提高芥酸NIR模型预测精度

在光谱测量的过程中,由于光谱仪器本身的精度和测量环境等因素,经常会出现光谱的漂移、线性或非线性改变。以基于近红外光谱分析建立菜籽油中芥酸预测模型为例,将多元校正Shenk's算法用于修正同台仪器测量的光谱差异,大大提高了校正模型的预测精度。结果表明,对于光谱修正后再建模预测,预测均方差从2.263下降到1.569,平均相对误差从4.6%下降到3.218%,相关系数也由0.780提高到了0.913,模型的预测精度显著提高。     

近红外光谱分析技术及其在农业研究中的应用

介绍了近红外光谱分析技术原理、特点及发展概况,论述了该技术在作物品质育种、品种资源鉴定与分类、生物样品的非破坏测定、作物抗虫性鉴定等方面的应用。并对近红外分析技术的应用前景进行了展望。     

一种土壤盐分传感器的敏感场分析及其校正研究

从基本理论出发,计算了一种新型探针式四电极外部电势的理论分布,通过对敏感场分析得出了该四电极的敏感响应范围为径向直径约1.5倍电流电极间距的椭球体.通过研究土壤表观电导率(ECa)、土壤盐分(EC1:5)和土壤质量含水率(θ)之间的关系,利用非线性回归的方法获得了精度较高的ECa-EC1:5校正模型,为土壤盐渍化调查和监测提供了便捷有效且费用低廉的方法.     

近红外光谱分析中定标集样品挑选方法研究

介绍了目前常见的几种定标集样品挑选方法：含量梯度法、Duplex法和Kennard-Stone法,并提出了新的挑选方法：GN距离法.该方法以全局距离来界定定标集样品范围,以邻域距离来剔除相似样品,根据不同的全局和邻域距离组合挑选出定标集样品建模,根据计算所得最小交叉验证误差SECV来确定最合理的定标集样品.通过实例,讨论比较了上述4种方法优缺点.结果表明：GN距离法能够在保持原始样品集覆盖范围的基础上,适量剔除异常样品,GN距离法挑选出的定标集所建模型具有较低的模型复杂度、较高的相关系数和较好的模型预测能力.     

GD-1高压共轨柴油机电控系统标定平台设计

基于CCP协议开发了柴油机GD-1(电控系统代号)系统的标定平台.该平台PC机端采用USB通信,ECU端采用CAN通信,利用USBCAN智能转换卡实现了与ECU准确、可靠和稳定的通信.利用LabVIEW和VC 混合编程,开发了友好的人机交互界面,实现了CCP协议的驱动程序.利用本标定平台易于实现标定数据的采集、显示、保存和标定功能.     

水稻蛋白质近红外定量模型的创建及在育种中的应用

【目的】研究利用近红外光谱分析法定量分析水稻完整籽粒粗蛋白含量的可行性，初步探讨水稻杂种后代蛋白质含量的分离和变异，以期为水稻的营养品质育种提供参考依据，提高育种效率。【方法】收集蛋白质含量变幅（5.90%～14.50%）较大的191份代表性水稻样品,采用偏最小二乘（PLS）法建立糙米粗蛋白预测的校正模型。【结果】通过比较光谱预处理方法在不同谱区的处理效果：采用一阶导数＋矢量标准化预处理、谱区为 11 998.9cm-1～5 449.8 cm-1和4 601.3 cm-1～4 246.5 cm-1建立校正模型的检验和预测效果最佳，糙米蛋白质的近红外测定值和化学测定值之间有较高的相关性和较低的误差；其决定系数为0.9886，相对标准偏差RSD为0.021，各项误差均在0.4以下。此外，利用该模型快速无破损的测定了水稻蛋白质育种的20个杂交组合的205个F2代单株，203个单株的马氏距离值在0.3以下，达到了试验精度的要求，分析结果表明：F2代群体单株间粗蛋白含量表现出广泛的变异，大部分单株蛋白质含量介于双亲之间，出现了超高亲和超低亲的单株，最高蛋白质含量达到15.3%。【结论】利用建立的各类误差较小近红外定量分析模型，实现了对育种亲本和中间育种材料的筛选鉴定；说明了通过蛋白质含量高的稻种资源与农艺性状优良的水稻品种杂交，低世代借助近红外分析技术辅助测定蛋白质含量可能是水稻高蛋白质育种的一条有效途径。     

人工提高大豆水分近红外活度研究

在建立大豆水分定标模型过程中,样品收集的难度非常大,此研究目的是为定标样品创建一个简捷、有效的收集方法.首先对大豆主要成分蛋白质、脂肪、纤维素等与水分之间的关系进行分析,了解大豆中蛋白分子与水分子的结合原理.其次采用加水润湿大豆的方法,得到了有一定水分含量梯度的均匀分布样品.最后利用此样品进行近红外定标,定标结果预测集决定系数达到0.992,标准误差仅为0.082.结果表明:经人为加湿水分与种子自然水分有同等的近红外活度.因此,可以采用以人为加湿水分的方法进行大豆水分定标样品收集.     

近红外光谱技术在农作物品质分析方面的应用

近红外光谱分析技术是近年来迅猛发展起来的高新技术,由于其在测量方面具有快速、非破坏性等优点,已被广泛应用。在此,首先介绍了近红外光谱技术及其分析过程(定标和预测),而后又总结了其在小麦、玉米、稻米及油料作物等农作物品质方面的应用。