四种算法用于近红外测定制浆材材性的对比研究

采集了常见制浆材(桉木、相思木及杨木)样品的近红外光谱,测定了样品的基本密度、综纤维素、木质素和苯醇抽出物含量,用人为控制水分的方法测定了样品的水分含量。对原始光谱进行预处理后,分别运用偏最小二乘法(PLS)、LASSO算法、支持向量机法(SVR)和人工神经网络法(BP-ANN)建立基本密度、水分含量、综纤维素、木质素和苯醇抽出物含量的预测模型。对预测模型进行独立验证,结果显示:LASSO算法建立的基本密度和综纤维素模型性能最优,其预测均方根误差(RMSEP)分别为0.006 3 g/cm~3和0.49%,绝对偏差(AD)范围分别为-0.008 8~0.009 6 g/cm~3和-0.85%~0.87%;PLS建立的水分含量模型及苯醇抽出物模型最优,RMSEP值分别为1.21%和0.24%,AD范围分别为-1.99%~2.03%和-0.35%~0.38%;SVR建立的木质素模型最优,RMSEP值为0.43%,AD范围为-0.76%~0.74%,均满足制浆造纸工业中对误差的要求。     

全细胞催化制备单糖酸及其鉴定

首次利用氧化葡萄糖酸杆菌全细胞催化方法,在液体振荡反应体系中分别制取葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖和甘露糖这5种植物单糖对应的单糖酸钙溶液。以高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测器(HPAEC-PAD)对它们的纯度进行检测,并采用红外光谱(FT-IR)和电喷雾质谱(ESI-MS)进行了物质的结构解析与鉴定。结果显示,制备所得的5种单糖酸钙的离子色谱检测纯度均大于98%;它们的红外光谱在1600 cm-1处均有去质子化COO-基团的特征吸收;在电喷雾质谱中2种戊糖酸和3种己糖酸的特征离子峰[M-H]-分别为165.1和195.1,与理论值相符。     

A data transfer method for improving seed identification of maize (Zea mays) haploid breeding based on genetic similarity

Maize haploid breeding technology is able to identify haploid seeds non‐destructively, rapidly and at low cost with the help of Near‐infrared (NIR) spectral analysis. However, due to the hybridization of numerous parents and the low production rate of haploid, the haploid data collection becomes a burden for engineering this technology. Biologically, there are considerable similarities between the progeny of the same female parent and different male parents. Based on this advantage, similar spectral data can be transferred when the NIR technology is employed. A revised method of Transfer adaptive boost (TrAdaBoost) is proposed to improve identifying for the backpropagation neural network (BPNN) classifier. To avoid the negative transfer, a screening thresh is used to select out similar data, and the amount of these data are limited to join current training. The results show that the identification performances are improved significantly when the data amount is small. This method shows a high ability to make the seed identification more convenient for engineering maize haploid breeding.     

婴幼儿配方奶粉中8种常微量元素分析方法的研究

采用湿法消解(电热板消解法)、干式消解法(灰发化)和微波消解法对婴幼儿乳粉样品进行前处理,建立电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)同时测定待测样品中8种常微量元素的方法。结果表明,采用微波消解-电感耦合等离子发射光谱仪测定婴幼儿乳粉样品中8种常微量元素的方法各元素的平均含量较高,相对标准偏差(RSD)最小,且小于2.05%。该方法对质控样品中各元素的相对标准偏差(RSD)均小于2%,回收率在84.6%～103.5%。     

Impact of sampling and storage technique,and duration of storage,on the composition of fresh grass when analysed using near‐infrared reflectance spectroscopy

The objective of this study was to examine the effect of sampling technique (pluck or cut), storage duration (immediate analysis, 24‐h or 48‐h), storage temperature (ambient or chilled) and storage conditions (air present, air excluded or breathable) on the composition of fresh grass sampled from a sward managed to simulate grazing. Treatments were repeated across four sampling dates, with grass samples stored in grip seal bags prior to analysis using near‐infrared reflectance spectroscopy. Grass sampled by ‘pluck’ had a higher crude protein and ME content, and a lower acid detergent fibre (ADF) content, compared to that sampled by ‘cut’. Grass stored for 48 h had a lower water soluble carbohydrate (WSC) and ME content and a higher ADF content than for immediate analysis. Samples stored for 24 h did not differ from immediate analysis. Grass stored at ambient temperature had a lower WSC and ME content compared to immediate analysis. Grass stored under ‘breathable’ conditions had a lower ME content and higher ADF content than immediate analysis or samples stored with air present or air excluded. It is recommended that grass for analysis should be sampled by cutting, stored chilled (4°C) in a sealed bag to minimize exposure to oxygen and analysed within 24 h of harvest.     

利用红外光谱研究‘凤丹白’牡丹花瓣伸展过程中物质变化

为了明确花瓣的伸展机制,以‘凤丹白’牡丹(Paeonia ostii)为研究对象,借助傅里叶变换红外光谱(Fourier Transformation Infrared Spectroscopy,FTIR)及高斯多峰拟合,分析蕾期、初开期和盛开期花瓣的波谱特征及蛋白质二级结构的差异性。主要结果如下:随着花朵开放花瓣伸展,777、1 105、1 155、1 243、1 447、1 651、1 740、2 853和2 926 cm~(-1)处的振动峰振动依次增强,表明磷脂质、核酸、脂类和蛋白质等代谢物质随花瓣的伸展逐渐增强;且蕾期1 030 cm~(-1)处的振动峰在花开后移至1 060 cm~(-1),表明蕾期花瓣细胞壁多糖以甘露聚糖为主,花朵开放后则以阿拉伯糖为主。蛋白质中甲基基团含量(A2 951 cm~(-1)/A 2 858 cm~(-1))出现平稳下降的趋势,初开期比蕾期减少7.97%,盛开期减少13.38%;糖蛋白的变化(A 1 083 cm~(-1)/A 1 547 cm~(-1))也呈现下降趋势,推测‘凤丹白’牡丹是通过蛋白质糖基化作用调控花瓣的伸展过程。对氨基Ⅰ区域(1 600~1 700 cm~(-1))高斯多峰拟合数据显示,各阶段花瓣中均含有果胶相连的β–折叠、β–折叠、无规卷曲、α–螺旋及环与转角;α–螺旋、β–折叠及无规卷曲所占比例在花瓣伸展过程中呈现增长趋势,表明蕾期花瓣通过降低α–螺旋应对缺水造成的生理胁迫,并可以利用ATP合成花瓣生长发育所需的物质;花瓣通过形成更多功能域较多的蛋白质,有效调控花瓣伸展时复杂的生物化学过程。     

温室机器人道路识别与路径导航研究——基于红外测距

针对温室内移动机器人的应用需求,提出了一种基于红外线测距的温室机器人自主导航算法,并使用模糊算法对导航误差进行控制,实现了温室机器人的精确自主移动功能。温室机器人导航过程中,当红外线接收管接受到红外线信号时,会产生一个光强电流,电流放大后可以输出一个模拟电压;根据电压值,通过编程计算,利用电压和距离的对应关系,可以得到机器人和标志物的距离误差;距离信息通过串口传输到PC机上,PC机利用模糊控制原理对距离误差进行判断,发出控制指令。实验测试发现:机器人导航的距离偏差平均值为-1.28cm,均方差为2.68,超调较小,可以实现较为精确的导航。     

气吸式玉米播种机排种监测系统研究

为了对播种机的工作状况进行实时监测,对播种过程中出现的种箱排空和导种管堵塞情况及时报警,设计了一种对播种机作业中的各项参数实时监测系统。系统以嵌入式微处理器和红外光电传感器为主要部件,通过无线通信的方式与上位机进行数据的传输,对播种作业中出现的种箱排空和导种管堵塞及时进行声光报警,并通过上位机软件对所需的参数实时显示。试验结果表明:该系统工作稳定,对故障的报警准确率较高,有效提高了播种质量。     

Q235钢表面环氧复合涂层在变电站环境中的腐蚀行为分析

以Q235钢表面涂覆的环氧富锌底漆,水性聚氨酯中间漆,银灰环氧磁漆构成的环氧复合涂层为对象,研究变电站环境中涂层自然暴露18个月后的腐蚀行为,并将其与用5% NaCl溶液浸泡250天处理的涂层的腐蚀行为做对比。采用电化学阻抗谱（EIS）研究环氧复合涂层试样的电化学腐蚀行为,评价环氧复合涂层的耐候性与耐盐性,并通过FT-IR表征涂层浸泡和自然暴露过程的结构变化。结果表明,环氧复合涂层试样在5% NaCl溶液中浸泡250 d后,涂层阻抗从3.967×10⁹ Ω·cm²降至9.780×10² Ω·cm²,其失效机制为腐蚀介质通过涂层微孔逐渐渗入涂层中形成微观电通路,导致涂层孔隙率逐渐增大,基底材料腐蚀加速;自然暴露试验18个月的试样,其涂层阻抗为2.708×10⁶ Ω·cm²,防护性良好。     

基于BP神经网络的旁热式辐射与对流粮食干燥过程模型

针对旁热式辐射与对流粮食干燥机的干燥特点,建立了一种粮食干燥机干燥过程的BP神经网络预测模型。该模型采用了3层神经网络结构(8-10-1),模型输入为粮食干燥机的8个变量,模型输出为出口粮食水分比或干燥速率。通过编写Matlab建模程序,基于实际干燥实验的样本数据训练与测试网络,实现了红外辐射与对流联合干燥的动力学模型,并给出了相应的模型数学表达式,模型预测的出口水分比与干燥速率的R2分别为0.998 9和0.998 0,均方根误差分别为0.009和0.004 1,预测结果与实际测量数据拟合较好;另外,结合实验干燥条件对模型干燥性能的预测结果进行了分析与总结,并依据同样方法建立了顺逆流粮食干燥过程的出口粮食水分比预测模型,对比了2种干燥方式的干燥性能。仿真预测表明用BP神经网络方法建模简单,具有自适应性、灵活性和自学习性等特点,相比于其他粮食干燥的经验数学模型,能综合考虑多种影响因素,可为红外辐射与对流联合干燥过程提供一种新的建模方法。