基于Modified Page函数和Box-Behnken响应面法的黄姜干燥参数优化

为优化热泵干燥黄姜片工艺,探究最佳干燥参数,以干燥温度、黄姜片厚度、出风速度三个为试验因素,采用Box-Behnken正交试验设计,确定黄姜片热泵干燥最佳工艺,计算每组试验中黄姜片的水分比,并采用PyCharm软件确定黄姜片热泵干燥的最佳数学模型。试验结果表明:干燥温度和黄姜片厚度对干燥速率影响较大,出风速度对干燥速率影响较小,整个干燥过程基本处于降速干燥,升速干燥时间较短。Box-Behnken正交试验得出最佳干燥工艺为温度63℃、黄姜片厚度2 mm、出风速度2 m/s。选取Lewis、Page、Modified Page、Henderson and Papis、Tow-term 5个薄层干燥常见数学模型,通过比较决定系数、离差平方和、均方根误差,确定Modified Page为干燥过程中最优模型。黄姜片的有效水分扩散系数与干燥温度、黄姜片厚度、出风速度具有正相关性,其值在1.46×10^(-8)~4.68×10^(-8)范围内变化,干燥活化能为39.71 kJ/mol。

气助式静电喷头感应电场及荷质比研究

气助式静电喷雾技术在果园植保机械中被广泛应用,能够有效增加雾滴在叶片背面的沉积。为此,通过数值仿真计算了气助式静电喷头的电极环中心线上的电场分布,并根据电极环的轮廓参数设计正交试验研究了电极环外径、内径和厚度对电场强度影响的显著性;确定了最优工作参数为外径30mm、内径4mm和厚度1mm;根据最优工作参数研究了荷电电压对电场强度和荷质比的影响规律,当荷电电压为3kV时,荷质比达到3.41mC/kg。

大型核桃树振动响应特性与落果试验研究

为确定大型核桃树的振动响应特性,探究大型果树机械化摇振采收方法,以南疆大型核桃树为研究对象,利用ANSYS进行有限元分析获取各分枝振动响应特性;应用自主研发摇振收获设备进行扫频试验及落果试验研究,对各主枝进行共振频率检测,通过各分枝上的传感器获取的频率-加速度幅值曲线,确定曲线峰值对应的共振频率;最后,进行摇振落果试验,对比各主枝在不同共振频率下的落果情况。结果表明:大型果树同一主枝及其上侧枝共振频率相同,各主枝共振频率在22~26 Hz之间;同一主枝上的各检测点加速度响应曲线整体呈现先增加后减小的趋势,距离激振位置越远,加速度响应幅值越大;在共振条件下收获,能够获得更高的落果率。为此,提出一种基于大型核桃树主枝共振频率的摇振采收方法,通过获取主枝处的共振频率,以各主枝共振频率进行多次摇振收获作业,实现共振条件下以较低激振能量获得最大振动响应收获,可有效提高收获效率和采净率。研究结果可为大型果树摇振采收方法提供理论基础。

荔枝树枝力学特性的试验研究

为获取荔枝树枝的力学特性参数,以糯米糍品种荔枝树枝为试验材料,在精密型微控电子式万能试验机上进行了压缩特性和剪切特性试验。测得荔枝树枝顺纹抗压强度平均值为32.77MPa,顺纹抗压弹性模量平均值为1068.02MPa,顺纹压缩能平均值为56.57N.m;树枝横纹抗压比例极限应力平均值为8.02MPa,横纹抗压弹性模量平均值为422.84MPa,横纹压缩能平均值为1.25N.m;树枝剪切强度平均值为9.52MPa,剪切功平均值为17.59N.m。采用统计软件对树枝力学特性参数进行相关性分析,结果表明:顺纹抗压强度和顺纹压缩能之间呈指数函数正相关关系;横纹抗压比例极限应力和横纹压缩能之间呈弱对数函数正相关关系;峰值剪切力、剪切功都与树枝横截面面积呈强线性正相关。试验结果为研制果树修剪机具提供了依据。

磁化水灌溉促进水稻生长发育提高产量和品质

为明确磁化水灌溉对水稻生长发育、产量形成和品质的影响及其机理，该研究以杂交籼稻中浙优1号和杂交粳稻甬优9号为试验品种，于2012-2013年进行了磁化水（F型变频磁化水处理器的磁场强度为0.2T）和普通水（CK）灌溉大田试验。结果表明，与CK相比，磁化水灌溉显著增加水稻的有效穗（增幅4.0%～7.9%）、结实率（3.9%～8.7%）和产量（增幅5.2%～9.3%）。2013年，磁化水灌溉提高了水稻的低位分蘖发生率（增幅9.4%～21.5%），增加了孕穗期、灌浆期倒三叶的SPAD值（增幅2.4%～7.8%）和干物质积累量（增幅8.7%～18.8%）；磁化水灌溉显著改善稻米品质，中浙优1号和甬优9号的的垩白粒率分别降低了13.3%和12.0%，垩白度分别降低了11.4%和7.7%，胶稠度分别提高了6.0和4.0mm，碱消值提高了4.3%和4.8%。该结果为磁化水在水稻生产上的大面积应用提供了科学依据。

保鲜运输车温度场分布特性试验研究

为解决果蔬保鲜运输车厢体内温差过大的问题,搭建了基于压差原理的保鲜运输温度场试验平台。通过改变回风道风速、回风道长度、开孔隔板开孔率、堆栈方式、气流导轨等影响气流形式的因素,研究了这些因素对保鲜运输车厢温度场分布的影响。结果表明:回风道风速越大,回风道越长,保鲜厢内的温度场均匀性越好;堆栈方式为中间两侧留空时,厢体内温度场均匀性优于仅中间留空、两侧留空和满载等3种堆栈方式;开孔隔板开孔率对保鲜室中横截面温度场均匀性的影响较大;有气流导轨时的温度场均匀性优于无气流导轨时。当回风道长度为1.5m,回风道风速为8m/s,开孔率为16.11%,堆栈方式为中间两侧留空,有气流导轨时,保鲜运输车厢内的温度场均匀性较优,此时保鲜室内中纵截面温度分布的标准差为1.15℃,中横截面温度分布的标准差为2.04℃。研究结果为果蔬保鲜运输车的厢体结构优化提供参考。

花生机械收获中根、茎、果节点的力学试验与分析(英文)

为了降低花生挖掘收获、摘果、脱壳作业,特别是花生联合收获中的掉果率、破碎率,该文利用CTM-4503型万能材料试验机及相关测试设备,对花生收获期前后近一个月(28d)花生的秸秆、根茎节点、果根节点、果壳结合处分别做了拉伸与剪切力学性能试验与分析。通过试验,得到了花生的秸秆、根茎节点、果根节点、果壳结合处最大许用抗拉与抗剪应力;经力学性能理论分析,确定了花生最佳收获期(以鲁花14为例,最佳收获期为播种后的(122±1)d),给出了现行的花生联合收获采用的夹持收获中最大许用夹持力(49.71N)和最大许用拉力(70.84N);通过试验分析得出花生挖掘收获中主要机械损失为根茎节点断裂(95.7%),并根据农业部发布的花生收获机作业质量行业标准所给出的作业质量指标,给出了在花生挖掘收获时的最大拉力(9.51N);通过花生果结合处的剪切试验,给出了不同时期花生果结合处最大抗剪强度。这为花生收获、摘果、脱壳装置,特别是联合收获装置的研制与优化设计提供了参考。

番茄差压预冷过程中的通风阻力特性

为解决番茄差压预冷包装箱开孔率的设计问题,建立了差压预冷试验装置。通过改变预冷风速、开孔率、包装箱长度等因素,研究各因素对包装箱两端压差和装置能耗的影响,分析番茄的通风阻力特性。结果表明:番茄的通风阻力特性可用Ramsin方程表述;包装箱两端的压差随风速的增大而增大;在风速相同的情况下,压差随包装箱两侧开孔率的增大而减小;包装箱两端的压力损失与包装箱长度呈线性关系;装置能耗与预冷风速呈线性关系;优化了不同长度番茄预冷包装箱的开孔率的取值范围。研究结果对番茄差压预冷包装箱的设计具有一定的参考价值。

基于RGB模型的脱绒棉种颜色特征与发芽状况的关系

为了得到脱绒棉种质量与其表面颜色特征之间的关系,采用数码相机拍照,利用图像处理技术提取脱绒棉种表面颜色特征,并严格按照GB/T3543.4-1995进行发芽试验,通过线性拟合和逐步回归分析,建立了脱绒棉种质量的颜色特征估算模型,并对其精度进行了评价和验证。结果表明:基于R/(R+G+B)、G/(R+G+B)、(R-G-B)/(R+G)和R/G4个颜色特征参数,逐步回归模型决定系数R2分别为0.6949和0.7148,且均通过了P=0.01极显著性检验水平。该研究为基于RGB颜色模型对脱绒棉种实施快速、有效的分选提供了理论依据。

基于Seed Identification软件的棉籽机器视觉快速精选

为了研究Seed Identification软件在棉花种子加工工艺和精选参数选择上应用的可行性,以鲁棉28酸脱绒棉籽为材料,通过扫描仪获取400粒棉籽的PNG图像,利用Seed Identification软件快速提取图像中棉籽的RGB、Lab、HSB、灰度、长度、宽度和投影面积等物理指标,通过卷纸发芽获得每颗幼苗鲜质量作为种子的活力指标,种子物理指标与种子活力的相关性分析表明:幼苗鲜质量与R、S、B(HSB)、b、宽度、长度、投影面积的相关系数均达到0.05显著水平。按R<90、S≤18、B(HSB)≤36、b≤4、宽度>4 mm、长度>7.2 mm、投影面积≥25 mm2对种子进行精选,发芽率可由原来的89%分别提高到96.1%、95.1%、95.1%、95.3%、93.1%、93.5%、94.4%,获选率分别为96.6%、99.2%、98.9%、97.8%、98.6%、97%、94.7%。验证试验将种子按以上指标精选后,发芽率分别为95.1%、95.1%、94.8%、94.8%、94.4%、94.4%、94.8%。该研究为基于机器视觉技术对脱绒棉种实施快速、有效精选提供了理论依据。

基于GPRS与ZigBee的果园环境监测系统

【目的】设计果园环境监测系统.【方法】该系统由远程ZigBee-GPRS网关与无线传感器网络(WSN)节点组合,果园参数在WSN、GPRS与Internet间进行采集与传输,实现远距离果园环境实时监测.节点采用CC2530作无线数据收发芯片,GPRS采用ComWay模块,由ZigBee进行组网采集环境信息,通过GPRS网络回传给上位机实现实时监测,再由决策支持系统进行分析发送指令控制节点电磁阀通断从而营造一个适合果树生长的环境.【结果和结论】试验表明:系统可完成传感网与移动通信网络之间的数据传送,实现不同类型感知网络之间的协议转换以及对传感器网络的部分管理控制功能.系统在果园中运行稳定并且丢包率低于10%,具有实践应用价值.

小麦叶片衰老态势核磁共振分析

建立了小麦的核磁共振活体检测体系,通过监测小麦叶片的T2弛豫特性、含水率以及叶绿素含量在灌浆中后期的日序变化,发现从叶片衰老初期至降解期,T2弛豫谱幅度和含水率变化不明显,平均T2弛豫时间持续增大,而叶绿素含量逐渐减小;到叶片衰亡期,T2弛豫谱幅度、含水率、平均T2弛豫时间以及叶绿素含量均迅速减小至最小值。由此可见,小麦叶片的T2弛豫谱幅度与含水率具有正相关关系,而平均T2弛豫时间与生理活性有关。最后根据叶片的T2弛豫特性,分析了核磁共振T2弛豫谱、磁共振T1加权成像以及T2加权成像等方法在评价小麦叶片衰老态势方面的特点。

散粒农业物料孔口出流成拱的离散单元仿真

简述了离散单元法的基本原理，离散单元法不仅能反映散粒相互间移动形态，而且能从动力学方面反应物料之间的力学关系。编制了仿真程序，对散粒农业物料孔口出流落粒成拱的影响因素进行了计算仿真。找出了粒结力、摩擦系数、粒径与临界孔口直径、拱高之间的关系，并把仿真结果和实验值对比分析。

龙眼果实差压预冷过程中的阻力特性

建立了龙眼差压预冷试验台,测定了不同条件下龙眼果实的通风阻力特性。结果表明,风速与压降之间的关系可以用Ramsin方程来描述,压差与风速近似呈平方关系。研究了包装箱的开孔形状与开孔率对压力损失的影响,研究表明,在相同的风速和开孔率条件下,圆形开孔的压力损失较小,矩形开孔的压力损失较大,龙眼差压预冷包装箱的开孔率大于15.5%时,压力损失小而且能耗较低。

柑橘黄龙病热空气快速处理温度场分布特性试验研究

针对柑橘黄龙病自然热罩热处理存在的处理周期长、效率低、对自然条件依赖大、处理罩内温差过大等不足,提出了一种柑橘黄龙病热空气快速处理方法。为解决热空气快速处理时罩内温差过大的问题,搭建了柑橘黄龙病热空气快速处理温度场分布特性试验平台,研究了有无回风道、风速、热空气入口位置、热空气出口位置、入风口热空气温度对处理罩内温度场分布的影响。试验结果表明:风速、热空气入口位置、热空气出口位置、入风口热空气温度对处理罩内各截面温度场均有显著影响(P<0.05);回风道不仅能使处理罩内温度场更均匀,而且能够降低能耗。通过试验得出柑橘黄龙病快速热空气处理的优选参数为:有回风道,风速14.5 m/s,热空气入口位于处理罩下层,热空气出口位于处理罩上层,且与入口呈90?,入风口热空气温度90℃。在该优选参数下,处理罩内温度从32℃上升到48℃,耗时约为9 min,处理罩内的温度极差为3.9℃,比非优选参数下罩内的温度极差相比下降了14.1℃。并在此参数下对柑橘黄龙病进行快速热空气处理田间试验,处理后病菌浓度平均降低80.28%。研究结果为黄龙病热空气规模化处理设备的优化设计提供参考。

电激励信号的频率和电压对果品电特性的影响

采用无损接触检测及交叉试验法研究了电激励信号的频率和电压对果品电特性的影响。研究结果表明:在0.2～2.5V的电压范围内,苹果电参数存在一电压临界值。若信号电压小于临界值,苹果的电容、电阻以及损耗角正切值保持不变,若电压大于该值,随着电压的增大,电容和电阻值迅速下降,损耗角正切值急剧增大;电压临界值与频率有关,在5～100kHz的频段内,30kHz下的电压临界值最大;猕猴桃、梨同苹果电参数的频率特性相同,而且也存在电压临界值;10kHz下,苹果、猕猴桃和梨的电压临界值分别为0.8、1.8和1.4V。文中提出了基于电压临界值的果品种类识别方法,验证结果表明,该方法对苹果、猕猴桃和梨的识别率分别为100%,93%和90%。

食品中农药残留检测前处理技术进展

样品前处理是检测食品中农药残留的关键部分,为提高食品中农药残留检测的准确度和精确度,各种农药残留检测前处理技术不断地出现,极大地提高了食品中农药残留检测的效率,综述了食品中农药残留检测的样品前处理技术。

醇法菜籽浓缩蛋白的微波改性试验

对醇法菜籽浓缩蛋白(RPC)进行了微波改性的试验。在单因素试验的基础上,采用L9(34)正交试验,以探讨pH值、菜籽浓缩蛋白质量分数、微波功率及改性时间对菜籽浓缩蛋白的氮溶解指数(NSI)的影响。通过正交试验确定了微波改性的最佳工艺条件为:菜籽浓缩蛋白质量分数5%、微波功率300 W、改性时间1 min和pH值10。最佳改性条件下改性菜籽浓缩蛋白的NSI可达到73.38%,起泡稳定性为91.25%。

受污染胁迫玉米叶绿素含量微小变化的高光谱反演模型

通过野外实验测试和室内样品化验,获得3个不同污染状况农田样地自然环境下玉米的高光谱反射率、叶片的叶绿素含量、叶片和土壤的重金属含量等数据。对高光谱数据的可见光波段(400～800 nm)进行导数光谱计算和连续统去除处理,得到吸收谷位置、吸收深度、绿峰位置、绿峰处归一化反射值、红边位置、红边处归一化反射率、红肩位置、吸收宽度、光谱不对称度等光谱特征参数。分析上述参数的物理含义并将其和玉米叶绿素含量变化进行相关分析,选择并确定与玉米污染胁迫叶绿素微小变化有一定关系的参数,作为输入因子,建立BP神经网络模型,逐步增强并提取农田污染胁迫状态下玉米叶绿素含量的微小变化信息。

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。