气吸滚筒式排种器吸种过程的动力学分析

为了分析工作参数对气吸滚筒式排种器吸种性能的影响,建立了种子和滚筒的三维模型,在恒压力边界条件下,运用Fluent软件计算种子在真实吸种气流场中的受力,并采用中心差分法求解种子运动方程,得到种子吸附瞬态运动轨迹为:首先在轴向吸力的作用下,种子沿种盘作水平运动;随着滚筒的转动,种子受到的径向吸力迅速增大,并从种盘上被吸起,与滚筒发生碰撞后,沿壁面向着吸孔中心滑移,最终被吸孔吸附。排种器的吸种性能随滚筒转速的提高而降低,随负压差的升高而增强。以油菜种子为对象,在自制的排种器上进行性能试验,结果表明,当负压差为3～4kPa、滚筒转速在15r/min附近时,排种器的播种合格指数超过95%,为排种器的结构调整和工作参数优化提供了依据。

超级稻单茎秆切割力学性能试验

在自制的切割试验台上对超级稻单茎秆切割力学特性进行了试验。根据测量获取的切割力连续变化曲线计算了6种超级稻样本的切割功耗,分析了切割速度、切割位置以及切割刀具组合对茎秆切割力和功耗的影响。结果表明：不同品种超级稻单茎秆峰值切割力达到24~32 N,随着切割位置的提高切割力有小幅下降趋势,峰值切割力和切割功耗随茎秆截面积的增大几乎呈线性增加,随着切割速度的增加而逐渐减小。

水稻籽粒碰撞力学特性研究

根据水稻籽粒的物理特性建立了椭球体颗粒模型,采用离散元法模拟了籽粒与检测传感器碰撞力学过程。结果表明:对心碰撞时的峰值法向接触力Fn max随着曲率半径的增加而增大,偏心碰撞时籽粒将发生转动,Fn max随着法向重叠量的减小而减小;Fn max的差异随着粒径比γ的增加而增大,当γ=3时峰值力比率η的最小值小于45%。斜碰撞时η的变化呈现出不对称特性,且η的变化范围也随之增大,当γ=3时η的最小值约为30%,接触力上升时间tr为14～26μs。采用PVDF压电薄膜作为敏感元件设计了检测传感器,并进行了水稻籽粒冲击力学试验。结果表明,在相同碰撞速度下,输出电压峰值在2～4 V范围内波动,接触力上升时间tr为15～35μs。

基于可穿戴设备的日常压力状态评估研究

现代生活普遍压力较大,容易引起消极痛苦的应激,导致不良情绪甚至滋生各类慢性病。心理专家需要了解个体的压力状态,从而开展对应性心理疏导和治疗。传统心理学自评法存在一定的主观性;基于生理多导仪的压力状态评估法,受设备体积所限无法用于日常压力状态评估。针对上述问题,该文采用可穿戴式传感设备实时采集个体生理信号,利用心理和生理的伴生关系,对个体的心理压力进行长期实时评估。同时通过蒙特利尔影像应激实验(MIST)诱发出被试平静、轻微及高度压力3种压力状态,此实验范式同时包含认知负荷精神压力因素与社会评价心理压力因素,与日常真实生活更为接近。该文共采集39名健康被试的实验数据,通过对数据的特征值提取等预处理,结合随机森林算法对最优特征子集进行选择,采用支持向量机(SVM)分类算法对3种压力状态进行分类预测。实验结果表明,通过随机森林特征选择优化后的SVM分类,与通用的单一SVM分类算法相比,具有更好的分类识别效果,对3种压力状态的分类准确率可从78%提高至84%。

种群空间分布状态对排种器吸种性能的影响

建立了气吸振动式排种器充种过程中籽粒受力模型,采用标准k-ε湍流模型,运用CFD软件Fluent对籽粒在真实吸种气流场中的受力进行了计算.通过假设种群在振动种盘内呈正四面体空间分布,分析了种群层数n、压差Δp、籽粒间隙系数λ、吸种孔与籽粒直径比γ对籽粒受力的影响.结果表明:γ较小时,压差对籽粒受力的影响较小,γ较大时,籽粒受力的大小随压差的增加迅速增大;λ<1.25时,籽粒受力随λ的增加而迅速增大,λ>1.25时,增长趋势较为缓慢.结合离散元法模拟种盘内种子的运动规律,确定排种器的工作参数,并以油菜籽为对象,进行了排种器吸种性能试验.

钴基非晶磁芯巨磁阻抗效应电流传感器

利用钴基非晶薄带环形磁芯的巨磁阻抗效应研制了新型非接触电流传感器。磁芯在2kA/m横向磁场作用下,用密度为25A/mm2短时矩形脉冲电流退火30s,通过CMOS多谐振荡电路产生的频率为900kHz窄脉冲电流激励,最大阻抗变化率为34%,磁场灵敏度约为45%/Oe。分析了传感器工作原理,设计了传感器电路,通过参数的优化和电流负反馈设计提高了传感器的分辨率、线性度、灵敏度和测量范围。设定测量范围为-2.5^+2.5A时,传感器测量精度为0.45%,灵敏度为0.67V/A。

基于心动周期估计的心音分割及异常心音筛查算法

心脏疾病是全球发病率和死亡率最高的疾病,心音听诊可以获取心脏的机械特性及结构特征,与超声心动图、核磁共振等无创诊断技术相比具有快速、低成本和操作简单的优势。心音信号成分复杂,容易受到各种噪声和干扰的影响,听诊诊断结果容易受到医生主观性的影响,极大限制了心音听诊的应用。该文提出一种基于心动周期估计的心音分割及异常心音筛查算法,预先估计了心音的心动周期,存在随机干扰的情况下也可以正确识别信号中80%以上的心动周期,提高了算法的稳定性。同时提出了区分度良好的时域和频域特征指标,利用支持向量机建模,对异常心音的识别率可达92%。算法可辅助医生诊断,或用于家用便携式心音监护设备。

不同时机开颅去骨瓣减压治疗恶性大脑中动脉区梗死的实验研究

目的比较高血压大鼠一侧大脑中动脉主干闭塞后不同时间点进行开颅去骨瓣减压术的疗效。方法将168只易卒中型肾血管性高血压大鼠(RHRSP)随机分为1、4、12、24h手术组,每组各32只,分别于MCA闭塞后1、4、12、24h开颅手术。另40只作为假手术对照组。使用线栓法复制MCA梗死模型。比较各组大鼠病死率、梗塞灶体积和神经功能评分,以评估不同时间点手术的疗效。结果1、4、12和24h手术组大鼠术后病死率分别为15.6%、12.5%、15.6%和28.1%,均低于假手术对照组(52.5%)(P均小于0.05)。1、4和12h手术组术后1、2周神经功能评分均低于同期对照组和24h手术组(P<0.05),4、8周各手术组神经功能评分均低于同期对照组(P<0.05)。1、4、12h手术组术后1、2周梗塞灶体积小于同期对照组和24h手术组(P<0.05),1、4、12h手术组4、8周的梗塞灶体积小于同期对照组,24小时手术组术后第1、2、8周梗塞灶体积小于对照组(P<0.05),1h手术组4周和12h组4、8周的梗塞灶体积小于24h手术组(P<0.05)。结论大鼠大脑中动脉主干闭塞后1～24h内开颅去骨瓣减压均可降低病死率。12h内手术者术后神经功能恢复较好。

基于MEMS技术的PCR生物芯片的研究

聚合酶链式反应 (PCR)技术已在分子生物学、基因测序、医学诊断等方面得到广泛的应用。基于MEMS技术研制了微结构的集成PCR -DNA分子扩增生物芯片 ,芯片集成了加热子、温度传感器、反应室、进样通道等 ;还介绍了芯片的设计、制作、温度循环特性。

三七三醇皂苷配合抗高血压治疗预防高血压性脑卒中

目的探讨三七三醇皂苷对高血压基础上自发性卒中的预防效果。方法采用易卒中型肾血管性高血压大鼠(RHRSP)120只,随机分为4组,每组30只,肾动脉狭窄术后4周始,分别用三七三醇皂苷、福辛普利、福辛普利+三七三醇皂苷或生理盐水灌胃1次/d,持续10周,每2周测动脉血压1次,并以30只正常血压大鼠做对照。记录出现卒中的大鼠数,肾动脉狭窄术后14周处死所有大鼠,病理检查各组动物脑卒中发生病灶数和面积,并进行比较分析。结果服药2周后,福辛普利、福辛普利+三七三醇皂苷组的血压水平低于生理盐水组。用药10周期间,三七三醇皂苷、福辛普利、福辛普利+三七三醇皂苷和生理盐水组大鼠卒中发生率分别为23·3%、13·3%、10%和50%,各治疗组卒中发生率与生理盐水组均有显著差异(P<0·05);各组卒中病灶平均面积分别为(1888·6±912·5)、(2578·7±1873·9)、(1633·6±1025·1)和(3802·6±1221·1)μm2,其中三七三醇皂苷组和福辛普利+三七三醇皂苷组与生理盐水组有显著差异(P<0·05)。结论三七三醇皂苷或血管紧张素转换酶抑制剂均可降低易卒中型肾血管性高血压大鼠的脑卒中发生率,两药合用还能减轻卒中的严重程度。

基于近红外光电效应的联合收获机谷物厚度测量方法

谷物在刮板升运器中的堆积状态是影响光电式流量测量精度的重要因素。为了提高联合收获机容积式谷物流量传感器的测量精度,开展了基于近红外光电效应的谷物厚度测量方法及其传感器的研究。通过激光发射器生成850~980nm的近红外光,采用硅光电池接收透射谷物的红外光线,根据光强的变化获取谷物的厚度。设计了以T型反馈网络为核心的I/V转换处理电路,根据试验测量的输出电压与谷物厚度的变化关系,拟合建立了Gaussian函数方程,分析了激光发射器功率、红外线波长对不同品种水稻厚度测量性能的影响。结果表明:当红外线波长为940nm时,回归方程的拟合精度最高,水稻厚度测量误差小于0.5mm;随着激光发射器功率的增加,水稻厚度测量量程随之增大,当功率为500mW时,谷物厚度的有效测量距离约为50mm;红外线的穿透能力随着波长的增加而增强,随着籽粒含水率的降低而减弱。提出的谷物厚度测量方法可以提高容积式谷物流量测量精度。

PVDF谷物传感器减振结构的动力学分析

为了实现联合收割机工作过程中谷物损失量的实时测量,研究以聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,简称PVDF)压电薄膜作为敏感元件的谷物检测传感器,通过由电荷放大、带通滤波、包络检波和电压比较器等构成的信号调制电路,实现谷物冲击信号的检测。为了减小联合收割机振动的干扰,传感器设计为双层隔振结构,分析了减振系统的动力学特性,数值模拟瞬时冲击作用下的响应。将传感器安装在联合收割机振动筛尾端支架上进行谷物检测实验,结果表明,通过合理选择减振材料和调制电路参数,传感器能够从振动噪声背景中有效提取谷粒冲击信号。

基于振动模态分析的籽粒检测传感器结构优化设计(英文)

为了分析传感器结构对籽粒冲击响应信号的影响,建立了籽粒检测传感器的三维结构模型,利用SolidWorks分析了传感器的振动模态。结果表明:传感器的上层面板的结构尺寸是影响传感器振动特性的主要因素,随着面板宽度b的增加,相对变形率γ首先迅速减小;随着b的进一步增加,γ逐渐减小至恒定值,固有频率f则单调增大;增加面板厚度h,固有频率f和相对变形率γ均呈单调增加趋势。将传感器安装到联合收获机振动筛尾部支架上进行清选损失检测试验。结果表明,传感器能够在振动干扰中识别籽粒冲击信号,当b=30 mm时,籽粒冲击响应时间小于2 ms,远小于b=120 mm时的籽粒冲击响应时间。

基于阻抗检测微传感技术的皮肤渗透性评估方法

基于宏电极的单频皮肤阻抗测量是利用阻抗进行皮肤渗透性研究的传统方法之一,其存在误差大、灵敏度低且不易于设备集成的缺点。由此,该文通过分析皮肤的分层生理结构以及皮肤渗透性与角质层(SC)阻抗的关系,设计了基于柔性非对称叉指微电极的皮肤阻抗传感器,构建了RCW分层阻抗模型,实现了对人体角质层阻抗的检测分析。实验结果表明,传感器输出的阻抗模值msdZ(100)和scR模型拟合参数可用作表征皮肤渗透性的重要指标。该方法可用于区分不同个体的皮肤渗透性,为人体生理生化检测相关的可穿戴设备参数调节提供依据。

盘吸式水稻排种器吸种动力学过程模拟及参数优化

准确控制盘吸式排种器的吸种位置是提高水稻育秧播种精度的关键因素,吸盘的吸种位置能够根据种盘内籽粒数量的变化进行自适应调节则是稳定排种器连续作业性能的重要保证。该文通过多球拟合建立了2种椭球体水稻籽粒模型,采用标准k–ε湍流模型和Euler气固两相流模型进行计算流体动力学和离散元(CFD-DEM)耦合,完成了排种器的吸种动力学过程仿真。根据籽粒的空间分布特点,采用均匀分布模型和矩估计法计算了籽粒的空间分布范围和离散系数,获取了垂直往复振动激励下的籽粒离散运动状态和稳定特性,确定了理想的种层厚度范围。以能够有效吸附籽粒为条件,仿真获取了不同种层厚度下的临界吸种位置,分析了吸种距离的变化规律、籽粒形状对吸种性能的影响以及造成漏吸和重吸的原因。受到籽粒相互碰撞挤压等因素影响,CFD-DEM仿真获取的吸种距离小于静止状态下的籽粒吸附临界距离,考虑到实际振动种盘内种群运动的随机性更强,提出在仿真获取的临界吸种位置基础上,适当降低调节距离以提高吸盘的整体吸种性能。结合振动种盘内种层厚度的实时监测技术,以PLC为控制器设计了排种器吸种位置的自动控制装置,并在排种器性能试验台上以压差、吸种位置调节距离、种盘振动频率、种层厚度为因素进行正交试验,通过对吸种合格率的数学回归建模和优化得到:当吸孔直径为2.5 mm、种盘振幅为4.0 mm时,理想的压差为4.4 k Pa、种盘振动频率为10.6 Hz、吸种位置调节距离为2.7 mm。根据优化结果进行吸种性能试验,当种层厚度在15~25 mm范围变化时,排种器的吸种合格率达到94.5%。研究结果可以为提高盘吸式排种器的自动化水平和连续作业性能提供借鉴。

脉冲电流退火的钴基非晶带环巨磁阻抗效应

将近零磁致伸缩系数的钴基非晶薄带卷成环形后,在16kA/m横向磁场作用下,用密度为25A/mm2的脉冲电流退火30s,并由环形薄带轴线上的直流电流提供环形磁场,可以获得显著的巨磁阻抗效应。分析了巨磁阻抗效应与激励电流的频率和幅值的关系。结果表明,在低频下阻抗变化率随频率升高而增大,达到特征频率后随频率升高而减小,增大激励电流幅值有利于提高磁阻抗效应。样品在频率为5MHz、峰-峰值5mA交流电流激励下阻抗变化率达55.1%。

基于传感技术的辛烷值测量

分析研究表明汽油的辛烷值与组成汽油的各个组份的综合介电常数ε有近似的对应关系。因此 ,利用电容式传感器测量ε的变化可以得出辛烷值。介绍了测量汽油辛烷值的传感器的原理及仪表。实验表明 ,与市售汽油辛烷值相比 ,测量精度可以达到± 0 .5个标号。

恶性大脑中动脉区梗死的早期诊断

恶性大脑中动脉梗化病情凶险,病死率极高。早期诊断是指导选择正确的治疗手段的关键。起病早期某些症状体征可以提示此病。影像学是该病早期诊断的重要手段。

酞菁铜薄膜传感器的气敏特性

利用酞菁铜有机半导体作为敏感材料制备成NO_2气体传感器,研究了其气敏特性,如器件的一致性、重复性、线性等,结果表明传感器具有实用价值。