甲醇气体浓度检测系统设计

针对现有的甲醇气体检测方法已无法满足迅速发展的燃料电池市场对快速检测的需求问题,以甲醇气体为研究对象展开了检测系统的设计和定量分析。首先,根据甲醇气体红外吸收特性选取光源并设计其驱动电路,气体将对光源进行调制。其次,利用正交锁相放大技术和小波分解法,设计了一种采用小波分解对锁相放大输出信号进行处理的锁相放大系统,其利用小波分解技术对锁相放大输出信号进行二次处理,检出限为9 ppm,实现检测微弱信号的目的,且响应时间约为2 s。最后,基于线性拟合建立分析模型,信号决定系数为0.979。实验表明,本文设计的甲醇检测系统具有模型的预测准确性和灵敏度较高等特点,能够实现甲醇的快速定量检测。

实验规程数据化研究与建设趋势分析

围绕实验规程数据化研究与建设趋势,充分结合当前科研活动对实验规程的需求特征,重新定义实验规程并明确界定试验规程数据化。在此基础上,综合分析当前103篇实验规程数据化研究文献的国家分布、关键研究问题及对应核心机构人员,总结实验规程数据化研究趋势。选取具有综合集成且承上启下特征的数据库(包含语料库)建设这一关键研究问题做详细归纳分析,按照科技文献库、可计算数据库、文本标注语料库三种形式分类梳理,总结建设趋势。在趋势分析基础上,进一步聚焦信息资源专业和知识服务机构在实验规程数据化研究四个关键问题上可发挥的理论和方法优势,共同推动理实交融、数据驱动知识发现的发展。

光周期调控马铃薯块茎初始形成关键时期的转录组分析

本研究以‘中薯18号’为试材,分别在短日照(8 h light/16 h dark)和长日照(16 h light/8 h dark)条件下进行培养,定期观察匍匐茎顶端的生长变化,取不同光照条件下匍匐茎顶端弯钩期、亚顶端初始膨大期及亚顶端膨大期的叶片和匍匐茎亚顶端部位进行转录组测序和分析发现长日照条件下匍匐茎亚末端初始膨大比短日照条件下显著延迟,昼夜节律通路在各个阶段都有富集,与光周期调控块茎初始形成密切相关。22个Dof、ERF、MYB等家族的转录因子在匍匐茎亚顶端初始膨大期显著上调表达的模块,可能参与调控马铃薯块茎初始形成。本研究为深入解析光周期调控马铃薯块茎初始形成的遗传调控机制提供了重要参考。

557.7 nm波段地基探测风场的多普勒非对称空间外差干涉仪研制

为探测中层大气风场信息,研制了一台具有热补偿特性的大集光率(AΩ)、高信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)的地基多普勒非对称空间外差(Doppler Asymmetric Spatial Heterodyne,DASH)干涉仪。针对557.7 nm的氧原子气辉谱线,制定了DASH干涉仪的详细参数和指标。系统采用扩视场和消热差设计,半视场角达到2.815°,集光率为0.09525 cm^(2)sr,系统信噪比在113.75左右,经过热补偿设计后,最终光程差随温度变化(dΔd0/dT)的数值仅为2.224×10^(−7)mm/°C。根据相应参数设计优化了光学系统,前置光学系统和探测器光学系统分别采用像方远心和双远心结构,各项指标均满足探测要求。为验证设计结果,搭建了地基DASH干涉仪实验平台,进行室内以及地基室外实验,最终得到了明显的干涉条纹。上述结果证明DASH干涉仪的系统设计是合理的,系统的信噪比和集光率满足检测要求。

基于卷积神经网络的全球海洋叶绿素a浓度反演方法

作为浮游植物体内主要色素的叶绿素a能够指示水体富营养化的程度,因此准确地获取与预测叶绿素a浓度可为保护海洋环境提供依据。以中分辨率成像光谱仪获取的遥感影像作为数据源,将同一水域的叶绿素a浓度图像作为相对真值,采用卷积神经网络建立遥感反射率与叶绿素a浓度之间的关系模型,进而实现对海洋叶绿素a浓度的反演。首先,对2020年全球海洋反射率数据(波段组合为412,469,488,547和667 nm)和叶绿素a浓度数据进行倍数放大、对数变换等预处理。其次,从中截取2020年1月太平洋与印度洋交界处的水域影像作为数据集,并将其划分为训练集和验证集,构建与训练海洋叶绿素a浓度的卷积神经网络反演模型,以决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)作为评价指标,优化反演模型。最后,使用2020年1月—12月的叶绿素a浓度数据作为测试集,验证模型的反演精度。结果表明,构建的反演模型R^(2)=0.930,RMSE=0.132,MAE=0.103,证明模型给出的叶绿素a浓度的反演结果与真值具有较高的一致性,能够应用于基于遥感影像进行全球海洋叶绿素a浓度的反演研究。

拉曼光谱检测糖皮质激素的方法研究

针对市场上出现的非法添加糖皮质激素的问题,以糖皮质激素中地塞米松和氢化可的松为研究对象,对其拉曼光谱展开了定量分析。首先,采用coif3小波基、3层分解的小波硬阈值法去噪。其次,应用BEADS算法进行基线校正。再以3∶1的比例划分训练集和测试集,用连续投影法提取了4个拉曼特征波数。最后,基于RBF核函数建立支持向量回归模型取得较好的分析性能,预测集的决定系数(RP2)分别为0.994 4和0.995 9,预测集的均方根误差(RMSEP)分别为2.527 4 mg·mL^(-1)和1.750 4 mg·mL^(-1),可见模型的预测准确性较高。实验证明拉曼光谱检测法能够作为一种精准检测糖皮质激素浓度的新方法。

基于Gabor滤波和显著性检测的红外与可见光图像融合

红外和可见光图像的融合既要突出红外图像中重要的亮度特征,又要使融合图像保留清晰的视觉效果。因此,提出了基于Gabor滤波和显著性检测的融合方法。首先,采用显著性检测得到红外和可见光图像的显著层,再使用Frankle-McCann Retinex增强算法对可见光图像进行增强,之后用Gabor滤波器将红外图像和增强后的可见光图像分解为细节层和基础层。然后,采用“最大绝对”的融合策略对显著层与细节层进行融合,最后进行图像重构。实验结果表明,得到的结果与其他八种经典算法比较中表现优异,尤其是AG、EI、IE、SF等指标方面尤为突出。

基于空谱联合的医学图像分类方法

为有效提高显微高光谱数据的利用率,提高分类精度,提出了一种联合显微高光谱空间信息和光谱信息的分类方法。首先,提取图像空间特征,包括Gabor特征等;其次,将空间特征和光谱信息联合,并使用短时傅里叶变换将其转化为二维图像;最后,使用卷积神经网络来提取空谱联合特征,实现分类。实验采用血细胞的显微高光谱图像作为数据集进行测试。实验结果表明,总体的分类精度可达98%,Kappa系数为0.973。相比于传统利用光谱信息分类的算法,在分类精度上有较明显的提升,这将为医学图像分类识别提供新的思路。

半夏蛋白抗肿瘤活性组分的提取分离

目的分离半夏蛋白的抗肿瘤活性组分,研究该半夏蛋白组分的抗肿瘤作用。方法用凝胶柱分离纯化半夏粗总蛋白,采用四氮唑蓝比色法(MTT法)观察半夏蛋白对肝癌Bel-7402细胞增殖的抑制,应用流式细胞术(FCM)检测其对细胞凋亡的影响。结果半夏粗总蛋白中30%硫酸铵沉淀部分、60%硫酸铵沉淀部分对肿瘤抑制的量效关系不明显,30%硫酸铵沉淀部分经分离后0.05mol/L和0.1mol/LNaCl的洗脱峰呈现较好的量效关系,且对Bel-7402细胞的抑制作用与空白对照组有显著性差异。30%硫酸铵沉淀蛋白有促进Bel-7402细胞凋亡的作用。结论半夏蛋白中30%硫酸铵沉淀部分对Bel-7402细胞生长具有明显抑制作用及促进Bel-7402细胞凋亡的作用。

航空遥感相机扫描反射镜支撑技术

从保证扫描反射镜成像质量及功能的角度出发,介绍了扫描反射镜及其支撑结构材料的选取原则;探讨了扫描反射镜的支撑方式,以及各种支撑方式的适用范围;针对面型精度要求较高的反射镜,提出了柔性支撑结构的设计思想。通过CAD/CAE工程分析软件,在各种情况下,对采用柔性支撑结构前后的反射镜组件进行分析,由有限元模型变形情况的对比分析,可以验证此种柔性支撑结构的有效性。最终通过相机的外场试验,由相机的成像质量确定了反射镜支撑结构的可靠性。

基于YOLOv5改进的轻量级目标检测模型

目标检测在计算机视觉中具有广泛的应用,而YOLOv5是目标检测领域中的经典模型。然而,YOLOv5的参数量较大,不适合应用于自动驾驶等领域,因此,基于YOLOv5改进了一个轻量级的目标检测模型。首先,使用ShuffleNetv2替换了原有的CSPDarknet53主干网络,从而降低了网络计算量。其次,使用轻量级增加精度的架构Stem Block。再次,在特征提取网络的末端加入了Coordinate Attention,使其更好地聚焦图像中重要信息。最后,使用二元交叉熵损失函数,突出类别互斥的差异。实验结果表明,相比于YOLOv5方法,改进的模型mAP只降低0.08,fps达到了91。因此改进的模型在大幅度降低参数和计算量的同时,取得了理想的检测精度。

快速去除椒盐噪声的蛇形扫描滤波算法

为提高椒盐噪声图像的处理速度和去噪效果,提出一种蛇形扫描滤波算法。利用OTSU算法求出椒盐噪声的阈值,在噪声分布区间内找出相邻灰度之间像素个数差异的最大值,将极值点的灰度值与OTSU算法求出的阈值进行加权平均作为信号与噪声的分割点。实验结果表明,该算法能高效、快速、准确地去除椒盐噪声,并且与中值滤波算法相比,较好地保留了原图的细节,尤其对于高密度噪声污染的图像具有更好的去噪效果。

非接触交会测量法在空间位置测量中应用

提出一种基于交会原理测量目标空间位置的新方法。面阵CCD摄像机安装在装填车上的机械手腕部。机械手方位回转时,利用CCD摄像机对发射车上的空间目标进行测量。根据测量元素方位角和高低角,采用交会方法确定空间目标的位置,从而得到两辆载车之间的坐标关系;依据计算结果引导装弹机械手将导弹快速装填至发射车。测量机构与装弹机构均为机械手,从而消除基准转换误差。通过误差分析及计算机仿真,证明可实现的测量精度为:长度≤±0.84mm,角度≤±2′6″,满足设计精度要求。

项目教学法在高校工科教学中的应用

高校的教学一度存在重视理论知识的传授,忽视人才实践能力的培养;重视学校课程形式的建设,忽视学科之间内在联系的问题。飞速发展的经济形势决定了社会对人才结构的需求,而这种需求又决定了人才的培养模式。因此,如何培养符合社会需求的具有创新能力的应用型人才成为高校教学改革的主题。项目教学法是教师根据教学内容设计工程项目,并指导学生独立地查阅文献资料,制定研究方案,规划研究路线,负责项目实施,以及分析研究结果。其目的是培养学生如何解决问题的能力,即具有敏锐地发现问题的能力,运用综合分析问题的技巧,通过与他人协作,积极地寻找解决问题的途径。通过项目教学法激发学生潜在的创新能力,成为符合社会需要的应用型人才。

探索新工科背景下测控技术与仪器专业的复合型人才培养之路

多元化社会的发展需要多样化的人才。我国高等教育人才培养模式的演变过程表明,高等教育既要重视专门人才,更要培养复合型人才。因此,本文提出在新工科背景下,探索测控技术与仪器专业复合型通用人才的培养模式。教育方式的多元化是培养多样化人才的前提条件,实现多元化的教育方式的途径:一是多元化的教学方式,利用多媒体教学、讨论式教学、实验教学、项目教学法等,并将线上授课与线下授课,在线实验与传统实验相结合,实施多元化教学方式;二是多元化考核方式,依据闭卷或者开卷考试、实验报告、创新创业成果等对学生的成绩做出综合评价;三是引入项目教学法,锻炼学生的查阅资料、给出方案、设计计算、绘图加工、动手实验的综合能力,培养了学生自主学习的能力。教师仅作为学生学习过程中的引导者、指导者和监督者。本文通过教学方法、教学内容、教育手段以及成绩考核等多元化的探讨,旨在探索一条实现教育模式多元化的道路,培养出优秀的多样化人才。

轮胎温度场的有限元分析

综合考虑轮胎胶料滞后热源和摩擦热源的作用,对轮胎非稳态温度场进行计算机仿真,分析轮胎从启动到稳态行驶阶段的温度场的变化。探索引起温度场变化的主要原因,对于指导轮胎的结构的优化设计有一定的指导意义。

路由器级Internet网络静态鲁棒性研究及其优化

基于目前对Internet网络的研究范围主要局限于自治域级的现状,对路由器级的Internet网络进行了拓扑建模研究,计算了两个网络的相关统计特性,提出了一个新的影响力指标来衡量网络的鲁棒性,对网络在随机故障下的临界点进行了实证研究,恶意攻击采用了基于度和介数的攻击,最后针对恶意攻击下的节点失效方式进行了保证成本不变的网络拓扑优化来提高网络在该攻击方式下的鲁棒性。

基于辩证思维方式培养学生创新能力的探索

突破标准化思维的束缚,将辩证思维方式应用于教学实践,是培养大学生创新能力的有效途径:其一是摒弃标准化思维,采用辩证思维方式引导学生不断地学习、实践和思考。其二是采用辩证思维方式分析事物的本质,全面地认识事物各要素之间的联系,系统地揭示事物的运动、变化和发展。其三是在教学中增设实践教学环节,制定分层次的创新型实践教学计划,从创新能力、科研兴趣、知识储备和职业技能等方面对学生进行全方位的培养。改革以标准化思维为主的考试模式,采用笔试与多样化的考试形式相结合;理论与实践的考核内容相结合;减少标准化试题,增加辨析类试题等题型,从多角度对学生的能力进行考核与评价。

三通道微光夜视仪光学系统总体设计

微光夜视仪是专门研究在夜间低照度的条件下,利用光电转换技术解决改善人眼的视觉能力,从而实现夜间观察的一种高新技术,微光夜视仪借助微光或成像器件,利用光电子成像的方法,克服人眼在低照度下以及在有限光谱响应下的限制。本文在传统双通道双目微光夜视仪的基础上,优化得到了三通道微光夜视仪的技术方案,设计了性能优良的物镜光学系统。

小波矩量法求解方环天线的电流分布

将小波分析与矩量法结合起来,分析求解了方环天线的电流分布。用小波基代替矩量法中的基函数和权函数,使矩量法中与算子相对应的矩阵变成大量元素为零的稀疏矩阵,从而大大减少了计算量。计算结果与用矩量法计算的结果吻合较好。