茴香渣营养特征分析及其常规养分和矿物元素含量近红外反射光谱预测模型构建

本试验旨在分析茴香渣营养特征及构建其常规养分和矿物元素含量近红外反射光谱(NIRS)预测模型。利用NIRS技术结合改良偏最小二乘法(MPLS)分析了103份茴香渣样品中常规养分干物质(DM)、粗蛋白质(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、粗灰分(Ash)、有机物(OM)、粗脂肪(EE)以及矿物元素钙(Ca)、铁(Fe)、钾(K)、磷(P)和镁(Mg)含量的预测模型。结果表明:茴香渣CP和EE含量较高,NDF和ADF含量较低,且矿物元素含量丰富,可作为饲料原料添加到动物饲粮中。构建的预测模型中,常规养分DM、CP、NDF、ADF、Ash、OM和EE含量的预测决定系数(RSQ)分别为0.940、0.922、0.918、0.873、0.847、0.878和0.908,验证相对分析误差(RPD)均大于2.5,预测的准确性较高,取得最佳定标效果。矿物元素Ca、Fe和K含量的RSQ分别为0.912、0.911和0.856,RPD均大于2.5,预测效果较好,可以用于实际生产;Mg含量的RSQ和RPD分别为0.794和2.203,预测效果较弱,仅能粗略预测来进行样品筛选;P含量的RSQ和RPD分别为0.654和1.667,预测效果差,预测值和实测值的误差较大,不能用于实际生产。综上所述,利用NIRS技术建立的预测模型可快速、准确地预测茴香渣中DM、CP、NDF、ADF、Ash、OM、Ca、Fe和K含量。

基于分数阶LS模型的多场耦合波的反射和透射

应用麦克斯韦电磁学理论引入洛伦兹力,反映外磁场对弹性波传播的影响,运用分数阶广义热弹性LS模型,反映热力耦合效应对弹性波传播的影响.通过色散方程,分析了外磁场和热力耦合效应对波动模式和色散特性的影响.应用连续性边界条件计算出各种反射波和透射波与入射波的能流比,并通过法向能量守恒验证了数值计算结果的可靠性.

基于模型的薄互层地震反射滤波效应研究

薄层和薄互层油气藏的开发越来越受到重视,但由于地震资料对薄层的分辨能力有限,且传统的褶积模型无法模拟出薄层中复杂的波场传播现象,导致这类储层的地震预测难度较大。针对这一问题,本文以层状介质中的传递矩阵法为基础,发展了一种垂直入射时的反射率法,并运用该方法对多组典型的薄互层模型做正演模拟,然后对正演模拟的结果做频谱分析,研究薄互层对地震反射波的滤波效应。相较于层状介质中的传递矩阵法,垂直入射时的反射率法在更适用于纵波入射下的薄互层研究的同时,大大提升了反射率法正演的效率;而在频域对薄互层反射滤波效应做研究也在一定程度上解决了时域上分辨率不足的缺点。对于薄互层模型的频谱分析结果表明,垂直入射时的反射率法能较好地保留薄互层的层间信息,对根据该方法得出的正演结果做频谱分析,频谱曲线的幅值和陷波点的变化能反映出薄互层中互层数和砂泥比的变化情况,这对于油田后期的精细勘探阶段中薄储层空间展布规律及其性质的确定具有重要的意义。

Tracker软件助力物理模型建构教学——以“全反射”为例

物理模型建构教学被认为是培养学生科学思维的关键环节之一,而现代信息技术可作为该环节的一大助力。在新课标、新课改提倡信息化教学的理念下,以“全反射”为例,将Tracker软件应用于物理模型建构的教学过程,分析了Tracker软件的应用原则。以问题链为导向,以真实情境为驱动,借助自制创新教具等手段,组织了一系列Tracker实验探究活动,为有效地将信息技术软件应用于物理模型建构的教学实践提供了参考。

基于黏聚区模型的沥青路面反射裂缝数值模拟

为研究半刚性基层沥青路面反射裂缝的扩展规律,结合ABAQUS有限元软件,采用双线性黏聚区模型模拟了半圆弯曲试验断裂过程,将模拟得到的荷载-线位移曲线与试验结果进行对比以验证黏聚区模型在开裂分析中的适用性,其次使用弹簧单元模拟Winker地基,同时将黏聚区模型应用在沥青路面有限元模型中,研究沥青面层反射裂缝扩展规律。结果表明,双线性黏聚区模型在沥青混凝土开裂过程具有良好适用性;在加载过程中半圆弯曲试件经历了弹性、损伤和断裂3个阶段,荷载峰值为试件达到初始损伤点的7.39倍;损伤单元主要集中在轮印正下方,随着加载位移的不断增加,损伤单元向四周扩展,单元逐步失效形成宏观裂缝;路面结构参数中,基层模量、地基反应模量的增加对面层阻止反射裂缝扩展有利,而面层模量的增加则不利于面层阻止反射裂缝扩展。

定日镜积尘因素分析及反射率变化预测模型

为减少自然积尘引起的发电效率损失,光热电站需要定期清洗定日镜,如何选取合适的清洗节点,是提高经济效益的关键。针对于此,提出了一种基于气象预报数据的定日镜反射率变化预测模型,以供光热电站根据反射率的变化趋势,灵活安排人工清洗。对影响定日镜积尘的因素进行了分析;在研制人工积尘室并进行相关的定性实验基础上,构建了基于神经网络的反射率预测模型;通过室外积尘实验,对模型的效果进行了初步评估。实验结果表明,该模型能有效预测反射率的变化趋势,与实测数据的平均相对误差为1.28%,均方根误差为1.34%,对光热电站清洗计划的制定具有借鉴意义。

基于数据驱动的FAST主动反射面调节优化模型

针对500 m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)的主动反射面调节问题,利用旋转抛物面在三维空间中的定义建立了一个对任意天体角度均适用的工作抛物面方程,该方法不同于以往的坐标旋转的方法。利用反射面板重心点作为反射点,将反射接收比定义为能把光线反射到馈源舱被其接收的面板数量与300 m口径工作抛物面下总面板数量的比值。结合主索节点径向伸缩距离、边界平稳过度和邻接距离变化幅度三个约束条件,以接收比最大化作为目标函数,建立了一个工作抛物面优化模型,并利用节点数据和模拟退火算法对其进行求解,得到了工作理想抛物面。选用两组天体角度进行实例分析,结果显示调节后的接收比增大12.82%,并给出了工作主索节点的部分径向调节方案。本研究为FAST对于任意天体角度的变形提供了一种新的建模方法,也对馈源舱反射接收比提出了一种新的计算方式。

基于反射系数和模型匹配的柔性直流电网单端量线路保护

针对柔性直流电网线路保护区内远端高阻故障拒动、雷击干扰误动的问题,提出一种基于反射系数和模型匹配的单端量线路保护。首先,根据电压行波反射系数构成方向判据,避免反方向故障或雷击下保护误动;其次,利用电压行波传递函数解析区内短路故障,以及正方向区外故障或正方向雷击下保护处故障电压首行波满足的函数模型,根据故障首行波与基准函数模型之间匹配程度的不同,设计了一种基于模型匹配的识别判据;然后,结合启动判据和选极判据形成完整的单端量线路保护方案;最后,PSCAD仿真结果验证了所提保护方案可靠性高,能耐受500Ω过渡电阻和20 dB噪声。

基于分段涂层时域反射探头的天然气水合物测试平台开发及实验研究

该文基于分段涂层时域反射(time-domain reflectometry,TDR)探头,开发了一套用于开展海洋沉积物中水合物模拟实验和TDR响应测试的平台。平台的硬件部分包括样品容器、TDR测试单元、温度测量单元;软件部分包括TDR测试单元和温度测量单元软件。通过标定TDR探头参数、校正分段涂层影响,平台可同步测量高电导率海洋沉积物表观介电常数和电导率。用四氢呋喃水合物模拟天然气水合物,在天然海砂中模拟其生成分解过程并进行了TDR测试,通过分析水合物生成过程中TDR测试的表观介电常数和电导率动态变化特征、讨论水合物饱和度的影响规律,验证了该测试平台的可靠性。基于理论分析分别建立了基于表观介电常数、电导率以及两者联合的水合物饱和度计算模型,实验数据检验结果表明联合模型的水合物饱和度计算误差最低。

声波测井成像图中的反射体自动精确识别

针对声波测井成像图噪声多、图像模糊导致的反射体自动识别困难、依赖专家识别、费时耗力等问题,提出反射体自动识别方法。通过高斯混合模型将像素点按颜色进行聚类,拆分为多通道子图,筛选有效子图进行组合;基于局部连通性进行粗降噪;以连通区域内像素点数量为基准进行精细降噪,最终完成反射体区域的像素级精确识别。整个过程完全自动化,在油田开发所用声波成像图上进行实验,实现反射体区域像素级精确识别,极大地提高了开发效率。

红外偏振辐射模型对铬和铜元素的优化识别

针对优化激光诱导击穿光谱技术识别铬和铜元素的问题,本文提出了一种结合红外偏振检测理论的方法。利用菲涅尔反射定律和基尔霍夫理论分析了红外偏振产生机理,根据能量守恒定律验证了目标红外自发热辐射的偏振特性;利用红外偏振辐射传输模型及菲涅尔反射穆勒矩阵,结合温度的麦克斯韦-玻尔兹曼分布特性,推导出了等离子体红外偏振辐射信号模型,用于识别各激发能量下的重金属元素;利用5种不同能量的脉冲激光验证了模型的精准性。结果表明:在相同的激光能量下,红外偏振辐射光谱可以收集到更多的特征信号峰;在低能量激励下,红外偏振辐射光谱的优势更为突出。红外偏振辐射模型的构建是科学有效的,可用于优化重金属元素的快速检测。

重金属污染水体背景下的底质反射率光谱特征及其对离水反射率贡献影响分析

水体重金属遥感反演是水环境遥感领域中的难题,目前仍有相当多的基础性问题有待解决,而浅水区底质对离水反射率贡献规律是将来遥感反演模型精度其中一个重要影响因素,尤其在重金属污染这种特殊的背景下,揭示其贡献规律对提升水体重金属遥感模型精度有重要作用,测量结果对研究重金属尾矿底泥的反射率光谱特征以及区分常见水底底质有参考意义。首先利用光谱仪测量获得广东大宝山尾矿底质反射率,发现其在波长755、 1 280、 1 620和2 200 nm存在反射峰,有明显光谱特征,并与河床常见的粗沙、淤泥和石头三类底质反射率进行了对比分析,结果表明:一方面,粗沙和淤泥反射率呈一缓慢上升的曲线,与存在多个特征反射峰的矿区底泥有明显区别;另一方面,石头反射率则在波长范围550~650 nm出现一个宽而扁平的反射峰后随即在波长675 nm处出现波谷然后增大至波长750 nm后趋于平缓,其特征波长与矿区底泥均不一样。上述特征波长可作为重金属污染背景下底泥光谱的重要区分波段。测量水深为1 cm、 10 cm和深水区的离水反射率,结合水质遥感模型计算出1 cm水深情况下底质反射光、水体散射光,并将其对离水反射率贡献进行讨论。离水反射率测量结果表明,底质对浅水区影响极大,随着水深变浅,离水反射率总体不断被抬升。而水底反射光和水体散射光对离水反射率贡献规律则以波长515 nm为分界线,向短波方向以水体散射光贡献为主,向长波方向则以水底反射光为主,贡献量由底质反射能力和水体散射能力共同决定。对考虑了底质反射光后的遥感模型精度进行评价,模型计算得到波长范围350~950 nm内的离水反射率与野外测量值对比结果,二者具有显著的线性相关(R^(2)=0.964 2),相对误差在波长范围560~830 nm低于10%,甚者可低于5%,模型总体模拟精度较好,远比在不考虑底质影响时精度高,模型满足将来水中重金属遥感反演要求。研究结果对今后水体重金属遥感反演时处理底质影响提供了重要的参考数据和理论依据,有助推动该领域进一步发展。

基于多角度表观反射率模型的交叉定标方法

为了满足多类型光学载荷在轨空间辐射基准传递的需求,减小角度差异对辐射定标频次和精度的影响,开展基于多角度表观反射率模型的交叉定标方法研究。利用高精度长时序卫星的多角度、高光谱表观反射率数据,构建地球稳定目标利比亚4的大气层顶表观反射率模型。通过区域匹配、时间匹配和云剔除后,利用该模型对2019—2020年风云三号D星中分辨率成像仪和AQUA/MODIS的可见-短波红外波段开展了205次交叉定标应用,并与同步星下点观测的交叉定标方法进行了26次比对。结果表明,两种方法的平均相对偏差优于2.1%,验证了该方法的适用性和准确性。该方法可以解决对人工测量定标场地表多角度数据的依赖,适用于观测天顶角差异0°~60°、观测波段400~2400 nm以内的多光谱、多角度载荷的交叉定标,减小交叉定标中角度匹配误差,显著提高多类型卫星的定标频次,为空间辐射基准传递和多载荷数据融合应用提供基础技术支撑。

3种光源下的朗伯体表面反射模型

为了理想化物体表面反射模型,通过辐射度学和球面三角公式推导出条形光源、均匀光源和半球均匀光源照射下的朗伯体场景辐射亮度,进而得到了3种光源下的朗伯体表面反射模型.

生菜镉污染可见-近红外光谱分析模型

为了快速无损监测生菜受镉污染的程度,利用可见-近红外光谱进行生菜镉污染的分类监测。将土壤镉污染样品设置为0(CK,对照组)、 5、 10和20 mg·kg^(-1),以不同污染程度下种植的生菜为研究对象,采集生菜叶片的可见-近红外反射光谱,分析镉污染下生菜叶片可见-近红外光谱反射率的变化规律。光谱信息经分析表明,在510~730 nm波段之间,随着土壤中镉含量的增加,生菜叶片的可见-近红外光谱反射率表现为先降低后增加;在730~799.53 nm波段之间,5和20 mg·kg^(-1)镉胁迫下生菜叶片反射率高于CK组,10 mg·kg^(-1)镉胁迫下生菜叶片反射率低于CK组;且在762.199 nm处出现了一个吸收谷。首先采用平滑(SG)、多元散射校正(MSC)、标准正态化(SNV)、平均归一化(MN)、 SG+MSC、 SG+SNV、 SG+MN、 SG+一阶导数(FD)、 SG+二阶导数(SD)方法对原始光谱进行预处理,以提高信噪比。然后通过主成分分析(PCA)对原始光谱和各种预处理的光谱进行降维处理,最后将降维处理后的数据按照4∶1的比例划分训练集和测试集,分别与粒子群优化随机森林(PSO-RF)、遗传算法优化支持向量机(GA-SVM)、 BP神经网络(BP-NN)、极限学习机(ELM)、朴素贝叶斯(Naive Bayes)结合建立生菜镉污染的分类监测模型,并进行分析比较。结果表明,在不同的模型中,PSO-RF(SG)模型的识别效果最佳,其次是GA-SVM(SG+FD)模型和ELM(MSC)模型,PSO-RF(SG)、 GA-SVM(SG+FD)、 ELM(MSC)模型训练集的准确率均为100%,而测试集的准确率分别为100%、 83.33%和79.17%;BP-NN模型和Naive Bayes模型的效果较差,BP-NN(SNV)模型训练集的准确率为42.72%,测试集准确率为50%;Naive Bayes(SG+FD)模型训练集准确率为71.84%,测试集准确率为83.33%。说明采用可见-近红外光谱结合粒子群优化随机森林建模能够为生菜重金属污染监测提供一种新思路。

基于反射率法正演模拟的含气储层反射系数频变规律研究

振幅随偏移距/入射角的变化(AVO/AVA)技术已在油气勘探中广泛应用,其随频率的变化特征对岩性研究、储层预测和油气检测具有重要的指示作用。频变特征不仅与含气储层自身吸收衰减产生的速度频散有关,还与地震波在储层顶底之间发生的多次反射有关。本研究基于反射率法建立层状介质的频变反射系数递推公式,利用Chapman模型引入频散速度,提出一种充分考虑含气储层本身吸收衰减与层状结构的AVO精细模拟方法。并在此基础上深入分析了含气储层的厚度、含气饱和度、孔隙度及渗透率与频变反射系数之间的关系,为采用频变规律开展含气储层识别提供了依据。

基于黏弹性Chapman-Kelvin模型的裂缝储层频变AVAZ反演研究

为了在地震资料和裂缝储层特征之间建立联系,对裂缝储层采用了等效介质模型.而传统的等效介质模型未充分考虑非完全弹性介质理论和基于频变各向异性理论的双相或多相流体假设,也不能对实际裂缝储层中的地震波频散和衰减现象提供准确合理的解释,并且储层参数的反演研究对裂缝储层的定性预测和定量描述举足轻重.为此,本文首先根据所提出的黏弹性Chapman-Kelvin动态等效介质模型,该模型考虑了耦合的双相流体假设、黏弹性理论、喷射流以及斑块效应,并在此基础上分析了裂缝储层参数(主要为裂缝密度、裂缝长度、孔隙度和含水饱和度)对地震波频变特征的影响.然后基于黏弹性Chapman-Kelvin模型与Schoenberg和Protazio概括的Zoeppritz方程所计算出的频变反射系数,分析了反射PP波和PS波的频变AVAZ(Amplitude Versus Angle and Azimuth)特性和PP波频变反射系数与裂缝储层参数的关系.同时考虑到发生地震频散时,反射系数和频率产生关系,构建了在角度、方位和时间域内的新型正演方程.最后,基于PP波频变反射系数对裂缝密度、裂缝长度、孔隙度和含水饱和度的变化有较好的敏感性特点,进行了两种反演方法研究:其一是基于贝叶斯理论直接反演方法,其中以对数绝对范数作为似然函数和高斯分布,即L2范数度量作为先验约束;其二是基于频变反射系数的MCMC(Markov Chain Monte Carlo)随机反演方法.通过频变AVAZ进行裂缝储层参数的反演研究,结果表明,MCMC随机反演方法在缺失先验的储层参数信息时,反演结果的不确定性较强.当存在有效且足够的先验信息时,反演结果的可靠性进一步提升.而基于贝叶斯理论直接反演方法,则显示出基于频变AVAZ来区别大尺度裂缝和微尺度裂隙的潜力.

基于光谱反射率的寒地水稻叶片氮含量预测

为实现利用水稻叶片光谱指数实时预测叶片群体的氮素含量,采集了不同年份中氮素、品种差异下寒地水稻主要生育期(T_(1)穗分化中期、T_(2)拔节期、T_(3)孕穗期、T_(4)齐穗期、T5蜡熟期)顶部3片全展叶(上1、上2、上3叶分别记作L1、L_(2)、L_(3))的光谱反射率,探究其变化规律以及光谱指数与叶片氮素含量的关系,并用P-k、均方根误差(RMSE)、对称平均绝对百分比误差(SMAPE)、校正均方根误差(RMSEC)、交互验证均方根误差(RMSECV)、相对预测性能(RPD)对模型精度进行验证。结果显示:提高氮肥投入量,叶片反射率在可见光区域内呈降低趋势,在近红外平台叶片反射率上升。随着生育期的推进,在可见光区域内,不同品种L1叶反射率先降低后上升,L_(2)、L_(3)叶的反射率一直上升,与叶片氮素百分含量的敏感波段为500~550和650~700nm。对光谱指标和叶片氮素百分含量进行相关分析,生育前期以下位叶片的光谱指标相关系数高,生育后期则相反,筛选出T_(1)时期L_(2)叶指标FD-NDNI、T_(2)时期L_(2)叶指标GM2、T_(3)时期L_(2)叶指标Lic2、T_(4)时期L1叶指标MRESRI以及T5时期L1叶指标Ctr1适宜作为不同时期预测叶片氮素含量的最佳指标,预测叶片氮素含量的回归方程R2分别0.54^(**)、0.60^(**)、0.66^(**)、0.62^(**)、0.51^(**),均达到极显著水平;验证指标的P-k值分别为0.00、0.04、0.06、0.01、0.04;RMSE分别为0.39、0.58、0.22、0.54、2.56;SMAPE分别为1.11、1.41、1.03、1.64、3.89;RMSEC分别为0.17、0.15、0.13、0.13、0.13;RMSECV分别为0.18、0.14、0.12、0.12、、0.14;RPD分别为2.46、2.19、3.15、1.74、3.01,其中T_(3)时期L_(2)叶指标Lic2的预测效果表现最佳。借助筛选的光谱指标能够实现快捷、无损和实时预测水稻不同生育时期的氮素营养状况,促进高产优质的寒地水稻可持续发展。

羌塘盆地天然气水合物冻土层的地震反射正演模拟分析

羌塘盆地是青藏高原最大的含油气盆地,多年冻土广泛分布,具备良好的天然气水合物形成条件和找矿前景。我国多年冻土区天然气水合物的形成主要受气源、地下水、温度和压力4个基本条件制约,温压条件直接受多年冻土的热状态、厚度以及冻土层下地温梯度的控制和影响。由于冻土层是羌塘盆地天然气水合物形成的必要条件.

星载薄膜反射阵天线机电耦合模型及其应用

薄膜反射阵天线面密度低、收纳比高、电设计自由度高,在实现星载天线“高增益”、“轻巧化”的要求上有巨大的优势。但目前还没有在轨使用的大口径薄膜反射阵天线,主要是因为薄膜在空间热环境、光场、电磁波辐射、粒子辐照、重力梯度等多物理场中容易产生大变形与振动,严重影响天线的电性能。为验证大口径薄膜反射阵天线在空间大规模运用的可行性,建立了薄膜反射阵天线的机电耦合模型,研究了反射阵单元误差和馈源误差对天线电性能的影响,分析了薄膜反射阵天线形变与振动对增益和副瓣电平的影响,为薄膜反射阵天线的在轨误差分析提供参考。