智能手机的主要叶类蔬菜品质和新鲜度指标的光谱检测

蔬菜品质和新鲜度的高低不仅影响食用时的口感,而且营养程度也不一样。作为蔬菜品质和新鲜度重要参考指标之一的叶绿素和含水量的检测,已经越来越受到国内外学者的重视。相比于传统的肉眼目视判断的检验方法,可见-近红外光谱分析具有快速高效、无损、非接触等独特的优势,更加适合蔬菜的实时检测。目前相关研究主要集中在生长中植被叶绿素和含水量的反演,对市场上成品蔬菜的研究较少,或者研究对象单一,缺乏市场普适性。此外,光谱数据的获取需要专业的光谱仪采集,费时费力,各种生理生化指标的研究离实用化还有很长的距离。为了与实际相结合,基于智能手机光谱系统（SCSS)建立了快速、准确、普适性强的反演蔬菜叶绿素和含水量的模型,并通过地面光谱仪SVC数据验证了该系统的可靠性。选取市场典型的五种蔬菜（菠菜、小油菜、油麦菜、生菜和娃娃菜）作为实验样本,分别进行常温保存和冷藏保存来模拟现实中菜市场和超市的蔬菜储存环境。每隔24 h进行一次数据采集。对获取的原始光谱数据进行波段选择和小波变换去噪的预处理。构建蔬菜叶绿素反演指数(VCRI_{（m, n）})和蔬菜含水量反演指数(VWRI_{(i, j)}),分别提取该两个指数与叶绿素和含水量实测值的相关系数R作为权重系数,最终建立了叶绿素和含水量的加权平均反演模型。实验结果表明,SVC仪器和SCSS两者数据针对蔬菜叶绿素和含水量的敏感波段基本一致,叶绿素反演的敏感波段在730~980 nm之间,反演精度R2分别为0.863和0.808 1,标准差为8.679 5和8.892 5;含水量反演的敏感波段在水汽吸收波段950~1 000 nm之间,反演精度R2分别为0.742 9和0.712 9,标准差为8.789 9%和8.861 4%。SVC实验数据跟SCSS实验数据结果十分接近,验证了新型智能手机光谱系统实时监测蔬菜叶绿素和含水量的有效性。智能手机光谱系统具有体积小、价格便宜的优势,结合网络云端服务和实时数据反馈的特点,能够实现蔬菜品质和新鲜度指标的智能检测,让光谱分析真正应用于人们日常生活中。     

基于智能手机的迈克耳孙干涉自动计数系统

在迈克耳孙干涉测波长实验中,计数干涉圆环的吞吐数量历来是实验者头疼之事,本文开发了一种基于智能手机的自动计数软件系统.该软件通过智能手机自带摄像头采集干涉环图像,经滤波分析自动计算干涉圆环吞吐数.该系统操作简单,计数精度可以达到0.5环,大大提高了测量准确度.随着智能手机的普及应用,该系统具有广阔的应用前景.     

巧用智能手机测定抗贫血药物中铁的含量

铁离子和硫氰化钾反应生成稳定的血红色络合物硫氰化铁,用智能手机拍摄所得图像的颜色反映在图像的RGB值上。随着该溶液浓度的增大,溶液颜色逐渐加深,反映在拍摄的图像中颜色的RGB值也在变化,并且得出该溶液颜色的R值与溶液的浓度成线性关系。结果显示,用该实验方法测得的抗贫血药物中铁的含量与用紫外分光光度法测得同一药品中铁的含量相比误差为5%;并且该实验方法在中学的化学实验课中很容易实现,避免了学生用目视比色法测量抗贫血药物中铁的含量时因标准溶液的色阶选择不合适而导致实验的失败。     

利用扭摆实验探究简谐运动规律

为了引导学生探究简谐运动规律,加深对力学相似性的理解和锻炼数据分析处理能力,设计了扭摆实验.推导了简谐运动的基本规律,融入了智能手机和视频软件的应用,测得了扭摆转动角度、角速度、角加速度和能量的时间演化曲线.     

开放式实验教学管理系统的设计与实现

为促进信息技术与实验教学的深度融合,有效运行开放式实验教学与管理模式,设计和开发了基于B/S架构的实验教学管理系统。系统由前端和后端两个部分组成,后端利用JAVA语言编写,将MySQL作为数据库管理系统;前端使用JavaScript语言开发,基于Html5和Css3技术构建交互页面与视觉效果,用户可以直接通过浏览器和微信公众号登录使用。系统的实现充分发挥了智能手机在开放式教学和管理中的作用,提高了开放教学的管理质量和水平。     

用智能手机App Video Physics研究竖直平面内的圆周运动

本实验用智能手机App Video Physics追踪小球在竖直平面内做圆周运动的情况,研究了不同质量的小球从同一高度静止释放到达最低点的速度关系,研究了从不同高度静止释放小球的速度与运动轨迹之间的关系,计算了小球在圆形轨道上运动时的向心力、角速度,以及当小球与圆形轨道等高静止释放时小球的脱离点速度.     

基于智能手机摄影的接触角测量实验

建立了一种基于智能手机摄影测量接触角的简便方法，使用附加近摄镜的智能手机对固体表面的液滴进行拍摄，对图片进行测量和计算即可测得其接触角。该方法简单廉价，较为准确，可用于研究表面活性剂对接触角的影响，亲水和疏水表面对接触角的影响等。使用该方法可以在物理化学实验、精细化工实验等课程中引入接触角相关实验，增进学生对接触角概念的理解。     

基于手机多携带位置下的路程估计方法

提高步频检测的识别率和步长估计的精度是行走轨迹推算定位技术的两个关键。基于手机加速计和行人位置推算原理,利用巴特沃斯滤波器提取手机加速度信号中与行人步态事件相关的信息;借助于峰值探测法识别步频,进而利用步频探测获得的步频点分割加速度信号;通过分析行人行走时的特征,建立了基于加速度波形面积的步长估计模型,以此估计行人的行走路程。实验表明:手机在不同携带位置下,利用频域滤波器提取的信息探测步频的平均识别率达99%以上;在不同步速下,基于面积估计模型的路程估计的平均可靠度在98%以上。     

空气辅助分散液液微萃取-数字成像比色法检测水体中阴离子表面活性剂

建立空气辅助分散液液微萃取-数字成像比色法快速检测水环境中阴离子表面活性剂(LAS)的方法。优化选择了空气辅助分散液液微萃取过程中萃取剂种类及其含量、萃取次数以及比色法定量的参数。实验结果表明,LAS的质量浓度在0.10~0.80 mg/L范围内与分析信号值具有良好的线性关系,检出限为0.01 mg/L。测定结果的相对标准偏差为1.0%~3.3%(n=10),加标回收率为95.7%~99.5%。该方法操作简便,灵敏度高,大大降低了有机萃取剂的使用,可快速检测水环境中LAS的含量。     

基于智能手机研究电梯运行物理特性

电梯是高层建筑必不可少的垂直交通工具,乘坐舒适度逐渐成为民众关注焦点.针对乘坐电梯产生耳鸣的问题,基于智能手机气压传感器、加速度传感器和物理实验应用程序phyphox,对高层建筑电梯运行物理特性进行研究,结果表明电梯运行速度和加速度过大,导致气压的变化幅度及变化速率超过阈值范围,导致部分耳膜较为敏感住户产生耳鸣现象。根据实验结果调整优化电梯运行参数以后,乘客耳鸣问题得到解决,体现"从生活走向物理,从物理走向社会"。