连续偏振光谱的稻种发芽率检测方法研究

针对目前传统稻种发芽率检测方法周期长、精度低的问题,提出新颖的基于连续偏振光谱技术实现稻种发芽率快速、无损检测的方法。以不同老化天数稻种为检测目标,10 min为检测时间点,使用起偏器将光纤准直光源调制成线偏振光垂直入射稻种浸出液,而后以5°为间隔旋转检偏器,并通过光纤光谱仪检测透射的光谱,对检测的偏振光谱通过归一化预处理后,根据不同发芽率稻种检测时偏振角及波长的贡献给出特征偏振角和特征波长,特征偏振角为0°,5°和25°,特征波长为576,620和788 nm,将获取的连续偏振光谱以特征偏振角和特征波长处的透射率为输入,构建稻种发芽率检测模型。分别比较运用偏最小二乘法回归(partial least squares regression,PLSR)、BP神经网络(back propagation neural network,BPNN)、径向基神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)三种建模方法建立稻种发芽率检测模型。分别用老化天数为0,2,4,6 d的稻种,在不同的偏振角共测量1 520组实验数据,其中912组数据作为校正集,608组数据作为预测集,建模结果表明三种模型预测精度较高,其中RBFNN模型预测精度最高,其相关系数r为0.976,均方误差RMSE为0.785,平均相对误差MRE为0.85%。表明利用连续偏振光谱技术通过多维度光谱信息能够有效实现稻种发芽率的快速、准确检测。     

典型食品果汁中百菌清农药残留荧光检测建模研究

利用荧光分光光度计对典型食品果汁(苹果汁和桃汁)与百菌清混合体系进行了荧光光谱检测,发现在352 nm处有明显百菌清药物特征峰。对混合体系的荧光发射光谱和其导数光谱进行回归分析建模,得到果汁中百菌清浓度和荧光强度之间的预测模型函数。在两种光谱模式下所建指数预测模型函数相关系数都高于0.99,优于线性模型函数;针对两种果汁,原始光谱模式下所建指数模型函数平均回收率分别为101%和100%,线性模型平均回收率分别为110%和118%;导数光谱模式下,两种果汁中百菌清指数函数预测模型平均回收率分别为101%和102%,而线性模型平均回收率分别为109%和120%。研究结果表明可以通过荧光光谱法直接实现果汁中百菌清残留检测,且指数函数预测模型优于线性模型,同时表明在果汁-百菌清混合体系的农药残留定量预测中,导数荧光光谱方法并无显著优势,可直接选用荧光原始光谱建模分析。     

基于石墨烯电极的Co-Salophene分子器件的自旋输运

采用基于非平衡格林函数结合第一性原理的密度泛函理论的计算方法,研究了基于锯齿型石墨纳米带电极的Co-Salophene分子器件的自旋极化输运性质.计算结果表明,当左右电极为平行自旋结构时,自旋向上的电流明显大于自旋向下的电流,自旋向下的电流在[-1V,1V]偏压下接近零,分子器件表现出优异的自旋过滤效应.与此同时,在自旋向上电流中发现负微分电阻效应.当左右电极为反平行自旋结构时,器件表现出双自旋过滤和双自旋分子整流效应.除此之外,整个分子器件还表现出较高的巨磁阻效应.通过分析器件的自旋极化透射谱、局域态密度、电极的能带结构和分子自洽投影哈密顿量,详细解释该分子器件表现出众多特性的内在机理.研究结果对设计多功能分子器件具有重要的借鉴意义.     

卷积神经网络用于近红外光谱预测土壤含水率

近红外光谱分析技术在土壤含水率预测方面具有独特的优势,是一种便捷且有效的方法。卷积神经网络作为高性能的深度学习模型,能够从复杂光谱数据中自主提取有效特征结构进行学习,与传统的浅层学习模型相比具有更强的模型表达能力。将卷积神经网络用于近红外光谱预测土壤含水率,并提出了有效的卷积神经网络光谱回归建模方法,简化了光谱数据的预处理要求,且具有更高的光谱预测精度。首先对不同含水率下土壤样品的光谱反射率数据进行简单的预处理,通过主成分分析减少光谱数据量,并将处理后的光谱数据变换为二维光谱信息矩阵,以适应卷积神经网络特殊的学习结构。然后基于卷积神经网络算法,设置双层卷积和池化结构逐层提取光谱数据的内部特征信息,并采用局部连接和权值共享减少网络参数、提高泛化性能。通过试验优化网络结构和各项参数,最终获得针对土壤光谱数据的卷积神经网络土壤含水率预测模型,并与传统的BP,PLSR和LSSVM模型进行对比实验。结果表明在训练样本达到一定数量时,卷积神经网络的预测精度和回归拟合度均高于三种传统模型。在少量训练样本参与建模的情况下,模型预测表现高于BP神经网络,但略低于PLSR和LSSVM模型。随着参与训练样本量的增加,卷积神经网络的预测精度和回归拟合度也随之稳定提升,达到并显著优于传统模型水平。因此,卷积神经网络能够利用近红外光谱数据对土壤含水率做出有效预测,且在较多样本参与建模时取得更好效果。     

葡萄糖激酶M197V突变的活化机理研究

葡萄糖激酶(glucokinase, GK)催化葡萄糖转变为6-磷酸葡萄糖, 是糖代谢的第一步, 所以GK活性异常在糖代谢紊乱的发生发展中起着重要作用. 对青年型早发糖尿病(maturity-onset diabetes of the young 2, MODY 2)型和高胰岛素性低血糖症(persistent hyperinsulinemic hypoglycemia of infancy, PHHI)型的深入研究证实了GK活性改变与糖尿病的发生有关. 为了研究GK活性改变的机理, 通过分子动力学模拟和隐性溶剂的自由能的计算对GK的单点突变M197V (Met¹⁹⁷ →Val)进行了理论研究. 通过GK的C^α原子均方根浮动变化(Root mean square fluctuation, RMSF)和动态相关性矩阵(Dynamic cross-correlation matrices, DCCM)分析, 显示M197V突变导致GK在活化状态的构象更加稳定. 通过包结自由能分析, 表明M197V突变可以增加GK对葡萄糖的包结亲合性, 并且理论预测突变前后的相对包结自由能差值和已有的实验结果非常吻合. 研究结果很好地从原子水平解释了GK的M197V突变的活化机理.     

四组分高能体系结合能和力学性能的分子动力学模拟

用分子动力学(MD)方法模拟研究了下列4种四组分高能混合体系的结合能和力学性能: 聚叠氮缩水甘油醚(GAP)/硝化甘油(NG)/1,2,4-丁三醇硝酸酯(BTTN)/二硝基偶氮氧化二呋咱(DNOAF)、GAP/ NG/ BTTN/三氢化铝(AlH₃)、聚乙二醇(PEG)/NG/BTTN/DNOAF和PEG/NG/BTTN/AlH₃. 结果表明, 在三组分粘合剂中加进DNOAF和AlH₃, 结合能均较大, 依次为45.35, 56.02, 48.75和65.96 kJ/kg, 预示体系稳定性和相容性均较好. 组分间的相互作用主要是非键力, 且含AlH₃体系的静电力更大, 其余体系以van der Waals力较大. 静态力学分析表明, 在4种混合体系中, PEG/NG/BTTN/AlH₃的拉伸模量、体模量(K)、剪切模量(G)、K/G 和柯西压(C₁₂－C₄₄)值均较大, 预示该体系的刚性、塑性和延展性均较好, 这可能与PEG的醚O和AlH₃的缺电子桥键之间存在特殊的配位键作用有关.     

密实炸药床跨音速两相反应流的数值模拟

本文建立了密实炸药床跨音速两相反应流的二维非定常连续介质数学模型。将SIMPLE型的数值计算方法引入到密实炸药床燃烧转爆轰跨音速流动过程的数值计算中,其中对跨音速流动的处理和可压缩两相流压力校正方程的建立提出了改进方法。以无起爆药雷管作为算例。结果表明,本法较好地克服了跨音速两相流数值解中通常出现的数值振荡现象。     

部分潜入水中任意形状等截面柱体的振动分析

本文研究部分潜入水中的任意形状等截面柱体的弯曲自由振动问题,应用Fourier级数匹配法,提供了一个精确计算这类柱水耦联系统振动特性的解析方法,结果可由计算机解出。本文最后取水中椭圆柱体为例,给出了一些具体的数值计算结果。     

静电偏转型摄像管聚焦偏转系统设计Ⅰ-场的计算

磁聚焦静电偏转(MS)和静电聚焦静电偏转(SS)型摄像管具有图像失真小,分辨率高且均匀,电子束易于垂直上靶,阴影小等优点,所以受到人们的重视。但图案偏转电极的形状复杂,非对称场的计算较困难。本文对静电偏转型聚焦偏转系统的结构作了分析研究,远用分离变量法给出了圆柱坐标中静电聚焦(旋转对称)场和静电偏转(非旋转对称)场的解析解,并给出了计算实例。     

钴(Ⅱ)三元配合物[Co(pht)2(MeOH)2(H2O)2]的合成与晶体结构

利用溶剂热法合成了一个新的钴(Ⅱ)配合物[Co(pht)2(MeOH)2(H2O)2](Hpht:苯妥英,即5,5-二苯基-2,2咪唑烷酮),通过元素分析、红外光谱、热重差热分析、X射线单晶衍射等技术对其结构进行了表征.单晶结构分析表明,该晶体属单斜晶系,P21/C空间群,晶胞参数:a=1.2124(2)nm,b=1.09996(19)nm,c=1.1574(2)nm,β=92.555(2)°,V=1.5419(5)nm3,Dc=1.425 mg/m3,Z=2,F(000)=690,μ=0.615 nm-1,R1=0.0467,wR2=0.1116[I>2σ(I)],GOF=1.026.Co(Ⅱ)离子位于八面体的中心,与六个配位原子配位(40+2N).