南疆农田土壤全氮含量的中红外光谱反演模型

快速准确监测农田土壤全氮含量,可显著提高土壤肥力诊断与评价工作的效率。传统测定土壤全氮的方法存在耗时费力、成本高、环境污染等缺点,而基于光谱学原理的土壤全氮定量方法克服了传统测量的劣势。中红外(MIR)光谱相较于可见光-近红外(VNIR)光谱而言,具有更多的波段数和信息量,如何利用中红外光谱监测土壤全氮含量是具有重要应用前景的研究课题。为了探索中红外光谱对土壤全氮监测的可行性,以新疆南疆地区采集的246个农田土样为研究对象,以室内测定的全氮含量和中红外光谱反射率数据为数据源,分析了不同全氮含量土样的中红外光谱特征差异,以主成分分析法(PCA)和连续投影算法(SPA)对光谱数据进行降维,然后采用偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)和反向传播神经网络(BPNN)四种建模方法分别构建基于全波段和降维数据的土壤全氮含量定量反演模型。研究结果表明：(1)土壤在中红外波段光谱反射率随全氮含量的增加而增加,在3 620,2 520,1 620和1 420 cm-1附近存在明显的吸收谷;将中红外光谱数据进行最大值归一化处理后,可明显提高土壤光谱反射率与全氮含量的相关性。(2)对比两种数据降维方法,PCA和SPA分别使模型变量数减少了99.8%和97.5%,但以PCA提取的8个主成分为自变量建立的模型预测精度总体要高于SPA对应的模型,因此以PCA提取的主成分建模更适于土壤全氮模型的构建。(3)在建模集中,PLSR和SVM模型以全波段建模精度最高,但建模变量数多,建模效率较低,而RF和BPNN模型分别以PCA和SPA降维后的数据建立的模型在保持精度相当的前提下,可显著提高建模效率;在预测集中,基于PCA降维数据的BPNN模型预测能力最高,R2和RMSE分别为0.78和0.12 g·kg-1,RPD和RPIQ值分别为2.33和3.54,模型具备较好的预测能力。研究结果可为农田土壤全氮含量快速估测提供一定的参考价值。     

液-液驱替动力学研究

Marangoni效应是一种液体在界面张力梯度作用下的自发流动行为.液体界面上液体的Marangoni效应在工程技术领域具有重要作用.本文使用硅油作为驱动液体,正十六烷作为被驱动液体,十二烷基硫酸钠溶液作为液体基底,通过高速相机捕捉正十六烷受驱动铺展的整个过程,研究了三相液体系统中液滴的Marangoni效应.实验发现,正十六烷在硅油的驱动下从内向外铺展,形成液体圆环.本文根据正十六烷圆环内、外边界铺展行为,分析了正十六烷内边界和外边界的铺展原理,并研究了滴入硅油体积对于铺展过程的影响.研究发现,正十六烷内边界铺展与单一液滴的铺展规律相同,正十六烷内边界前期铺展由重力主导,内边界铺展标度律在R～t^1/4到R～t^1/2范围.随后铺展由界面张力梯度主导,内边界铺展标度律为R～t^3/4.因内边界铺展受重力影响,内边界的铺展速度与硅油体积成正相关.而正十六烷外边界在硅油驱动下,因接触角改变而产生界面张力梯度,在界面张力梯度作用下外边界铺展标度律为R～t^3/4.     

鸡屎藤抗氧化活性成分的提取及其对羟基自由基的抑制率

取一定量经烘干和粉碎的鸡屎藤样品,用乙醇-水混合液超声提取其中的抗氧化活性成分,所得萃取液引入化学发光流动注射分析仪的反应管路中,使与由Cu2+、抗坏血酸与过氧化氢反应体系所产生的羟基自由基反应。根据过氧化氢与鲁米诺反应的化学发光强度的变化值ΔI间接测得抗氧化活性成分对羟基自由基的抑制率。对抗氧化活性成分的萃取条件以及化学发光反应体系的条件均做了系统试验并预以最优化。     

不规则形ZnO纳米棒的制备及其光催化性能研究

本文采用溶剂热法,以Zn(NO3)2,NaAc为原料,聚乙二醇-10000为表面活性剂,制备了不规则形的ZnO纳米棒。并用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、荧光光谱、紫外-可见分光光度计对其进行了表征。考察了硝酸锌用量、聚乙二醇-10000用量、反应时间和反应温度等对氧化锌粒子形貌和大小的影响,初步讨论了氧化锌纳米棒的可能形成机理。以ZnO纳米棒作为光催化剂,考察了其光催化降解龙胆紫的性能。研究了催化剂用量、龙胆紫的初始浓度对光催化降解率的影响。     

基于野外Vis-NIR光谱的土壤有机质预测与制图

利用野外实时快速获取的土壤光谱进行土壤有机质(SOM)预测与制图是精确农业与土壤遥感制图的必然需要,利用ASD FieldSpec Pro FR野外型光谱仪实时快速获取的光谱数据,去除噪声较大的边缘波段后,进行倒数的对数转换(Log(1/R))为吸收光谱。在分析吸收光谱和光谱指数与SOM关系的基础上,采用偏最小二乘回归法进行SOM的建模预测并借助地统计学方法进行SOM空间变异制图研究。结果表明,建模效果好的指标分别为特征波段(R2=0.91,RPD=3.28),归一化光谱指数(R2=0.90,RPD=3.08),特征波段与3个光谱指数组合(R2=0.87,RPD=2.67),全波段(R2=0.95,RPD=4.36)。光谱指标的克里格制图与实测SOM制图表现出相同的空间变异趋势,不同的指标均达到了较好的预测效果。     

立式水轮发电机通风系统及转子温度场研究

本文采用有限元软件对某梯级电站立式水轮发电机通风系统进行数值模拟,在此基础上计算转子磁极各表面的散热系数,结合电机热耗,得到转子磁极温度分布.研究表明:采用CFD能较准确地模拟发电机通风系统的流场,为电机通风系统设计和优化提供有效的依据;转子磁轭端部加装弧形风扇后产生的冷却流量满足实际运行过程中电机冷却的需要;转子温度在其设计的绝缘容许温度范围内,且有足够裕度,可长期安全运行.     

L-半胱氨酸和胱胺共自组装膜活体检测抗坏血酸

自组装单分子膜（SAM）由于其独特的物理化学性质近年来受到了极大的关注. SAM通过金硫键在电极表面形成高度有序的单分子膜,该稳定的分子膜不仅可以调节表面的亲疏水性质,而且可以促进电极表面氧化还原活性分子的反应速率. 本论文提出了一种简单有效的方法,在金微电极上构建半胱氨酸和胱胺共自组装单分子膜用于活体内抗坏血酸的检测. 研究发现,当混合单分子层中半胱氨酸和胱胺的摩尔比为1:1时,可以在低电位下（约为0.10 V）显著增强抗坏血酸氧化的电子转移动力学,同时该膜能在一定程度上抵抗蛋白质在电极表面的非特异性吸附. 将共自组装单分子膜应用到活体检测中,作者检测到鼠纹状体中抗坏血酸的基准值为257±30mmol·L^-1（n = 3）. 本论文为活体电化学检测提供了一种简单、有效的方法.     

混响室条件下临界辐射干扰场强计算模型

为解决均匀场与混响室内辐射敏感度测试结果相关性较差的问题,利用统计学理论对混响室内场强直角分量及天线接收功率的统计特性进行分析,理论推导出基于受试设备干扰概率的混响室条件下临界辐射干扰场强计算模型。为验证该模型的正确性,以ETS 3142E型天线为受试设备分别在混响室及均匀场中进行临界辐射干扰场强测试,实验结果表明,利用该计算模型得出的临界辐射干扰场强值与均匀场测试结果吻合良好,平均相对误差可控制在2 dB以内,可将该模型应用于实际辐射敏感度测试。     

激光雷达信号随机误差的估算

在分析随机误差来源和激光雷达数据特点的基础上,介绍一种新的随机误差计算方法--噪音比例因子方法.该方法用一次测量数据列中远处背景信号算出噪音比例因子,再由噪音比例因子求出任一距离上有用信号的随机误差.用实测的激光雷达信号进行检验,结果表明,这种方法是可靠且可行的.     

基于多矩形饼切函数的弹药毁伤效能评估方法

为了快速准确地评估弹药对目标的毁伤效能,提出了一种基于多矩形饼切函数的弹药毁伤效能评估方法。该方法采用梯形法则、分区等效的思想,可以较大程度地保留实际毁伤区域中毁伤概率值的分布规律,从而保证计算的准确度。通过算例分析,研究了弹药落角和投放精度对目标平均毁伤概率的影响,并与基于矩形饼切和卡尔顿毁伤函数方法的结果进行了比较。结果表明,在弹药落角范围为30°～75°及弹药投放精度（circular error probable, CEP）范围为5～50 m时,与矩形饼切毁伤函数相比,基于多矩形饼切毁伤函数的计算方法使毁伤效能计算精度最大提高了26.4%;同时,与卡尔顿毁伤函数相比,计算效率提高了518倍。