一种基于霍尔效应的三维角度传感器

基于霍尔效应原理,对设计的十字轴的参考水平面X轴和相应垂直面Y轴分别加载梯度较大的非匀强磁场,进而对设置在十字轴两端X轴和Y轴霍尔元件的霍尔电压与其相应的空间位置进行定标拟合。分别得到霍尔电压与X轴和Y轴的空间角度的关系公式,通过编程由单片机实现霍尔电压定位空间三维角度位置。本装置在温度-55℃～150℃,X轴和Y轴轴向角为80°～139°范围内精度可靠,在工业上有一定的应用前景。     

高光谱和集成学习的黑枸杞快速分级方法

黑枸杞具有较高的营养和医学价值,不同等级的黑枸杞质量不同,价格也具有显著差异,但由于缺乏有效的检测分级手段,造成黑枸杞市场鱼龙混杂、以次充好,影响黑枸杞市场质量监管。为实现黑枸杞快速、无损、高精度分级检测,提出基于高光谱和集成学习的黑枸杞快速无损分级方法。首先,选取诺木洪1级(NMH-grade1)、诺木洪2级(NMH-grade2)、诺木洪3级(NMH-grade3)、诺木洪4级(NMH-grade4)黑枸杞各200颗,在两种放置模式下（果柄朝上、去柄后整体横放）,通过GaiaSorter-Dual宽波段高光谱分选仪得到光谱范围为391.6~2 528.1 nm的光谱图像立方体。掩模处理后结合细胞计数算法实现单颗黑枸杞ROI高光谱信息的自动提取。考虑噪声的影响,截取500~2 400 nm范围内的黑枸杞光谱信息。经过FD(first derivative),FFT(fast Fourier transform)、HT(hilbert transform), SG(savitzky golay), Normalize, SNV(standard normal variate)预处理后,再通过PCA(principal components analysis), SPA(successie projection algorithm), CARS(competitive adaptive reweighted sampling)提取特征波长的光谱信息。然后分别建立LIBSVM,LDA(latent dirichlet allocation), KNN(k-nearest neighbor), RF(random forest), NB(naive Bayes)检测模型,其中,果肉-Normalize-SPA-LDA、果肉-FD-CARS-RF和果肉-SNV-CARS-LIBSVM组合方式最优,准确率分别为0.941 7,0.941 7和0.937 5。在预处理方法中,FD,HT,Normalize和SNV效果较好;在降维方法中,SPA和CARS的模型效果较好;在LIBSVM,LDA,KNN,RF和NB所建立的模型中,测试集精度不低于0.9的个数分别为2,7,0,4和1,因此LDA,RF和LIBSVM三个分类器效果最好。为进一步提高黑枸杞的分级精度,以LDA,RF,LIBSVM三个最优分类器为元模型,通过Stacking集成学习建立黑枸杞快速无损分级模型,使用果肉-FD-SPA-Stacking组合,精度可从0.941 7提升到0.983 3,此时共提取17个特征波长,分别为：591.6,609.1,721.6,989.1,1 083.3,1 111.3,1 296.1,1 564.9,1 844.9,1 934.5,1 996.1,2 046.5,2 130.5,2 292.9,2 315.3,2 320.9和2 348.9 nm,其中721.6,1 083.3,1 111.3,2 130.5,2 292.9,2 315.3,2 320.9和2 348.9 nm附近有C-H的倍频峰和吸收峰,721.6,989.1,1 934.5,1 996.1和2 292.9 nm附近有O-H的倍频峰和吸收峰,2 130.5和2 292.9 nm附近有C-O的吸收峰。研究结果表明基于高光谱结合集成学习进行黑枸杞快速无损分级是可行的。     

台阶式溢洪道的δ-LES-SPH数值模拟

δ-LES-SPH模型较传统SPH,在控制方程里添加了扩散项和粘性项来稳定方程格式,并且这两项的系数均由湍流封闭模型来确定。基于Mascio提出的大涡模型思想,实现了δ-LES-SPH模型的方法,并利用溃坝和宽顶堰进行了算例验证。将δ-LES-SPH的模拟值与已有文献的模拟值以及试验值作对比,验证该算法研究具有高雷诺数湍流流动问题的稳定性和准确性。之后利用δ-LES-SPH模型分析了台阶式溢洪道的水流流态、流速以及消能率的变化规律,结果表明,δ-LES-SPH模型的结果与试验值吻合度较高,优于DualSPHysics方法;31阶和26阶的效能率分别达到了75.89%和74.72%,31阶明显优于26阶,同时充分体现了台阶式溢洪道的消能效果。     

“准最优基”程序实现与应用探讨

在利用"准最优基"简化单纯形法的求解过程的基础上,采用matlab将"准最优基"方法程序化,并采用程序进行了模型.求解原采用两阶段法求解的线性规划问题,用"准最优基"方法,不必加入人工变量,改两阶段为一阶段,简化了求解过程,并针对只能将其目标函数系数为正的变量进基、约束条件都为正的局限性进行了探讨."准最优基"方法对目标函数的系数有正有负的情况,约束条件的系数有正有负的情况都适用.借助"bland法则"的思想,按下标顺序进基取代变量强度系数进基,得出了同样的结果,并对E.Beale的循环例子进行计算,一步得出最优解."准最优基"方法既可以提高运算速度,同时具有很好的适用性.     

声波作用下液滴碰并沉降及其氢氧同位素特征*

液滴沉降过程中会与环境水汽发生物质交换。论文通过小尺度室内实验,研究了低频声波作用下液滴碰并沉降及其与气室环境水汽氢氧同位素交换特征。研究结果证实液滴沉降过程中存在同位素交换,该过程受声波显著影响。声波作用后液滴粒径增大,液滴沉降后汇集水中重同位素出现富集。液滴与环境水汽氢氧同位素交换强度与液滴初始粒径呈正相关,声波对大液滴群影响的显著性水平可达0.05。该研究可为室外声波增雨雪试验效果评价提供理论参考依据。