饲料中粗脂肪和粗纤维含量的近红外光谱快速分析

采用近红外光谱(NIRS)结合偏最小二乘(PLS)方法,实现对饲料中粗脂肪和粗纤维的快速定量分析。采用Norris-Williams平滑求导(NW)和多元散射校正(MSC)方法对光谱进行预处理;蒙特卡罗无信息变量消除法(MCUVE)、变量组合集群分析法(VCPA)和区间变量迭代空间收缩法(iVISSA)用于光谱变量选择和优化; PLS用于光谱校正模型的建立,采用校正集相关系数(R_c)、交互验证均方根误差(RMSECV)、预测集相关系数(R_p)和预测集均方根误差(RMSEP)评价模型。光谱预处理中经MSC处理后的光谱模型优于其他预处理方法,其RMSECV和RMSEP值都减小,R_c和R_p值都增大。脂肪定量分析中,原始光谱模型的RMSECV和R_c为0.21和0.87, RMSEP和R_p为0.20和0.88,变量数(V_n)为1 501;经MCUVE方法选择变量后建立的定量模型,其RMSECV和R_c为0.17和0.92, RMSEP和R_p为0.19和0.89,V_n为400个;经VCPA选择变量建立PLS定量模型,其RMSECV和R_c为0.21和0.87, RMSEP和R_p为0.25和0.81,V_n为12;经iVISSA选择变量后的模型,其RMSECV和R_c为0.21和0.86, RMSEP和R_p为0.20和0.87,V_n为20。粗纤维定量分析中,原始模型的RMSECV和R_c为0.28和0.91, RMSEP和R_p为0.25和0.95,V_n为1 501;经MCUVE选择后的模型,其RMSECV和R_c为0.23和0.95, RMSEP和R_p为0.23和0.94,V_n为740;经VCPA选择变量后的模型,其RMSECV和R_c为0.27和0.91, RMSEP和R_p为0.30和0.91,V_n为11;经iVISSA选择后变量的模型,其RMSECV和R_c为0.29和0.90, RMSEP和R_p为0.27和0.93,V_n为20。结果表明, MSC方法可以有效提高光谱质量,消除光谱平移误差; MCUVE变量选择方法可以简化模型提高模型精度和稳定性,建立最优模型。在粗脂肪的定量分析模型中, MSC处理后的光谱经过MCUVE选择后剩余400个变量,R_c和R_p相较于全谱模型提高了0.05和0.01, RMSECV和RMSEP分别降低到了0.17和0.19;经VCPA和iVISSA选择变量的模型其结果与全谱模型相似,但其变量分别只有12和20个。在粗纤维模型中,经MCUVE选择后740个变量用于建立PLS模型,其R_c和R_p为0.95和0.94, RMSECV和RMSEP分别为0.23和0.23; VCPA和iVISSA分别运用11和12个变量建立回归模型,但结果都比MCUVE模型差。利用饲料近红外光谱建立MSC-MCUVE-PLS模型可以有效对饲料粗脂肪和粗纤维进行定量分析。     

NIRS法定量分析多年生苦荞叶片蛋白质与GABA含量

为满足多年生苦荞育种工作的需要,采用近红外光谱分析技术结合定量偏最小二乘法对多年生苦荞叶片蛋白质和γ-氨基丁酸(GABA)含量进行了快速测定研究,实验使用了222份多年生苦荞材料,扫描光谱后测定其化学值。研究发现样品蛋白质含量的平均值、最大值和最小值含量分别是164, 331和121 mg·g~(-1);样品GABA含量的平均值、最大值和最小值含量分别是2.489, 3.968和1.439 mg·g~(-1)。蛋白质建模结果:采用不同光谱区建模时,建模集的平均决定系数(R~2)、校正标准差(SEP)和平均相对误差(RSD)分别是93.46%, 0.63和3.82%,检验集的平均R~2, SEP和RSD分别是91.77%, 0.88和5.28%。采用不同比例的建模样品和检验样品时,建模集的平均R~2, SEP和RSD分别是93.55%, 0.63和3.82%,检验集的平均R~2, SEP和RSD分别是92.18%, 0.87和5.20%。采用4 000～9 000 cm~(-1)光谱范围,二阶导数(13)预处理光谱,建模集与检验集的比例为4∶1,模型最优,其建模集内部交叉R~2, SEP和RSD分别是93.57%, 0.55和3.38%,检验集内部交叉R~2, SEP和RSD分别是93.35%, 0.73和4.40%。GABA建模结果:采用不同光谱区建模时,建模集的平均R~2, SEP和RSD分别是86.28%, 0.21和8.30%,检验集的平均R~2, SEP和RSD分别是84.35%, 0.22和8.76%。采用不同比例的建模样品和检验样品时,建模集的平均R~2, SEP和RSD分别是88.51%, 0.20和8.04%,检验集的平均R~2, SEP和RSD分别是86.80%, 0.21和8.40%。4 000～10 000 cm~(-1)光谱范围,原始光谱,建模集与检验集的比例为4∶1,模型最优,其建模集内部交叉R~2, SEP和RSD分别是93.28%, 0.15和6.10%,检验集内部交叉R~2, SEP和RSD分别是91.49%, 0.17, 6.68%。证明了使用近红外光谱技术定量测定多年生苦荞叶片蛋白质和GABA含量的可行性以及模型的稳定性。     

ICP-MS在城市道路尘土中非常规监测微量元素污染评价中的应用

采集了石河子城区32个站点的道路尘土样本,测定了样品中10种非常规监测微量元素(B,Be,Bi,Co,Ga,Li,Sb,Sn,Tl,V)的含量。并采用地积累指数法、元素相关性分析和主成分分析法对尘土中的微量元素污染程度和来源进行了分析。结果表明：道路尘土中微量B,Be,Bi,Co,Ga,Li,Sb,Sn,Tl和V的平均含量分别为41.11,1.68,0.52,13.58,36.26,24.91,3.37,3.64,0.42,72.66 mg·kg-1。其中,Co,Li和Tl的平均含量均低于新疆土壤元素背景值,B,Be和V的平均含量和新疆土壤元素背景值相似,Bi,Ga,Sb和Sn的平均含量高于新疆和世界土壤元素背景值。地积累指数计算结果表明：B,Be,Co,Ga,Li,Tl和V污染级数为0,说明无污染,而Sb,Bi和Sn污染较为严重(污染等级分别为2,1,1)。元素相关性分析和主成分分析多元统计方法计算结果表明,Bi,Co,Sb和Tl主要是人为来源,B,Be,Li和V主要是自然来源,而Ga和Sn可能受自然因素和人为因素的共同影响。     

计算物理课程的本研协同建设

随着信息技术的快速发展和学科间不断交叉渗透,作为与理论物理和实验物理并列的第三种研究物理现象和规律的方法,计算物理变得越来越重要.然而,由于学科发展相对较晚以及学科自身的一些特点,本科生和研究生的计算物理课程教学尚未形成较成熟的体系.本文主要介绍北京航空航天大学本科生和研究生计算物理课程协同建设的探索和实践情况.本科生课程定位于掌握计算物理的基础理论知识和解决物理问题的案例实践,课程教学小班化;研究生课程定位于构建计算物理坚实的专业基础和宽广的知识结构,突出专业性和前沿性,重视计算实践能力,并开设计算物理二级学科平行课.本文主要介绍了从课程内容、教学方式和考核手段等方面进行的协同建设的探索与实践,这项探索使得本科生和研究生课程在内容、结构和方式上具有连续性和统一性.     

大学物理电磁学教学改革的研究与实践

大学物理电磁学部分内容抽象,逻辑性强,一直是教学重点和难点.学生在学习和理解电场和磁场的概念及规律时,经常混淆电学和磁学的问题,更难清晰地理解和建立电磁场理论.在电学和磁学的教学过程中对教学内容进行深入的分析研究,改变孤立地讲解电、磁现象的定理、定律的传统教学方法,从"场"的共性与描述的共同特点和规律出发,通过类比和归纳等方法,引导学生深入理解电磁场理论的精髓.     

汉语人机语音通信基础

<正>张家騄著,(上海科学技术出版社,2010,4)言语科学和言语技术是多学科交叉、范围广阔的学术领域。在电子技术和计算机技术的支持和推动下,语言机器的研究和应用得到了迅速和极大的发展。特别是在某些应用领域里,语言机器得到了普及和推广。汉语作为目前全球使用人数最多的语言,其人机交往的研究和应用同样也取得了迅速和极大的发展,和颇有成果,并将有非常广泛的应用前景。     

我们为什么提出建造环形正负电子对撞机

<正>一、粒子物理和标准模型自从20世纪30年代物理学家建立了原子模型之后,人类对亚原子和更深层次物质结构、相互作用和自然规律的实验、理论的探索和研究揭示了自然界基本粒子的存在和他们的特性,以及由这些基本粒子组成的各类介子,重子,原子,分子和它们形成的丰富和多样的自然物质世界。粒子物理硕果累累,标准模型在过去50多年得到发展和实验验证,成为一套能够全面解释已知粒子物理实验现象     

平面波与线性粘弹海底的反射和折射

采用基于广义标准线性体Boltzmann叠加原理的固体流变模型来描述粘弹性海底底质结构,分析了沉积层和基岩的纵、横波速度频散和衰减的特点,计算了海水沉积层界面和沉积层基岩界面位移势反射和折射系数和能量反射和折射系数。结果表明,采取本模型的粘弹性海底的速度频散、衰减和已有文献的实验数据符合较好,能准确的描述海底底质的主要性质,反射和折射系数和声波的频率有关。     

采用AVR控制器的GPS授时与定位装置的设计与制作

本文以解析GPS的时间信息和位置信息为目标,通过使用嵌入式GPS模块和AVR控制器,设计和制作GPS授时与定位装置,实现时间信息和位置信息的解析和显示等问题。本文首先给出了基于GPS模块和AVR控制器的授时与定位装置的整体构架,然后对各个部分的 硬件进行详细设计,给出了硬件设计电路和软件设计框图。最后对所设计的基于GPS模块和AVR控制器的授时与定位装置进行实物制作,证明了设计内容的正确性和可行性,具有一定的实际应用价值。     

基于GPS的智能农机载高光谱采集系统的初步研究

为了解决精确农业中高密度的和全面的农田信息采集的需要,本系统利用visual basic和map objects对GPS, GIS和RS进行有机集成, 一方面系统通过集成GPS, 能为采集到的光谱数据提供高精度的空间位置属性,实现光谱数据采集、定位和存储一体化; 另一方面通过集成GIS,实现了具有空间属性的光谱数据可视化管理和分析处理, 实时地显示动点轨迹和各图层对应点属性,计算作物微分光谱和植被指数NDVI等功能, 为专家系统和决策支持系统提供充足的信息。     

负载型Wacker催化剂的预处理及Pd和Cu含量的测定

用两种不同的方法对负载型Wacker催化剂进行预处理,并用ICP-AES法测定Pd和Cu的含量。实验表明,用烧灰-酸溶法预处理效果最好,方法中Pd和Cu的检出限分别为3.127和2.548 ng·mL-1,加标回收率分别为96.26%和94.82%,11次测定的RSD(n=11)分别小于1.237 %和1.354%。方法操作方便,分析速度快,结果准确。利用该法测定Wacker催化剂焙烧前、焙烧后和反应后Pd和Cu的含量,并与计算值比较,百分比分别大于96.4%和96.6%,可以认为,催化剂制备和反应过程中,活性组分没有流失。     

惯性原理及其宇宙起源(上)

 常言说得好,没有规矩,不成方圆。没有基准,也就失去依据。什么是引进物理量和描述物理规律的规矩和基准呢?在力学和物理学中,惯性原理即对于惯性观测者以惯性运动和惯性系为基础的相对性原理,对于力学量和物理量的引进、力学和物理规律的描述,起着十分重要的基准作用。对于与空间、时间,其中物质和运动直接相关的力学量和物理量,以及相应的力学和物理规律而言,至少在引力相互作用可以不考虑的情形中是这样。事实上,惯性原理的这一基准作用,在牛顿力学和狭义相对论中都非常突出。早在我国汉代就有记载:“地恒动而人不知,譬如闭舟而行不觉舟之运也。”     

专题：拓扑物理前沿与应用

正编者按从凝聚态物理中的电子到经典物理系统中的光波和声波,按意愿对粒子和波的传输进行调控,一直是人们孜孜不倦探索和追寻的目标,其导致了现代半导体和光电子、电声等信息产业的诞生和蓬勃发展.然而在传统材料中,由于存在着难以避免的缺陷和杂质,以及由于加工制造过程引入的粗糙度等,使得粒子与波在传输过程中产生大量的散射和损耗,从而引入了大量的噪声和提高了功耗,极大地制约了相关技术的应用与发展.因而,如何减小粒子和波在传输过程中(特别是长程传输过程     

超支化聚合物吸附金、铂和钯及化学光谱行为的研究

超支化聚合物在盐酸介质中分离富集金、铂和钯,具有吸附速度快、吸附容量大的特点。将吸附后的树脂灰化,用碳粉、硫酸锶和氧化锆作缓冲剂, 采用发射光谱法同时测定金、铂和钯,选择锆作内标线,直接压样于杯形的石墨电极中,测定简便、快速和准确。对测定条件、干扰因素进行了研究,以此建立测定金、铂和钯的新方法。金、铂和钯的分析线分别为312.3, 306.5和311.4 nm,内标线选择为310.7 nm的锆,金、铂和钯的线性范围分别为0～0.20%,0～0.40%和0～0.20%。金、铂和钯的检测限分别为0.010%,0.003%和0.003%。用于样品的测定获得了满意结果。     

传导冷却单巴高功率半导体激光器热应力和smile研究

利用有限元模型分别研究了回流过程和工作过程中传导冷却高功率半导体激光器的正应力、切应力和形变,并借助理论公式分析了热应力和smile的产生原因和分布规律.分析表明,在回流过程中热膨胀系数不匹配造成的切应力是正应力和变形的根源,而在工作过程中,热膨胀系数不匹配和温度梯度共同影响着热应力和变形.在此基础上,将回流导致的剩余应力和变形作为初始条件施加在有限元模型上,对工作状态器件的热应力和smile进行模拟,以获得更精确的模拟结果.最后,通过有限元模型和实验手段研究了不同热沉温度对smile的影响.结果表明,工作过程会导致器件的smile增大,热沉温度的升高也会造成smile进一步增大.     

从“学会已知”到“探索未知”——物理思想进课堂专栏年度回顾与展望

时光荏苒,转眼间“物理思想进课堂”专栏已在学界前辈的关心和同道朋友的支持下走过了一年的时光。在这一年里,由来自科研机构、高等院校的科学家和高校教师,与来自教科院和教学一线的优秀教研员和中学物理教师共同组成的课题组一起交流、研讨、碰撞,一方面对物理学的目的和结构、范式和方法、工具和对象等基本问题加深了认识和理解,同时也对基础物理的层次和结构、基本概念和概念之间的关联等进行了较为系统的梳理,还从教学的角度进行了思考和讨论。     

柱状纳米系统电子和空穴的能量和寿命

利用S-矩阵理论,在有效质量近似下,求出柱状纳米系统电子和空穴的能量和寿命,并与球状纳米系统相比较。以HgS/CdS/HgS柱状纳米系统为例,探讨了线度和势垒宽度对电子和空穴的能量和寿命的影响。结果表明：柱状纳米系统中,电子和空穴的能量和寿命随线度的变化规律相似,即势垒宽度一定时,能量随内半径增大而减小,寿命随内半径增大而增大;内半径一定时,能量随势垒宽度增大而减小,但变化甚微,而寿命随势垒宽度增大而迅速增大;势垒宽度 时,电子和空穴的寿命均为零,但电子和空穴寿命不为零的势垒宽度范围不同,空穴的寿命要比电子的寿命小。柱状和球状纳米系统电子和空穴寿命的变化规律相似,形状的影响很小。     

原子系统中远失谐脉冲光束对的群速度操控

基于远失谐的四波混频过程, 在实验上得到了放大的探针光脉冲和产生的共轭光脉冲的同时慢光传输, 并通过改变抽运光和探针光之间的双光子失谐实现了群速度的同时操控. 首先在连续光模式下, 研究了入射探针光和新产生共轭光的增益与单光子失谐之间的变化关系. 随着单光子失谐在一定范围内加大, 探针光和共轭光的增益均表现出先增加后减小的变化趋势. 在具有增益特性的基础上, 分别采用6 μs和365 ns探针光脉冲, 研究了慢光的延迟时间和双光子失谐的关系. 对6 μs的探针光, 得到探针和共轭光脉冲的最大延迟分别为2.1 μs 和1.9 μs, 对应的群速度分别约为0.000119 c和0.000132 c, 相应延迟比分别为0.35和0.32. 对365 ns探针光, 探针和共轭光脉冲的最大延迟分别为756 ns和670 ns, 对应的群速度分别约为0.00033 c和0.00037 c, 相应延迟比提高到2.07和1.83.     

示波器扫描与触发方式的选择

正确选择示波器的扫描和触发方式,是进行电子测试和获得正确数据的前提,也是示波器应用的难点。示波器常用连续和触发两种扫描方式,通过对其原理的介绍和对脉冲信号测试的对比分析,揭示两种方式不同的测试特征。触发扫描有常态、自动和单次三种触发方式,通过对其工作机制的探讨,结合实际应用的经验,得出基于不同测试信号和测试目的的触发方式选择方法,以解决示波器应用和教学中的难点问题。     

绿松石成分的EDXRF方法研究

利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)测试方法对来自湖北的26块表面相对干净、颜色均匀的绿松石样品进行定值,每个样品表面按照“田字格”的方式逐一测试9个点,用于评价绿松石成分的均匀性。数据结果显示,绿松石样品中Al,P,K,Cu,Fe,V,Cr和Zn的平均变异系数在5.4%以下,而CaO和SiO₂的平均变异系数分别为34.8%和16.2%,说明绿松石中Si和Ca元素存在明显的不均匀性。选取其中的21个样品作为参考标准样品,5个作为未知样品,采用能量色散型X射线荧光光谱仪(EDXRF)建立绿松石的工作曲线,用于测定绿松石的成分。研究结果显示主量元素Al,P和Cu工作曲线的相关系数在92.3%~94.3%之间,平均相对误差在4.6%~9.7%;微量元素Fe,Cr和Zn的相关系数达到0.990以上,K和V元素工作曲线的相关系数分别为0.939和0.972,这五种元素平均相对误差范围在7.2%~13.9%;而Si和Ca元素工作曲线的相关系数分别为0.958和0.866,且在5个未知样品中,Si和Ca元素的平均相对误差分别为348%和27.8%,这与绿松石中Si和Ca元素的含量低和不均匀性,以及仪器方法的检出限等影响因素有关。重复性实验显示Al,P,Cu,Fe和Zn元素的相对标准偏差(RSD)均在1%以内,精密度较高;V,Cr,K,Ca和Si元素的RSD在1.34%~10.17%之间。该研究为快速、准确、无损地定量测定绿松石中Al,P,Cu,Fe,Cr,Zn,V和K等元素的含量提供了一种新思路和新方法,可运用于实验室的绿松石检测鉴定。