科研产出
基于单光子计数激光雷达的恒虚警检测研究
《中国激光 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：本文围绕光子计数激光雷达在噪声背景下的目标检测问题，利用其回波雷达信号的特点，设计了一种降噪预处理方法，继而提出了一种改进的恒虚警检测方法。该方法能在目标回波较弱时自适应地对不同宽度的回波进行检测，同时能够保持较高的检测概率。仿真结果显示：相比传统的信号检测方法，本文所提方法的检测性能更优。实验结果表明，在噪声较强或回波信号较弱的情况下，所提检测方法依然可以以较高的检测概率检测到目标。相比当前的检测方法，在相同信噪比环境下，所提检测方法可使目标的平均检测概率提高40%。
关键词： 量子光学 激光雷达 单光子计数 目标检测 恒虚警检测
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低压静电场结合高湿解冻对羊肉保水性的影响
《食品科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究低压静电场结合高湿解冻对羊肉保水性的影响，以宰后成熟24 h羊后腿肉为原料，将其置于-18℃冰箱中冷冻24 h后解冻，对比分析低压静电场结合高湿解冻（电流0.2 mA、电压2 500 V、4℃、相对湿度98%）与其他3种解冻方式冰箱解冻（4℃、相对湿度55%）、低压静电场辅助解冻（电流0.2 mA、电压2 500 V、4℃、相对湿度55%）、高湿解冻（4℃、相对湿度98%）对羊肉解冻速率、保水性、水分分布、羰基含量、总巯基含量、溶解度、表面疏水性，蛋白质二级及三级结构的影响。结果表明：4种解冻方式中，低压静电场结合高湿解冻解冻时间（519 min）最短，解冻损失率（3.37%）、蒸煮损失率（30.60%）、羰基含量（3.85 nmol/mg）、表面疏水性（21.90μg）最低，不易流动水相对含量（97.96%）与新鲜肉（98.44%）最接近，总巯基含量（28.55 nmol/mg）及溶解度（29.98%）最高，且蛋白质二级、三级结构最稳定，说明低压静电场结合高湿解冻不仅能够缩短解冻时间、有效抑制蛋白质氧化变性、减少汁液流失，且经过该处理的羊肉蛋白水合能力最高，保水性最好。
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产脂肪酶乳酸菌对新疆传统奶酪脂肪酸及风味的影响
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了改善奶酪品质，奶酪生产过程中通常会添加脂肪酶或者产脂肪酶乳酸菌来提升产品品质。该研究以前期筛选的4株高产脂肪酶乳酸菌为发酵剂，分别随机选取3株乳酸菌复配制作酸凝奶酪。试验组：A组T1-5和T1-3属融合魏斯氏菌（Weissellaconfusa）、H1-6属瑞士乳杆菌（Lactobacillushelveticus）,B组H1-6、T1-5、B2-5属植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）,C组H1-6、T1-3、B2-5,D组T1-3、T1-5、B2-5，对照组（E组）（添加商业发酵剂），分析发酵剂对传统奶酪pH值、滴定酸度和脂肪氧化情况的影响，并利用气相色谱法（Gas Chromatography,GC）检测奶酪中脂肪酸变化、利用气相色谱-离子迁移谱（Gas Chromatography-Ion Mobility Chromatography,GC-IMS）分析奶酪中风味物质的变化。结果表明：A,B,C,D组4组奶酪的pH值、过氧化值（Peroxidevalue,POV值）明显低于E组（对照组）（P <0.05）,A,B组奶酪滴定酸度比对照E组高（P <0.05）;A,B,C,D组奶酪中饱和脂肪酸（Saturated Fatty Acids,SFA）含量、单不饱和脂肪酸（Monounsaturated Fatty Acids,MUFA）含量和多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated Fatty Acids,PUFA）含量均显著高于E组（P <0.05）;4个试验组样品中亚油酸（C18∶2n6c）含量明显高于对照组（E组）（P <0.05）。GC-IMS及主成分分析结果显示，A、B组奶酪挥发性风味物质种类多，且相似度较高，其中2-庚酮、丁醛、乙酸丁酯是主要呈味物质；C、E两组奶酪中风味物质比较相似，风味物质主要以乙酸乙酯、乙酸丙酯、己酸乙酯等酯类为主；D组与其他4组有所差异，主要挥发性风味物质为乙酸丁酯、3-辛酮、庚醛等。结合感官评定，A、B两组奶酪整体风味和口感较好，评分较高。筛选得到的产脂肪酶乳酸菌可以作为发酵剂用于提升新疆传统奶酪品质。
关键词： 菌 发酵 脂肪酶 传统奶酪 发酵剂 气相色谱-离子迁移色谱 挥发性风味物质
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基于无人机多光谱影像的病害棉田产量损失估算
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：该研究利用无人机多光谱遥感影像对棉花黄萎病造成的产量损失进行估算，为棉花黄萎病预防和防治提供依据。对病害棉田进行调查，获取无人机多光谱影像及地面产量损失数据，利用相关系数法及灰度值标准差法分别筛选识别病害棉株的最佳植被指数、最佳波段组合；基于筛选的结果建立棉田综合影像（最佳波段组合与差值植被指数综合影像），利用支持向量机径向基核函数分类法对病害棉田原始影像和综合影像进行产量空间分布分析及产量损失估算。结果表明，无人机多光谱影像识别病害棉田的最佳植被指数、最佳波段组合分别是差值植被指数（相关系数为-0.86）、波段B3（550～10 nm）、B5（656～10 nm）、B8（800～10 nm）的波段组合（B3-B5-B8）（最佳指数因子为153.44）；综合影像较原始影像更能准确识别病害棉田产量空间分布情况（总体精度为96.64%,Kappa系数为95.61%），不同病害严重度（健康b0、轻度b1、中度b2、重度b3、极严重b4）对应棉田面积比例分别为7.81%、23.78%、29.20%、13.92%、17.43%；综合影像对病害棉田产量损失量估算效果最好，不同病害严重度（b0、b1、b2、b3、b4）对应棉田产量损失率分别为0、22.80%、31.32%、49.02%、76.33%，预估籽棉损失量达4 260.01 kg，损失率为49.16%，皮棉损失量达2 267.18 kg，损失率为54.51%。与病害胁迫棉田产量损失估算值相比，实际棉田籽棉损失率高6.28%，皮棉损失率高4.48%。病害胁迫棉田产量估算值与实际棉田收获值差异不显著，能够准确实现病害棉田产量损失估算。研究结果可为无人机遥感监测作物病害造成的产量损失提供理论依据和参考。
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组合型孔轮式玉米精量穴播器设计与试验
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对新疆现有夹持式穴播器易空穴,充种性能还需进一步提高等问题,结合型孔轮式穴播器和阶梯形型孔对种子适应性强的特点,设计一种组合型孔轮式玉米精量穴播器,通过理论分析建立型孔与取种块间相对运动模型,分析其相对位置对充种性能的影响规律,确定影响排种性能的参数及范围,完成组合型孔和齿板的参数设计.通过单因素试验确定并缩小关键参数范围,以型孔方向角、型孔位置角、穴播器转速为试验因素,以排种合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标进行三因素三水平Box-Behnken中心组合试验,得到试验因素与试验指标间的数学模型,应用Design-Expert软件对回归模型进行多目标优化,得到最佳参数为:型孔深度12.3 mm,型孔方向角20.3°,型孔位置角44.7°,穴播器转速40 r/min,此时排种合格指数89.12%,重播指数7.30%,漏播指数3.87%.在最优参数组合下进行台架验证试验,合格指数为91.14%,重播指数4.23%,漏播指数4.63%.土槽试验结果表明,穴播器前进速度为3.38 km/h时,排种合格指数为92.53%,重播指数为3.54%,漏播指数为3.93%,较夹持式穴播器排种合格指数提高了 2.53个百分点.
关键词： 组合型孔轮式;玉米精量穴播器;参数优化
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基于模糊PID控制的玉米精量播种机单体驱动器设计与试验
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为提升新疆地区玉米精量播种机作业效率、稳定高速工况下播种质量，该研究以气吸圆盘式玉米排种器为研究对象，设计了一种基于模糊PID控制的玉米精量播种机单体驱动器。基于电机驱动排种控制系统硬件构成及工作原理，搭建了以STM32F103C8T6单片机为核心的功能电路。该单体驱动器工作时，由霍尔传感器采集播种机的作业速度，通过高精度光电旋转编码器实时反馈电机转速，利用增益调整型模糊PID算法使调速系统根据转速偏差和偏差变化率实时修正PID控制参数，使电机转速快速精准地跟随作业速度的变化。通过转速控制特性试验可知：脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation, PWM）频率为60 kHz时，电机具有良好的启动特性；电机转速在307～10 441 r/min范围内，电机实际转速变异系数均小于6.29%，具有较好的稳定性和线性度。电机调速试验结果表明：在设定电机目标转速为1 500r/min时，模糊PID调速系统相比传统PID调速系统超调量降低0.4%，上升时间和调节时间分别缩短0.12和0.49 s，稳态误差减小0.3%；在种床带速度反馈周期T=1.0 s时，模糊PID动态调速精度较高、鲁棒性好。电机驱动排种台架试验结果表明：作业速度为8、10 km/h时，两种控制方式的播种性能指标差异较小；作业速度为12 km/h时，模糊PID控制的播种合格指数大于93.04%，重播指数小于5.13%，漏播指数小于1.83%；与传统PID控制方式相比合格指数均值提高2.50个百分点，重播指数均值降低0.85个百分点，漏播指数均值降低0.88个百分点，各播种性能指标均优于传统PID控制方式，适于高速播种作业。研究结果可为玉米高速精量播种机的研发设计提供参考。
关键词： 农业机械 控制 模糊PID 玉米播种机 单体驱动器 高速播种
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2FHF-4.56型宽行距作物基肥对行分层深施机设计与试验
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对当前西北干旱地区宽行距作物种植过程中施肥方式不科学，传统撒施肥料用量大、利用率低，该研究结合作物种植农艺特点，提出在作物行方向进行基肥分层深施措施，并研制了基肥对行分层深施机，对仿形单体进行设计，分析了仿形单体的运动学和力学特性，确定了仿形单体质量和仿形弹簧型号。同时研制了一种基于雄性蜣螂头部角状突起的仿生开沟铲，得到仿生开沟铲刃轮廓曲线拟合方程，确定了仿生开沟铲结构及工作参数。通过土槽试验优化了仿生开沟铲前刃角，得出前刃角最佳角度为65°，此时仿生铲相对传统铲的开沟阻力减小42.6%，对土壤的扰动明显减小。样机田间试验表明，分层施肥作业对行精度偏差平均值为2.7 cm,6组施肥铲浅层肥料深度平均值为12.44 cm，浅层施肥深度一致性变异系数为6.12%；深层肥料深度平均值为20.49 cm，深层施肥深度一致性变异系数为4.98%。施肥模式对比试验表明，对行分层施肥的植株长势更好，棉果枝数和单株铃数更多，根系发育更为良好，肥料减施25%，同时棉花平均每公顷增产8.9%，玉米平均每公顷增产8.6%，研究结果表明，对行分层深施肥具有较好的减肥增效作用，对推进棉花生产科学施肥具有重大价值和现实意义。
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基于TMU-Net网络的苹果果心分割方法
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对苹果内在品质检测过程中传统测量果心大小方法效率低、准确性差等问题，该研究提出一种基于TMU-Net网络自动分割果心的方法，将Transformer编码器融入U-Net网络结构中，构建改进U型卷积网络TMU-Net模型。模型由特征提取模块、特征处理模块、解码器、特征拼接模块组成，以VGG-16前13层作为主干特征提取网络，在跳跃连接中叠加多重残差空洞卷积（Multiple Residual Dilated Convolution,MRDC）模块，增大感受野的同时增强了模型对底层特征提取能力。采用数据增强技术对果心数据集扩充后，利用迁移学习方法冻结特定的网络层，对TMU-Net模型进行训练。试验结果表明：引入迁移学习并使用最佳训练方式使模型分割精确率提高了22.48个百分点；TMU-Net网络模型在果心分割任务中实现了96.72%的精确率，与U-Net、PSPNet、DeeplabV3+网络对比，精确率分别提升了14.28、9.98、7.15个百分点。该方法能够精准、有效地实现果心分割，可为实现苹果内在品质智能检测提供参考。
关键词： 模型 图像分割 果心分割 TMU-Net网络 多重残差空洞卷积 Transformer 迁移学习
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无定形态小分子糖对枣粉水分吸附及玻璃化转变的影响
《中国食品学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：无定形态小分子糖的玻璃化转变是导致枣粉吸湿结块，进而影响其品质的重要因素。为明确不同小分子糖组成及含量对枣粉吸湿的贡献程度及玻璃化转变的影响，首先构建去糖枣片基质固态模拟体系（JSS），再经不同比例的果糖、葡萄糖、蔗糖溶液渗透后干燥制粉，分析不同小分子糖含量对JSS体系水分吸附、玻璃化转变温度（Tg）及粉体基本流动能（BFE）的影响。结果表明：3种小分子糖的比例显著影响JSS的水分吸附、Tg与BFE，其中，果糖与Tg呈极显著负相关，与BFE呈极显著正相关。aw=0.9时，果糖占比降低25.64%，粉体水分吸附量降低21.68%。3种小分子糖降低枣粉体系Tg的能力排序为果糖＞葡萄糖＞蔗糖，果糖占比降低25.64%，粉体Tg升高23.80%,BFE下降21.18%，粉体流动性显著提升。此外，通过降低枣粉中小分子糖总量也可有效降低枣粉体系的水分吸附量，增加Tg与提升流动性。综上，通过降低枣粉基质中果糖所占比例或降低枣粉中小分子糖总量均可实现对枣粉基质吸湿特性的有效调控，可为改善枣粉吸湿结块问题提供理论参考。
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干旱地区排盐暗管优化布局关键参数研究
《农业工程学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究干旱地区暗管配合淋洗的排盐效果及关键影响因素,该研究在新疆焉耆盆地布置了暗管排盐试验,研究淋洗前后土壤剖面的水盐变化规律和不同淋洗定额下相同暗管布局的暗管排水排盐量差异,结合正交试验分析方法研究暗管布局参数中影响土壤脱盐率的显著因素,并分析淋洗定额与暗管布局参数对土壤脱盐率的交互影响.结果表明:1)暗管排水后,土壤剖面含水率明显增大,表层平均含水率由0.20增加为0.30 cm3/cm3,含盐量不同程度减小,表层平均盐量由10减少为5 g/kg;2)暗管排水流量呈现先迅速增大,后缓慢减小的规律,而暗管排水电导率则在排水过程中无明显变化,且淋洗定额越大,暗管排水排盐量越大;3)暗管间距和埋深是影响脱盐率的显著因素(P分别小于0.05和0.01),而管径则对脱盐率无显著性影响;淋洗定额越大,土壤脱盐率越大,且在较大淋洗定额差异条件下,淋洗定额和暗管布局参数对土壤脱盐率无交互影响.研究结果表明,对于干旱地区暗管排盐工程布置,合适的埋深和间距很重要,淋洗定额也是影响脱盐效果的关键因素.考虑节约水资源和节省工程造价,研究区合适暗管埋深为1.4 m,间距为8 m,管径为90 mm,此时采用300 mm的淋洗定额进行冬灌,即可以满足36%的目标脱盐率.研究结果可以为干旱地区暗管合理布局选择提供依据.
关键词： 排水;土壤水分;盐分;脱盐率;暗管间距;暗管埋深;淋洗定额
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