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[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
彭润东 李耀翔 张哲宇 陈雅 刘晓利
【目的】基于近红外光谱分析技术(NIRS)构建杨木、松木木屑的含水率预测模型,并将2种木屑样本光谱数据集混合建立含水率预测模型,实现同时预测多树种木屑含水率。为提高NIRS模型预测木屑含水率精度与普适性提供理论依据。【方法】本研究采用偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机回归(SVR)建立制浆材木屑含水率NIRS预测模型。采用粒子群算法(PSO)、灰狼算法(GWO)优化模型超参数。以制浆原料中的木屑为研究对象,采集了由杨木和松木为主的120份木屑样本的近红外光谱。分别采用杠杆值与学生化残差t检验法(HLSR)和标准正态变量变换(SNV)等方法对原始光谱数据进行异常样本剔除和预处理,采用无信息变量消除法(UVE)等提取特征波段,对比经GWO、PSO优化的SVR模型和PLSR模型的性能。【结果】对杨木木屑含水率最优NIRS模型,最佳预处理方法为SNV+Auto+SGS,结合CARS构建PSO-SVR模型(R_P~2=0.916 4,RMSEP=0.114 8%)。对松木木屑含水率最优NIRS模型,最佳预处理方法为SNV+Auto+SGS,结合UVE构建PSO-SVR模型(R_P~2=0.934 3,RMSEP=0.063 7%)。对混合木屑含水率最优NIRS模型,最佳预处理方法为MSC+Auto+SGS,结合UVE构建PSO-SVR模型(R_P~2=0.922 1,RMSEP=0.111 1%)。【结论】NIRS可以用于预测单一树种木屑含水率,建立同时预测多树种木屑含水率预测模型是可行的。通过不同预处理和优化算法进行比较筛选组合进行模型优化可以显著提高木屑含水率近红外估测模型的精度。为实时检测制浆材木屑含水率提供了理论依据和技术支持。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
撒潮 张璧光 杨永福 王德明 伊松林
该文提出了以平均含水率、含水率分布和含水率变化趋势为主要干燥特征参量来表征单板干燥质量状态的观点 ,描述了利用环型表面接触式探头提取单板含水率的方法以及模式识别中的的主要算法 ,介绍了一种智能型单板含水率多点在线检测系统
关键词:
单板干燥 含水率 计算机检测系统
[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)
[作者]
岳小泉 王立海 刘泽旭 王兴龙 荣宾宾
通过对不同含水率的山杨原木试件进行检测,分析了含水率对腐朽和健康木材电阻与应力波传播速度的影响,及其对2种检测技术误差率的影响.结果表明:(1)随着含水率的提高,原木试件健康和腐朽区域的电阻均先减小后趋于平稳,但相同含水率下,腐朽区域木材电阻低于健康木材;(2)采用电阻断层成像仪检测腐朽缺陷面积的误差率随含水率的提高有差异(最大误差率为37.83%,最小误差率为2.48%),含水率在36.13%~81.79%时误差较小,腐朽缺陷检测较接近真实值;(3)应力波传播速度随着木材含水率的提高先降低后趋于平稳.应力波二维图像检测腐朽缺陷面积的准确率随着含水率的变化也有差异,最大误差率为52.61%,最...
关键词:
含水率 电阻 应力波 无损检测
[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)
[作者]
韩志恒 陶志影 曾育宁 叶鼎承 何金成
为了探究异位发酵床垫料的介电特性,实现垫料含水率的快速检测,本研究以异位发酵床垫料原料(稻谷壳和锯末)为研究对象,利用平行板电容器研究了频率(0.1~100.0 kHz)、温度(25~65℃)、含水率(32.16%~68.61%)和体积密度(101.958 6~459.394 1 kg·m~(-3))对垫料的相对介电常数ε′_r和介质损耗因数ε″_r的影响;在所选频率下,建立了预测含水率的数学模型,并对模型进行了验证.结果表明,在0.1~100.0 kHz频段内,温度的升高、含水率和体积密度的增大都会使垫料的ε′_r和ε″_r呈现递增的趋势,频率的增大会使二者呈现递减的趋势.在所选频率下建立的模型的决定系数皆大于0.98,最大值为0.999 0.含水率的预测值与实测值之间的决定系数为0.993 2,二者之间的绝对误差在±2.33%内,说明基于垫料介电特性预测含水率的方法是可行的.
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
殷哲 雷廷武 晏清洪 陈展鹏 董月群 庄晓晖
为提高近红外传感器测量的准确度,进一步理解不同标定模型对土壤含水率测量精度的影响。利用土壤表面的近红外反射光强来预测土壤含水率,通过归一化处理将反射光强转化为相对吸收深度和相对反射率,采用2种标定方法,分别建立土壤含水率与相对吸收深度之间及土壤含水率与相对反射率之间的线性模型与非线性模型。选取我国东北地区的黑土进行标定,并用独立的试验数据对模型进行检验。结果表明,吸收深度法的线性和非线性模型的预测值和实测值符合度较好。反射率法的线性模型和非线性模型对土壤的含水率预测均方根误差(RMSE)分别为2.89%和2.95%,相对吸收深度法非线性模型的RMSE值明显大于其他3种模型,预测准确度最低。说明...
[期刊] 林业科学
[作者]
李贤军 蔡智勇 傅峰
以红橡和黑胡桃木材为研究对象,采用X射线扫描方法测量常规热风干燥过程中木材厚度方向含水率分布和平均含水率的可行性。结果表明:采用X射线扫描无损检测方法可以实现干燥过程中同一木材试件含水率分布和平均含水率的动态检测;与称重法含水率测量值相比,在8%~68%的较宽含水率范围内,不论是在高含水率阶段还是在低含水率阶段,采用X射线扫描法测量木材含水率时,都具有较高的测量精度,测量值偏差最大不超过3%;在热风干燥过程中,所有试件含水率的称重法测定值与X射线扫描法测定值之间相关系数的平方都在0.97以上;X射线扫描方法具有扫描速度快、设备费用较低、测量精度高的特点,为木材含水率的动态检测提供了一种很好的技...
关键词:
X射线扫描 含水率 含水率分布 木材干燥
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
王逸凡 井世亮 夏宇 Nuhu Jibril 赵海瑞 陈坤杰
[目的] 为了实现远红外稻谷干燥过程中水分比的精准预测,提出了一种基于1D-CNN(One-Dimensional Convolutional Neural Network)的稻谷干燥水分比预测模型,实现对干燥过程中稻谷含水率的在线预测。[方法]将稻谷初始含水率调到统一标准后,在自制的石墨烯远红外干燥试验台进行不同温度的干燥试验,每隔2 min采集一组包括干燥温湿度等8个工艺参数数据,经标准化处理后构成数据集。然后以8个工艺参数为输入,水分比为输出,构建1D-CNN干燥模型,通过训练确定模型参数,最后对模型进行验证并与6种经典薄层干燥模型及4种典型机器学习干燥模型进行比较。[结果] 试验结果表明,所提出的1D-CNN干燥模型能够很好地描述干燥过程中水分比的变化情况,决定系数R~(2)、均方根误差(root mean square error,RMSE)和平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别达到0.993 1、0.018 9、0.012 1;含水率预测的平均绝对误差MAE和平均相对误差(mean relative error,MRE)分别为0.143 2%和0.007 8%,明显优于其他对比的干燥模型。[结论] 所提出的1D-CNN干燥模型能够准确预测稻谷干燥过程中含水率的变化,完全满足含水率在线检测需求。
[期刊] 林业科学
[作者]
胡海清 刘菲
通过对30种乔灌木叶子可燃物的野外调查、取样,测得点燃含水率和蔓延含水率;应用因子分析和聚类分析方法,进行统计分析,得出这些可燃物的易燃难易和蔓延快慢程度的排序。抗火性较好的有山杨、糖槭、乌苏里鼠李、刺五加、黑桦、东北溲疏、山皂荚、东北茶藨、接骨木、东北山梅花、梓树等11种;较差的有树锦鸡儿、山丁子、刺榆、卫矛、枫杨、暖木条荚迷、秋子梨、山楂、华北卫矛、油松等10种。
关键词:
森林可燃物 树叶 点燃 蔓延 含水率
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
秦瑞霞 徐华东 陈能志 甄宗霖 魏解东
【目的】研究木材含水率与介电常数的关系,构建含水率介电模型,为精准监测活立木的含水率提供基础数据和依据。【方法】以白桦、椴树、冷杉、水曲柳为研究对象,使用宽频介电谱仪测得不同含水率下木材介电谱,分析频率/含水率变化对木材介电常数的影响规律。在1 Hz~10 MHz频段内运用多种回归模型分析含水率与介电常数的关系,优选适合用于木材含水率检测的频段和频率点,在优选频率下利用线性、二次多项式与三次多项式函数构建含水率与介电常数的关系模型,评价并验证模型。研究不同树种含水率预测模型的差异与机理。【结果】在1 Hz~10 MHz频段内,1.3~10 MHz频段为测量木材介电常数的较理想频段,10 MHz是研究木材介电常数与含水率关系的最佳频率点。在最佳频率点上(10 MHz)采用二次多项式数据拟合构建的木材含水率介电模型,拟合优度高。模型验证得到4种木材含水率实测值和拟合值的决定系数R~2均高于0.95,均方根误差RMSE均低于0.14,相对分析误差RPD均高于2.5。不同树种有不同的介电模型,这主要与木材密度有关。【结论】介电谱可直观反映不同频率和含水率下木材的介电特性,在特定频率下,木材介电常数随含水率的增大而增大。木材含水率介电模型具有较高的稳定性和良好的预测能力,在对测量精度要求不高时密度相近的树种可采用相同的含水率介电模型。
关键词:
木材 含水率 介电谱 介电常数 介电模型
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
刘雪梅 章海亮
【目的】采用近红外光谱和不同建模方法测定土壤中的有机质和速效P含量。【方法】分别采集江西不同地区的土样240个,采集土壤样品的近红外漫反射光谱,以对光谱数据进行主成分分析得到的前6个主成分(PCs)和偏最小二乘回归(PLSR)建模得到的6个潜在变量(LVs),分别作为反向传播神经网络(BPNN)和偏最小支持向量机(LS-SVM)的输入变量,共建立6个模型,分别为主成分回归(PCR)、PLSR、BPNN-PCs、BPNN-LVs、LS-SVM-PCs和LS-SVM-LVs,并对这些建模方法预测土壤有机质和速效P含量的结果进行评价,从中筛选出最佳模型。【结果】在预测土壤有机质和速效P含量时,LS-...
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
文韬 郑立章 龚中良 李立君 谢洁飞 马强
为快速准确地测定茶油中脂肪酸含量,建立了应用近红外光谱技术检测茶油中脂肪酸含量的方法。选取市售的156份茶油样品,利用气相色谱仪测定其脂肪酸组成及含量,同时采用近红外光谱仪采集油样的光谱数据,并分析原始(R)光谱、SG平滑(SG)光谱和二阶导数变换(SD)光谱与茶油中脂肪酸含量的相关性,采用偏最小二乘回归法(PLSR)比较全光谱波段与显著性波段对建模精度的影响,优选出茶油中脂肪酸含量的定量检测模型。结果表明:茶油中棕榈酸、油酸和亚油酸含量较高,分别为4.428%~10.931%、78.036%~84.621%、7.013%~9.863%;采集的茶油近红外光谱曲线特征变化较为明显,光谱特征峰的位...
[期刊] 中国农业科学
[作者]
张北举 陈松树 李魁印 李鲁华 徐如宏 安畅 熊富敏 张燕 董俐利 任明见
【目的】高粱是酿酒和饲料的主要原料之一,其籽粒直链淀粉含量与支链淀粉含量的比值大小与白酒品质及饲料质量密切相关。传统的高粱成分化学检测方法已不适合高通量测试,采用改进最小二乘法(modified PLS)对高粱样品的近红外光谱图进行光谱预处理、得分处理和结果监控建立高粱籽粒直链淀粉、支链淀粉含量的预测模型,旨在得到一种快速高效低成本的检测方法,为高粱的遗传改良及品质分析提供依据。【方法】从450份高粱资源中筛选出112份代表品种作为校正集和验证集,通过双波长法测定112份高粱品种籽粒中直链淀粉、支链淀粉含量的化学值,并收集波长为850—1 048 nm的近红外光谱,对光谱进行扫描数据矩阵和化学数据计算得分(PL1)处理解释光谱间差异,剔除马氏距离(GH)大于3的超常品种以减小建模误差。采用Modified PLS回归技术建模,通过不同散射处理和导数处理等方法建立不同的定标模型。根据交叉验证标准偏差(SECV)、交叉验证相关系数(1-VR)确定最佳模型,并进行结果监控和非参数检验评估模型的预测性能。【结果】直链淀粉的近红外预测模型SECV是2.7732,1-VR是0.9503,相关系数(RSQ)是0.9688。Bias=0.2290.05;P=0.992>0.05)。【结论】所建立的近红外模型精准度高,稳定性好,能准确快速地检测高粱籽粒中直链淀粉、支链淀粉的含量,可用于高粱的遗传改良及高粱品质的检测。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
杨凯 何昱廷 李沃霖 祝志慧 王巧华
为提高全蛋粉掺假检测的准确度和检测效果,应用近红外光谱技术对全蛋粉掺假进行定性判别并对掺假含量进行定量分析。分别采用标准正态变换、多元散射校正、卷积平滑、归一化、一阶导数、二阶导数等6种不同预处理方法,对原始光谱数据进行预处理,采用竞争性自适应重加权算法(CARS)、连续投影算法(SPA)及CARS-SPA结合算法对光谱数据进行特征波长筛选,建立集成学习(ensemble learning,EL)模型对掺假蛋粉进行定性判别,建立偏最小二乘模型(PLSR)对掺假含量进行定量分析。结果显示:在对掺假蛋粉进行定性判别方面,一阶导数为最佳预处理方法,CARS算法特征筛选效果最佳,EL模型对掺假蛋粉样本总体判别准确率达到98.18%,对各类掺假蛋粉样品的判别准确率在97.78%以上。在对掺假蛋粉含量进行定量分析方面,多元散射校正为最佳预处理方法,CARS算法特征筛选效果更佳,对一组分掺假、二组分掺假、三组分掺假和所有掺假样本的PLSR浓度预测模型的预测集相关系数(Rp)分别为0.958 5、0.931 2、0.945 6和0.955 8,均方根误差(RMSEP)分别为4.689 1、5.813 4、4.604 1和3.802 9。研究结果表明,近红外光谱技术可用于蛋粉掺假检测,为监管机构检测蛋粉掺假提供参考。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
胡耀华 郭康权 铃木孝范 野口刚 胡西红 佐竹隆显
【目的】明确可见光和近红外光谱快速无污染检测猪肉颜色的可行性。【方法】采用漫反射光纤探头测定真空包装猪肉的光谱,用国际发光照明协会(CIE)规定的亮度(L*)、红度(a*)、黄度(b*)、色相和饱和度对猪肉颜色进行评价。【结果】测得任意厚度真空包装猪肉的可见光谱和近红外光谱,经二阶微分处理,用偏最小二乘法进行回归分析后,所有肉色的相关系数均大于0.83,且预测值与测定值之间无显著差异。【结论】用漫反射光纤探头的可见光和近红外光谱可以预测猪肉肉色,且精度较高。利用可见光和近红外光谱可以实现猪肉颜色的快速无污染检测。
关键词:
猪肉 肉色检测 可见光 近红外光谱
[期刊] 林业科学
[作者]
刘曦 金森
死可燃物含水率预报是森林火险天气预报的重要内容,准确预测死可燃物含水率是做好森林火险天气预报和火行为预报的关键。平衡含水率法预测死可燃物含水率在物理上十分可靠,若研究对象可精确描述,理论上其含水率的预测是准确的。因此,该方法是重要的可燃物含水率预测方法。本文对该方法的理论基础和应用情况进行综述。结果表明:1)平衡含水率的预测模型主要有4种,其中Simard模型、Van Wagner模型和Anderson模型都是统计模型,其应用具有一定的局限性;而Nelson模型为半物理模型,在预测可燃物含水率上的效果好,应用广。2)可燃物类型影响平衡含水率,但具体机理还没有系统研究。3)对时滞的影响因子研究相...
关键词:
时滞 平衡含水率 可燃物 预测
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