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基于富集微流控芯片的稻曲病菌孢子光电检测方法 总被引：1，自引：1，他引：0
针对当前水稻真菌病害发病时间短、传播速度快,缺乏有效早期预警技术的难点,提出一种基于微流控芯片的空气流中水稻真菌病害光电检测方法。该文根据微尺度下孢子富集动力学特征设计了病害孢子高效富集微流控芯片,并结合光电检测系统进行病害孢子的检测。试验根据空气动力学原理以及孢子富集量的大小对微流控芯片通道尺寸进行设置。根据光检测原理和不同浓度孢子在富集区形成的光衰减特性,筛选具有高灵敏度特性的检测光强。在以检测光谱的灵敏度性能为目标并综合考虑线性度的基础上,优选检测波长。以水稻稻曲病菌孢子为检测对象,进行了自动化微流控富集和光电检测试验。试验结果表明:在光源光强1.1×104 cd,波长为650 nm时,利用所述检测方法针对水稻稻曲病菌孢子检测结果(相比与镜检值)误差小于17.5%,根据检测结果建立相关系数为0.992 9的检测模型,具有较好的线性度及可靠性。研究结果为便携式作物病害检测装备的研发提供理论基础。 相似文献
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作物叶片表面农药残留的便携式检测仪器的设计与试验 总被引：1，自引：1，他引：0
针对现有的农药残留检测仪器只能检测水溶液体系中的农药残留和检测对象较为单一的问题,该研究以不同植物叶片啶虫脒农药残留为研究对象,探究了利用荧光强度检测叶片表面农药残留的可行性,设计了一款叶片表面农药残留的便携式检测仪器。首先,通过啶虫脒农药叶片表面喷洒试验,采集叶片的荧光光谱并进行特征分析,发现啶虫脒农药的最佳激发波长和最佳发射波长分别为355和500 nm,从而确定光源和光电信号接收源的特征波长分别为350和500 nm。然后,通过获取最佳光源照射角度以及光照距离,优化光路结构减少叶片表面杂散光的干扰。同时,设计相关检测电路(光源电路、信号调理电路、控制电路等)测出表征反射光强度的电压值,构建电压值与农药残留值之间的线性方程,设计便携式检测仪对农药残留进行检测。结果表明:1)荧光强度与农药浓度在1～5 mg/L的范围内成正比;2)确定了检测仪器最佳光照角度为45°,光源和待测叶片之间的最佳垂直距离为3.46 cm;3)方程决定系数达到了0.875,均方根误差为0.405 mg/L。该研究所设计的便携式荧光光谱仪能够快速、准确、无损检测叶片表面农药残留。 相似文献
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基于特征光谱的苹果霉心病无损检测设备设计 总被引：6，自引：4，他引：2
针对现有农产品内部品质无损检测多采用宽波段光谱技术,集成应用光谱仪与计算机完成品质分析,存在成本高、能耗大、分析过程复杂以及光谱信息冗余等问题。该文结合苹果霉心病在果心发病的特征,采用透射光谱检测方式,设计实现了基于窄带LED光源与光敏二极管的苹果霉心病无损检测设备。通过霉心病发病特征的分析可得果径和特征光谱波段的透射强度是进行霉心病检测的关键影响因素,设计光谱特性试验,对多组宽波段光谱数据采用相关性分析法得到特征光谱波段为690～730 nm。设计果径与透射光谱信息采集的基础平台,该平台包括LED光源及其驱动模块、光电转换与检测模块以及基于丝杠滑台组件与限位传感器的果径在线测量模块;采用基础平台对样品进行数据获取,以果径与透射光谱强度值为输入,建立基于误差反向传播网络的霉心病判别模型。结果表明,采用该文所述测试试验样本进行验证,设备判别准确率达到95.83%。该研究结果表明,基于特征光谱采用 LED 光源的霉心病无损检测方法是可行的,可为其他果品内部病害的检测提供借鉴思路。 相似文献
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光电传感器结合旋转编码器检测气吸式排种器吸种性能 总被引：5，自引：5，他引：0
高速精密播种作业是大豆、玉米等作物播种的主要发展方向之一。该文针对高速精密播种作业中气吸式排种器,设计了排种器吸种状态检测系统(seed disc suction performance detection system,SDSPS),该系统采用凹形光电传感器采集排种盘吸种信息、应用光电旋转编码器采集排种轴转动角度等信息,通过对光电传感器的输出信号和光电编码器脉冲信号进行处理,得到排种盘每个吸孔的吸种情况,从而进一步获取整个排种器的工作状况。与排种器试验台常用的图像处理检测系统(seeding detecting system based on image processing,SDSIP)在6组作业条件下进行了试验台对比试验,并单独进行了检测单个吸孔吸种量可行性试验。试验通过F检验和T检验(α=0.05)得出2种系统测量值总体方差相同和均值一致。精度分析结果表明SDSPS相比于SDSIP的最大相对误差为0.31%,系统稳定性分析结果表明SDSPS与SDSIP的波动幅值比较接近,两者的最大相对偏差值都不超过1%,SDSPS检测单个吸孔吸种量的最大相对误差为16.67%。通过田间试验验证,SDSPS对于漏吸种量和多吸种量,检测系统检测值与实际值相对误差平均值分别为3.87%和8.42%。SDSPS能有效的进行排种盘吸种性能检测,对单个吸孔吸种量的检测也具有较高的可信度,可以为气吸式排种器性能检测与改进提供技术支撑。 相似文献
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针对油菜机直播作业中因施肥农艺要求及高速作业产生的肥料颗粒流量大而无序导致检测精度不高的问题,该研究提出一种“碰撞离散+筛式分流+螺管约束”的高通量颗粒流离散化及分流序列化方法,基于离散分流有序机制设计了颗粒肥分流有序并行检测装置。根据油菜施肥农艺要求和颗粒肥排量精准检测要求,确定了传感检测结构、匀肥管、筛式分流结构、螺管的关键参数。根据多通道并行检测原理,设计了多通道信号同步采集系统。为验证离散分流序列化效果,利用螺旋扰动锥体离心式排肥器搭建试验台架,开展装置性能试验。结果表明:排肥器转速为100～130 r/min(排肥频率361.80～631.60 Hz)时,随转速增加,倾斜状态下检测装置的各通道分流一致性变异系数逐渐减小。正常田间作业0°～5°倾斜状态下各通道分流一致性变异系数不超过6.08%;单通道排肥频率为30～80 Hz时,使用螺管的检测装置准确率相较直管提升7.3个百分点;经排量补偿修正后,检测准确率不低于90.11%,较补偿前提高9.3个百分点。振动试验表明,低频振动(0～30 Hz)提升颗粒肥离散化效果,检测准确率提高;中频振动(30～110 Hz)检测准确率趋于稳... 相似文献
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为实现对早期香蕉枯萎病4号生理小种(fusarium oxysporum f.sp.cubense 4, Foc4)的准确检测,该研究提出一种基于胶体金的双探针纸基传感器。该传感器将2种不同粒径的胶体金分别与检测探针和信号增强探针结合,利用DNA探针代替抗原和抗体,形成双探针体系,通过增加信号增强探针降低检测限。基于目标序列与双探针体系的碱基互补配对形成“金标探针-目标序列-T线探针”复合物并在传感器的测试区被捕获,10 min内形成肉眼可见的目标产物,通过分析测试条带得到光强度峰面积并代入标准曲线中,实现Foc4定量检测。试验结果表明,双探针纸基传感器的检测限达到0.001 nmol/L,是传统纸基传感器的100倍,提高了检测灵敏度;在0.001～1000 nmol/L范围内,Foc4浓度与测试线光强度峰面积呈线性关系;使用高浓度非互补探针进行试验干扰,发现非互补序列对检测效果基本无影响,表明该传感器具有较好的特异性;香蕉叶片Foc4检测的平均回收率为77.6%～102.3%,相对标准偏差为7.4%～7.7%。与传统形态学观察等检测方法相比,该研究提出的双探针核酸纸基检测传感器可以及时、快速、准确地判断早期Foc4的存在,具有良好的推广性和实际应用价值。 相似文献
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高通量小粒径种子流检测装置设计与试验 总被引：5，自引：3，他引：2
针对油菜播种过程中因农艺要求增大播量以及高速播种产生的排种频率过高而导致高通量种子流检测精度不足的问题,提出了一种将高通量种子流分流为多路低通量种子流并行检测的方法,设计了基于分流机制与薄面激光-硅光电池结合的高通量小粒径种子流检测装置。考虑高通量种子流分流均匀性与快速通过性,对分流结构进行设计,运用离散元仿真软件EDEM及台架试验对处于不同倾斜角度的分流结构分流均匀性进行分析,当分流结构倾角小于5°时,分流管排量一致性变异系数的仿真与试验结果分别不超过5.19%和8.58%。基于薄面激光照射范围与落种区域,确定了薄面激光发射模组角度、上导种管出种口内半径以及薄面激光距硅光电池距离三者之间的关系,并优选得到三参数最佳组合。对4路种子输入信号进行调理,经电容滤波、双级放大、半波整流、电压比较、单稳态触发处理,成为4路独立可供单片机捕捉的脉冲信号。高通量小粒径种子流检测装置台架试验表明:在排种频率61.68 Hz范围内,油菜种子检测准确率不低于96.1%。田间试验结果表明:在田间排种频率62.23Hz范围内,检测准确率不低于95.7%,且试验过程中无堵塞现象发生,田间正常光照、机具振动对装置检测精度无影响。 相似文献
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喷雾质量在一定程度上影响着"农药有效利用率"。喷雾雾滴密度和大小是影响喷雾质量的2个重要参数。针对目前应用最多的喷雾雾滴测量方法——水敏纸法,水敏纸存在抗湿性能差的缺点,该研究在保证原有使用性能的同时,设计制作一种适合在潮湿环境中使用的喷雾雾滴密度和大小的检测体系。该检测体系由检测卡和检测液两部分组成。检测液中含有能与检测卡反应的NO2-,综合考虑安全性和检测卡使用性能,检测液中Na NO2浓度应尽量接近但不能超过150 mg/L,该文下述试验采用Na NO2质量浓度125 mg/L。研究对检测卡的扩散均匀性和不同卡之间的平行性进行了探究,结果显示在同一检测卡上的相对标准偏差小于等于5.37%,在随机3张检测卡之间的相对标准偏差小于等于12.66%,结果表明该检测卡的均匀性和平行性较好;雾滴实际直径与斑点直径的拟合方程对于该方法制作的检测卡检测雾滴大小时具有较好的通用性;并与市售水敏纸进行检测准确性比较,结果显示在3种不同喷雾压力下,该检测卡检测结果与水敏纸基本相同,且与市售水敏纸同时进行抗湿性检验,结果显示本检测系统的检测卡具有较好的抗湿性能。因此,该文设计的喷雾雾滴密度和大小的检测体系在干燥与潮湿环境中均能良好使用。 相似文献
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苹果内外品质在线无损检测分级系统设计与试验 总被引：3，自引：8，他引：3
目前苹果品质检测分级机械存在结构复杂、价格昂贵以及不能兼顾内外品质的缺点。苹果的内部品质和外部品质都是决定苹果价值的关键因素,故该研究根据静态条件下的试验分析,设计了苹果内外品质在线无损检测分级系统。该系统主要由哑铃式滚子、机器视觉外观品质检测系统模块、近红外内部品质检测系统模块、分级模块以及控制系统组成。在机器视觉外部品质检测模块设计中,为了增大苹果有碰伤部位和无碰伤部位之间的对比度,通过采集有碰伤部位和无碰伤部位的反射率光谱,确定在730 nm处两者的反射率差异最大,并以此选用波长为730 nm的红色LED光源作为机器视觉模块的光源。为获得苹果整个表面信息,苹果在向前运动的过程中完成自转,并利用算法将单个苹果3个运动状态下的图像进行提取和合成,随后对图像进行高斯滤波,大津法二值化以及轮廓提取处理,当该苹果判断为有碰伤时,直接发送剔除指令,当判断为无碰伤,对轮廓提取后图像进行圆拟合处理,并利用拟合圆直径得到该苹果的大小。近红外内部品质检测系统模块设计中,对比2种近红外检测结构,并以试验确定了将探头和光源布置在下的设计方式。最终,通过试验验证得到了系统的在线检测性能,系统对于苹果有无碰伤检测总体正确率为94%,大小检测的相关系数为0.964 6,均方根误差为2.28 1 mm,苹果内部可溶性固形物含量所建立模型的校正集相关系数为0.950 8,校正集均方根误差为0.342 6%,预测集相关系数为0.949 2,预测集均方根误差为0.448 7%。单个苹果的检测时间为0.71 s。整机具有体积小、结构简单、成本较低的优点,适用于农户和中小型企业。 相似文献
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为了保障粮食安全,该研究根据玉米赤霉烯酮抗原抗体反应,以及辣根过氧化物酶催化鲁米诺过氧化氢反应产生化学发光,设计一款应用于粮食行业的玉米赤霉烯酮检测系统。采用侧窗型高精度光电倍增管MD983以及16位AD转换芯片,实现化学发光强度信号的准确测量;步进电机驱动旋转精密转台,通过优化步进电机的S型脉冲驱动控制曲线参数,完成转台的高精度定位控制,实现光电倍增管的测试窗口和化学发光孔精确对准;通过精密直线导轨滑台驱动加样器的进给,实现反应液微米量级的准确微量加样。利用竞争性免疫分析方法,使得赤霉烯酮毒素为0μg/kg情况下,化学发光反应具有最大发光量,解决真菌毒素低浓度情况下的检测精度难题。经过试验验证,系统检出限为0.1μg/kg,样品加标回收率在90%以上,标准曲线决定系数为0.996 5,系统检测玉米赤霉烯酮的线性范围为0～60μg/kg。研究表明建立的玉米赤霉烯酮检测系统满足国家粮食行业对于粮食中玉米赤霉烯酮含量检测要求,为真菌毒素检测仪器的国产化提供参考。 相似文献
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近红外反射土壤含水率测量仪设计 总被引：1，自引：1，他引：1
水资源是制约中国农业生产最重要的因素之一,土壤含水率的检测对农业生产实践具有至关重要的指导意义。该文根据土壤水分对不同光谱的吸收和反射特性,以发光二极管作为测量仪器光源,中心波长为1 940 nm的光为测量光,1 800 nm为参考光设计了专用的测量电路和相应的软件程序来测量土壤含水率。系统光源发出的光照射到土壤表面,经反射后光电转换器,再送至放大电路、模数转换器、显示和存储。试验表明:土壤含水率与相对吸收深度之间存在正比例关系,线性回归的确定系数为0.86。为了证明测量仪器的测量进度,将实际土壤含水率与仪器的测量结果进行比较修正,结果表明:烘干法与本仪器测量的土壤含水率的结果的均方根误差均为3.9%。因此,本次设计的测量仪器可满足对土壤含水率的测量要求,研究结果在指导农业生产,水资源合理利用,精细灌溉的实时监测中具有良好的应用前景。 相似文献
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该研究以水环境中重金属铅离子(Pb2+)为研究对象,简化现有的Pb2+比色体系,基于比色法和光谱法,开发了一款用于Pb2+快速检测的便携式测定仪。该研究简化了繁琐复杂的前期处理,完成了比色试验。该测定仪主要分为光路模块与电路模块,光路模块将铅离子的浓度转化为光信号,电路模块实现了光信号的转换、放大、数据处理以及查看管理数据、上传数据等功能。检测仪完成后,对其进行了若干项系统性能分析,采取了低功耗、抗干扰以及重复性测试,以验证测量的精确度。试验结果表明:经比色反应的建模集中预测值与化学值的决定系数R2=0.934,检测线性范围0.01~0.2 mg/L,铅含量指标变异系数低于1.0%,测试结果表明该测定仪具有良好的准确度与重复性。 相似文献
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针对水产品四环素残留的便捷化精准检测难题,该研究研制了一种四环素含量检测的便携式直读光电化学装置,并探究了装置用于鱼肉四环素残留检测的可行性。装置分别以LED和STC89C52单片机为激发光源和控制核心,利用设计的光源暗室避免外源光照对检测结果的影响。测试结果表明,LED激发光源的输出信号稳定,装置对于光电流信号的采集具有较好的准确性。进一步基于丝网印刷电极构建光电化学适配体传感器,采用所研制装置对信号进行采集与处理,最终以OLED显示器直接读取抗生素浓度信息。该方法对于四环素检测的线性范围为1×10-11～1×10-8mol/L,检测限为3×10-12 mol/L,具有较好的选择性,且对于鱼肉四环素残留检测的回收率为92%～94%,为水产品四环素的精准现场分析提供了新的方法与途径。 相似文献
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针对现有光电传感器存在形式单一、跟踪精度不高、运行稳定性较差等不足,该文通过对光电传感器进行结构设计,设计了一种金字塔式和箱体式嵌套的粗-精跟踪光电传感器,其中箱体式可拆卸、单独使用,其内部的凹面镜利用反射作用有效减小了箱体高度,保证了跟踪过程中的跟踪精度和运行稳定性。在对该传感器的电路进行设计时,选取四运放集成电路LM324为核心,利用其比较作用来控制电机驱动执行机构,从而使聚光系统对准太阳。利用MATLAB/Simulink对模糊PID(proportional integration differentiation,比例-积分-微分)控制器建模和仿真,与PID控制相比,模糊PID控制曲线的响应时间较短,在0.1 s时给系统一个宽度为0.1的矩形脉冲干扰,在0.1~0.2 s之间系统的响应曲线、控制误差的响应曲线以及控制器的输出变化曲线呈现不同的变化;在0.2 s时,均达到稳定状态。通过分析可知,无论是否存在干扰,该控制方法均能使控制器迅速达到稳定状态,减少系统响应时间,从而减少系统的运行成本。该研究为太阳自动跟踪系统的稳定运行和跟踪精度的提高提供了参考。 相似文献
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果蔬农药残留危害人类健康,施药后,农药分布于其表皮和内部组织,果蔬表面农药绝对残留量低、不均匀,直接光谱检测表征难,而表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)技术具有分子级检测精度,可以有效扩增信号,在实现微量物质检测方面优势明显。为此,论文综述了国内外表面增强拉曼散射技术的研究现状,特别是详细介绍了通过设计合理的表面增强拉曼基底结构,实现农药残留信号增强的主要技术手段和表面增强拉曼光谱信号分析方法。在此基础上,指出农药残留的表面增强拉曼检测技术研究中的前沿热点问题,探讨并展望了表面增强拉曼技术在农药残留快速检测方面的发展趋势。基于表面增强拉曼的农药高灵敏度、快速检测表征技术,将在农药违禁使用和农药残留超标监管中有广阔应用前景。 相似文献
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该文针对番茄独特的囊室结构及整体成熟度不均等问题,基于可见/近红外全透射光谱,研发了便携式番茄内外品质快速无损实时检测装置.该装置的硬件系统主要包括光源模块、信号采集模块、信号处理模块、电源模块、散热模块和打印模块,基于该硬件系统,采集了番茄630~1100 nm范围内可见/近红外透射光谱,选取650~1100 nm范围的光谱进行SG卷积平滑(savitzky-Golay smooth,SG-smooth)、标准正态变量变换(standard normal variable transformation,SNV)和多元散射校正(muliplication scattering correction,MSC)等预处理,建立了番茄颜色、硬度、总酸、总糖含量的偏最小二乘预测模型.基于QT开发框架编写了番茄多品质无损检测实时分析控制软件,植入番茄多品质参数预测模型,实现了番茄多品质参数检测一键式操作.为了测试该装置的检测精度和稳定性,选取与建模无关的20个同品种样品对每个样品的内外品质重复检测8次,结果表明:番茄颜色预测值与实测值相关系数为0.9528,均方根误差为2.7038,硬度预测值与实测值相关系数为0.9405,均方根误差为0.4486 kg/cm2,总酸含量的预测值与实测值相关系数为0.9537,均方根误差为0.3263%,总糖含量预测值与实测值相关系数为0.9610,均方根误差为0.1974%.番茄样品颜色、硬度、总酸和总糖重复检测最大相对误差分别为2.9%、1.9%、2.0%和1.6%.该便携式检测装置基于可见近红外全透射光谱,实现了番茄颜色、硬度、总酸、总糖含量的同时快速无损实时检测,预测精度及稳定性较好,可以满足实时评价番茄品质的市场需求. 相似文献
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基于LED组合光源的水晶梨可溶性固形物和大小在线检测 总被引：2，自引：2，他引：0
该文探讨了近红外光谱技术结合发光二极管（LED）组合光源探头在线检测水晶梨的可溶性固形物和大小的可行性。试验中采用850、880和940 nm 3盏LED组成组合光源探头,每个水晶梨在均匀成单列的输送线上以每秒5个梨的速度运动,采用漫反射方式采集水晶梨的漫反射光谱。应用偏最小二乘（PLS）和最小二乘支持向量机（LS-SVM）方法建立了可溶性固形物和大小2个理化参数的校正模型,同时对不同光谱预处理方法（平滑、一阶微分、二阶微分）建立的模型的预测性能进行了对比分析,并通过外部验证来检验模型预测的准确性。利用平 相似文献