LIBS结合单变量定标法对土壤中铅元素含量检测

重金属污染一直影响着人们的健康生活,如镉,铅和铜等的污染,故而土壤重金属的快速检测和如何预防,一直受各国学者关注和研究。传统土壤重金属检测方法（如原子吸收光谱法、X荧光光谱法等）样品预处理复杂,分析成本较高,易形成样品的二次污染,不能满足快速分析的要求。激光诱导击穿光谱（LIBS）是一种典型的原子发射光谱,它是基于分析物质中原子和离子受激发而发射的特征谱线信息,进而研究物质成分的分析方法。LIBS技术能够快速检测任何状态（固、液和气态）物质元素的成分和含量,被看作是未来化学检测和快速绿色分析领域的新兴技术。LIBS技术具有对样本简单预处理（或不需要处理）、多元素同步分析、远距离测量、适用性广等优势,被广泛用于生活生产的各个领域,已成为近年来国内外学者广泛关注和研究的热点之一。在农业信息快速感知的大背景下,以激光诱导击穿光谱技术为技术手段,以土壤重金属铅元素为研究对象,运用理论分析和数学建模相结合,建立了多种基于单变量定标曲线的土壤重金属铅检测模型,并进行了模型验证。自制15个已知的铅元素浓度梯度的谱线土壤样本,在获取了土壤LIBS数据之后,对其进行预处理对比,建立了基于谱峰强度、谱峰积分、洛伦兹拟合强度三种定标曲线模型,对土壤中铅元素含量进行定量分析,得出基于三种定标曲线模型对土壤中铅元素含量的预测决定系数R2分别为0.918 0,0.910 1和0.914 3,三种定标曲线分析方法的预测结果都较好,说明了LIBS结合单变量定标曲线法对土壤中铅含量的检测可靠性高。最后选取部分样本数据进行验证,结果较好。研究结果为研发便携式农田土壤污染物检测技术与装备提供技术支撑,也为农田精准管理和科学施肥奠定基础。     

降膜蒸发冷却器性能实验台的研制

本文研制的降膜蒸发冷却换热器性能实验台,可针对蒸发式冷却换热器的传热性能进行实验研究。实验台可进行变工况调节,换热量在15～34 kW之间;所需热水水泵的功率为0.37 kW,喷淋水水泵功率为0.15 kW;冷却空气采用变风量控制,风量介于0～2 700 m~3/h;被冷却介质采用软化去离子水,软化水器的供水量≥0.662 m~3/h。实验台可进行蒸发式冷却器冷却介质温度和流量、喷淋密度、迎面风速、环境湿球温度等参数对冷却器传热性能的影响规律研究,可获得优化的运行参数。     

基于可见/近红外光谱和数据驱动的机器学习方法测量土壤有机质和总氮

土壤养分直接关系到作物产量与品质状况，然而传统化学方法检测存在化学试剂消耗大、耗时费力等问题，不能满足精细农业的需求。快速获取土壤养分信息是发展精细农业、绿色农业的关键，想要了解土壤肥力状况，必须先了解有机质和总氮的含量状况。许多研究表明，长波近红外光谱被广泛应用于土壤检测领域，然而短波可见/近红外光谱在土壤有机质和总氮的研究上却非常罕见。以江西省吉安市安福县和南昌市新建区的四个村庄作为研究区，根据2×2网格法采集了深度为10～30cm的棕壤、红壤和水稻土三种最为典型的土壤样品共180份。经过研磨、风干等处理后用四分法均匀划分为两份，用于测定样品光谱信息和理化信息。将土壤样品按照2∶1(120∶60)划分为建模集和预测集。考虑到首尾端波段噪声较大，故去除325～349和1 051～1 075nm波段，将350～1 050nm波段用于光谱分析。通过连续投影算法(SPA)筛选出有机质12个特征波长点，总氮11个特征波长点，考虑到土壤光谱信息与土壤理化性质之间可能存在非线性联系，建立全波段与特征波长的线性偏最小二乘回归(PLSR)模型和非线性最小二乘支持向量机(LS-SVM)模型对土壤有机质...