当期目录

2016年 第29卷 第5期 刊出日期：2016-10-20

  

海洋科技与装备

基于改进遗传算法的自抗扰控制器优化设计

唐勇伟，赵景波，王茂励，郝慧娟，吕晓慧

2016, 29(5):  1-8.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.001

摘要 ( 408 )   PDF (1530KB) ( 623 )  

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针对超空泡航行体受力特征及其航行时具有非线性、时滞与耦合等复杂问题，提出可根据适应度对控制参数进行自适应动态调整的改进遗传算法。通过建立超空泡航行体纵向模型，设计专用自抗扰控制器对其进行控制，并针对控制器参数多、调节困难的问题，改进了自适应遗传算法对其精确优化。最后通过特性仿真，验证了基于改进的自适应算法的自抗扰控制器相比经典自抗扰控制器的优势。仿真结果表明，该自抗扰控制器符合实际需求，具有良好的控制效果。

基于双目视觉技术的海水生物毒性监测方法研究

马然，曹煊，王小红，张天鹏，张丽

2016, 29(5):  9-16.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.002

摘要 ( 435 )   PDF (2343KB) ( 796 )  

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针对现有海水生物毒性监测方法单一，不能反映全部毒性污染状况的问题，采用双目立体视觉技术，选择贻贝作为海水生物毒性传感器，利用双摄像机不间断拍摄形成三维动态信息，实时分析贻贝的开合角度及频率，最终实现海水生物毒性监测。实验结果表明，本文提出的监测方法可靠性、灵敏度高，能够为海洋生态环境保护提供技术支撑。

脉动风作用下气象钢塔的结构风振响应研究

孙金伟，赵环宇，范秀涛，万晓正，柴辉，王华洁，邵萌

2016, 29(5):  17-23.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.003

摘要 ( 494 )   PDF (2068KB) ( 658 )  

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以脉动风作用下沿海某气象钢塔的风振响应为研究对象，采用谐波叠加法对脉动风载荷进行模拟并验证其有效性，得到作用于气象钢塔各层上的脉动风载荷时历。建立塔架结构的空间三维有限元分析模型，进行有限元仿真，采用时域方法计算钢塔的风振动力响应，为气象钢塔的前期设计和振动控制提供必要的技术参考。分析结果表明，在50年一遇风载荷作用下，该气象钢塔的最大风振位移为0.013 m，在规范要求范围内，塔架设计具有合理性。

中药与天然活性产物

功劳木中生物碱类成分抗氧化活性研究

朱姮，文蕾，耿岩玲，王晓，贾文婷，王岱杰，延云洪

2016, 29(5):  24-28.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.004

摘要 ( 401 )   PDF (1298KB) ( 444 )  

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利用DPPH法测定功劳木中生物碱成分的抗氧化活性，采用pH区带精制逆流色谱分离出小檗碱、药根碱、巴马汀、非洲防己碱和千金藤宁碱5种成分。通过测定功劳木总生物碱以及单体生物碱成分对DPPH自由基清除力，来评价功劳木中主要生物碱类成分的体外抗氧化能力。结果显示，在0～25 μg/mL范围内DPPH溶液浓度与吸光度呈线性正相关关系。功劳木总生物碱、小檗碱、药根碱、巴马汀、非洲防己碱以及千金藤宁碱的半抑制浓度（IC50）依次为0.07、0.32、0.24、0.20、0.18、0.59 mg/mL。因此，功劳木生物碱类成分具有一定的抗氧化能力，且随生物碱浓度的升高而增强，总生物碱抗氧化能力强于单体成分。功劳木生物碱抗氧化活性可能为协同效应。

银杏叶中银杏内酯提取工艺研究

李文东, 高乾善,杨鹏,杨丙田,王晓

2016, 29(5):  29-35.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.005

摘要 ( 624 )   PDF (1129KB) ( 783 )  

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以银杏内酯(白果内酯、银杏内酯A、银杏内酯B和银杏内酯C)的提取率为指标，确定银杏叶乙醇提取的最佳提取工艺。采用正交试验设计的方法，系统考察提取时间、料液比、乙醇体积分数和提取次数4个因素对银杏叶提取工艺的影响。以异丙醇为流动相，优化高效液相色谱法(HPLCELSD)测定银杏内酯的含量，并计算提取率。实验得出最佳提取工艺条件为提取时间1.5 h、料液比1：20、乙醇体积分数50%、提取次数3次。本工艺可以提高银杏内酯的提取率，节约试验成本，适用于工业化生产。

HPLC法测定首乌益智胶囊中大黄素和大黄素甲醚的含量

丁晓彦，刘青，贾元印，赵渤年

2016, 29(5):  36-40.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.006

摘要 ( 395 )   PDF (1125KB) ( 574 )  

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建立了高效液相色谱法(HPLC)同时测定首乌益智胶囊中大黄素和大黄素甲醚含量的方法。采用C18(250 mm×4.6 mm，5 μm)色谱柱，以甲醇0.1%磷酸水（82：18，V/V）为流动相，检测波长为289 nm，流速为1.0 mL/min，柱温30 ℃。测得大黄素在0.019～0.19 μg（R=0.999 9，n=5）、大黄素甲醚在0.021～0.21 μg（R=1.000 0，n=5）线性关系良好；大黄素和大黄素甲醚的平均回收率分别为98.58％、100.01%，相对标准偏差分别为2.66％、1.15%。研究表明,该方法专属性强、结果准确，可作为同时测定首乌益智胶囊中大黄素和大黄素甲醚含量的方法。

玫瑰茄花青素的提取分离研究进展

晁晴晴，胡亚琦，杜新永，谢宜臻，郭兴峰

2016, 29(5):  41-46.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.007

摘要 ( 504 )   PDF (1004KB) ( 851 )  

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综述了近年来国内外应用溶剂提取法、微波辅助提取法、超声波辅助提取法、膜过滤及树脂吸附纯化等方法对玫瑰茄花青素的提取、分离和纯化的最新研究进展。这些方法仍存在提取温度高、溶剂回收难和设备可靠性差等问题，应用新型低温提取技术，如超临界/亚临界流体萃取、高静压提取以及生物酶技术等，是今后玫瑰茄花青素提取分离的发展方向。

药理与毒理

异烟肼对斑马鱼幼鱼发育毒性及运动行为学的影响

邹玉，张云，韩利文，何秋霞，李智平，侯海荣，韩建，王希敏，李娟娟，岑娟，刘可春

2016, 29(5):  47-53.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.008

摘要 ( 557 )   PDF (5509KB) ( 902 )  

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以斑马鱼幼鱼为研究对象，研究异烟肼对幼鱼发育毒性和行为学的影响。 用不同浓度的异烟肼分别处理发育至72 hpf的斑马鱼幼鱼，观察幼鱼的死亡率、畸形率及形态变化，分析幼鱼行为学轨迹。 异烟肼（≥4 mmol/L）对斑马鱼幼鱼有致死作用，随着浓度的增加和作用时间延长而增强。异烟肼对斑马鱼幼鱼的发育过程有致畸作用，表现为脊柱弯曲、卵黄囊吸收延滞、心包水肿、鱼鳔缺失、体长发育延迟和器官空泡化等。随着给药浓度的增加和作用时间的延长，异烟肼组幼鱼行为轨迹减少，运动次数和运动速度显著降低。结果表明，异烟肼（≥4 mmol/L）对斑马鱼幼鱼具有致死和致畸作用，对幼鱼的运动行为有抑制作用，并且呈现时间和剂量依赖性。

铜、汞和铅对斑马鱼仔鱼肝脏发育的影响

韩建，彭维兵，韩利文，何秋霞，张云，孙晨，王荣春，楚杰，刘可春

2016, 29(5):  54-59.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.009

摘要 ( 556 )   PDF (3446KB) ( 989 )  

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以肝脏绿色荧光转基因斑马鱼T3（lfabp:EGFP）为模型，研究水环境典型重金属污染物铜（CuCl2）、汞（HgCl2）和铅（Pb（Ac）2）在较低浓度暴露下对仔鱼（72~144 hpf）肝脏发育的影响。结果显示，各暴露组存活率均在95%以上；CuCl2和HgCl2在1 μmol/L时均能够引起鳔发育或充气异常；3种化合物均能够显著减小肝脏荧光面积和光密度。相同暴露浓度下，CuCl2抑制肝脏发育的能力强于Pb（Ac）2和HgCl2，但HgCl2在0.01 μmol/L时就能够显著抑制肝脏发育；CuCl2和Pb（Ac）2抑制lfabp表达量的能力强于HgCl2，且Pb（Ac）2在0.01 μmol/L时就能够显著抑制lfabp表达。结果表明，3种重金属化合物均能够显著抑制肝脏发育；转基因斑马鱼仔鱼可以作为检测环境污染物肝脏发育毒性的首选模型。

复方葛根片对衰老大鼠胸主动脉损伤的保护作用

李允江，孙琳，毕云生， 张淑瑜，于燕莉

2016, 29(5):  60-64.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.010

摘要 ( 591 )   PDF (3079KB) ( 535 )  

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为研究复方葛根片对D-半乳糖致大鼠衰老后血清中同型半胱氨酸（Hcy）水平的影响及胸主动脉损伤的保护作用，将大鼠分为模型组，正常组，复方葛根片高、中、低剂量组。采用皮下注射D-半乳糖的方法制备大鼠衰老模型，运用AU5800全自动生化仪测定血清中Hcy的含量，运用SPSS16分析各Hcy含量和体重差异。对大鼠胸主动脉进行HE染色，在光镜下观察血管的组织病理学病变。研究结果表明，模型组与正常组以及各给药组与模型组的Hcy水平、体重均存在显著性差异(P<0.01)）。复方葛根片各剂量组对胸主动脉血管具有不同程度的保护作用，高剂量组的保护作用最明显。 研究认为复方葛根片能降低D半乳糖致衰老大鼠血清中Hcy水平，并对胸主动脉的血管损伤具有保护作用。

新材料

Sr含量对A356合金微观组织及力学性能的影响

赵后亮，周吉学，唐守秋，王金伟，张琳琳，陈燕飞，李长龙，吴建华

2016, 29(5):  65-69.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.011

摘要 ( 434 )   PDF (5745KB) ( 825 )  

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通过在A356合金中添加Al-10Sr中间合金，分析Sr含量对A356合金微观组织及力学性能的影响规律。结果表明，随着Sr含量的增加，其力学性能先升高后降低。当Sr加入量质量分数达到0.03%时，其抗拉强度为204 MPa、延伸率为10.4%，较未变质的A356合金分别提升了18%、189%。通过微观组织分析表明，Sr的添加能够明显改善A356合金中共晶硅相的形貌，由粗大的针片状转变为细小的纤维状或颗粒状，从而改善合金的力学性能。 

基于有限元数值方法的金属材料内壁缺陷超声频谱特性研究

孙继华，赵扬，南钢洋，马健，刘帅，巨阳

2016, 29(5):  70-75.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.012

摘要 ( 424 )   PDF (1634KB) ( 537 )  

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根据金属材料内壁缺陷的特点，建立了吸收边界和自由边界相结合的模拟模型，对含有不同宽度内壁凹陷形平底槽缺陷的模型进行了超声频谱特性模拟研究。通过对波场快照、时域信号和频谱分析得到了不同尺寸平底槽对声波传播频谱特性的影响以及中心频率、带宽、半波高宽度和峰值等呈规律性变化的频域特征量。研究结果对超声检测频谱分析技术的理论和实验提供了参考。

能源与动力

同温度及曲率NaK-BASE管内Na+和K+迁移数值模拟

管宁，刘志刚，姜桂林，张承武，吕明明

2016, 29(5):  76-80.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.013

摘要 ( 420 )   PDF (1975KB) ( 687 )  

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本文以NaK-AMTEC的BASE管内的Na+和K+迁移为研究对象，建立了NaK-BASE管显微结构的分形模型，采用微观Poisson-Nernst-Planck多离子运移模型模拟了Na+和K+在BASE管中的迁移，考察了不同温度下NaKBASE管内离子的迁移过程。研究结果表明，NaK-BASE管内的阳离子迁移浓度和表面电荷密度与BASE管的温度直接相关；温度的升高会使BASE管内阳离子浓度峰值有所减小，可通过增加BASE管曲率来提高该峰值。BASE管内的表面电荷密度随着温度的升高逐渐增大，且不同温度表面电荷密度之差随着曲率的增加逐渐增大。

T型微通道内气泡生成大小影响因素研究

吕明明，刘志刚，管宁，王树众

2016, 29(5):  81-89.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.014

摘要 ( 535 )   PDF (1821KB) ( 708 )  

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采用流体体积函数（VOF）方法，对T型微通道中气泡形成过程进行数值模拟研究，根据气泡形成机理，分析了气液流速、流体性质和微通道尺寸等因素对生成气泡大小的影响。研究结果表明，T型微通道内生成气泡长度随气体份额的增加呈指数增加趋势，而在相同气体份额下气液流速对气泡长度影响不大；比较而言，液体粘度和表面张力对生成气泡大小的影响较小，当液相表面张力从0.072 N·m-1降低到0.01 N·m-1时，T型微通道内生成气泡的长度减小了18%，主要是因为在阻塞阶段，最大颈部宽度和塌陷时间减小了；气泡长度随微通道直径的增加而增大，而气泡的无量纲长度基本不受微通道直径的影响。

生物传感器

基于生物传感器的发酵过程在线分析系统研制

思荣，周万里，毕春元，张利群，杨艳，张金玲，赵晓华

2016, 29(5):  90-97.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.015

摘要 ( 535 )   PDF (1876KB) ( 848 )  

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基于发酵过程自动优化控制的需求，研制了发酵过程生物传感器在线自动取样分析系统。给出了在线分析系统的分析原理及其结构组成，详细介绍了自动取样、样品稀释及生物传感器信号处理的方法。系统可以实现对葡萄糖、乳酸和谷氨酸等重要生化参数的自动取样分析，并把分析结果通过485接口或4~20 mA模拟接口发送到发酵控制器，为发酵控制提供生化分析数据。用葡萄糖标准样品作为发酵液对实验样机进行了测试，结果表明在线分析系统具有较高的分析精度，可以满足发酵过程分析的需求。

嗜热乳酸菌发酵液对玉米浸泡效果的影响

刘庆艾，马耀宏，杨俊慧，孟庆军，杨艳，马恒，史建国

2016, 29(5):  98-80.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.016

摘要 ( 464 )   PDF (1139KB) ( 494 )  

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从玉米浆中筛选出耐50 ℃高温的嗜热乳酸菌，绘制其生长曲线和产酸曲线。然后以10%的接种量接入玉米浸泡水中，研究嗜热乳酸菌对玉米浸泡效果的影响。结果表明，嗜热乳酸菌发酵液可有效提高玉米的吸水率和淀粉得率，玉米吸水饱和所需要的时间由传统工艺的20 h缩短为10 h，淀粉得率由传统工艺的59.22%提高到63.23%。

交通运输

铁路同类适盘货物装载方案优化研究

秦鉴

2016, 29(5):  103-110.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.017

摘要 ( 352 )   PDF (1324KB) ( 877 )  

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结合铁路货物装载约束条件，构建了使用托盘的同类长方体货物铁路货车装载优化模型，首先提出了改进二维布局优化算法求解托盘在车厢底面的布局方式，再确定托盘货件在车厢内的最佳堆码层数，得到货物的装车优化方案。实例分析结果表明，该算法是一种求解铁路同类适盘货物装载问题的有效方法。

基于前景理论的动态路径选择模型研究

史国琪,贾富强

2016, 29(5):  111-116.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.018

摘要 ( 452 )   PDF (1313KB) ( 735 )  

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在实际出行过程中受多种不确定因素的影响，导致出行者的路径选择行为往往是动态的。本文考虑出行者在路径选择过程中的有限理性以及路径改变方式，在前景理论的基础上建立了动态路径选择模型，提出了更适合人们思维习惯的动态路径选择方法。该方法允许出行者根据道路情况随时调整路径，并用实例验证了方法的正确性和适用性。结果表明，当出行者遇到拥堵路段时，可以在途中改变路径，并且在心理预期时间不能满足时，就会选择有风险的路径。

其他研究论文

基于多项式拟合插值函数的码垛机器人轨迹规划

夏正亚，洪亮

2016, 29(5):  117-123.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.019

摘要 ( 537 )   PDF (1954KB) ( 552 )  

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以四自由度码垛机器人为研究对象，基于关节空间提出一种新型多项式拟合插值的运动轨迹规划方法。该方法不仅能够保证其速度、加速度甚至冲击有界且连续，还可得到不同限制条件下机器人最短执行时间；同时根据码垛机器人的特殊结构和特定运动模式，基于机器人末端运行路径实现了对关节运动过程的进一步合并优化，使得编程控制简单化。基于MATLAB软件对拟合曲线实现了仿真，分析对比了对称型及非对称型拟合曲线各自的性能。最后，在TRIO Motion Perfect软件环境下实现了码垛机器人实验运动控制。结果表明，该运动轨迹规划方法准确可行且工作效率高。

金口岭矿区地应力测试分析

蒋锋

2016, 29(5):  124-130.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.020

摘要 ( 350 )   PDF (2242KB) ( 567 )  

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为了优化金口岭铜矿矿区开采顺序和巷道设计，采用三维套孔应力解除测量计和空心包体应变计，结合现场围压试验，根据弹性理论计算出矿区原岩应力，得到矿区原岩应力大小、方向等参数及其分布规律。结果表明，每个测点最大主应力方向均接近水平方向，与区域构造应力场最大主应力的方向基本一致；最小主应力接近于垂直方向，三个主应力均为压应力，没有出现拉应力，与我国地应力实测得到的普遍规律相同，该方法可以为其他类似工程的地应力测试提供参考依据。