2016年  38卷  第2期

数学
区间值模糊拟度量空间的一些拓扑性质
陆汉川, 李生刚
2016, 38(2): 171-177. doi: 10.7540/j.ynu.20130665
摘要:
在拟度量的背景下推广了区间值模糊度量的概念,得到了通过拟度量诱导的拓扑与通过标准的区间值模糊拟度量诱导的拓扑是相一致的.证明了每一个拟可度量化的拓扑空间允许有一个相兼容的区间值模糊拟度量.相反,通过区间值模糊拟度量生成的拓扑是拟可度量化的.此外,讨论了双完备化的区间值模糊拟度量空间的一些性质.证明了一个区间值模糊拟度量空间如果有双完备化,则它是唯一达到等距同构的.
具有功能性反应的周期脉冲3种群食物链系统研究
李婧, 窦家维, 张爱景
2016, 38(2): 178-186. doi: 10.7540/j.ynu.20150396
摘要:
研究了一类具有食饵依赖型功能性反应的3种群食物链模型,模型由一个具有周期系数的脉冲微分系统描述.主要应用脉冲微分系统的Floquet理论、比较原理以及一些分析技巧,研究了系统的动力学行为.获得了害虫灭绝周期解保持全局渐近稳定的阈值条件,并证明了该阈值条件不成立时,系统即是持续生存的.
计算机、信息与电子科学
基于排队理论的标签识别流程优化研究
李建雄, 冯鑫, 史伟光, 粘华
2016, 38(2): 187-196. doi: 10.7540/j.ynu.20150438
摘要:
为了缩短标签识别时间,提高系统的识别效率,针对多阅读器环境,提出一种基于排队理论的射频识别系统标签识别流程优化算法,并结合最优控制理论,建立分析模型.离散排队理论的研究结果表明,大量标签排队的解决方案是:将单阅读器识别模式改为多阅读器识别模式.将进入识别区域的标签随机分组,提出区分首选阅读器顺序的标签识别方法.引入阅读器之间的切换时间和标签不满意度,根据各组标签的预测数目,结合最优控制理论,获得首选不同阅读器情况下的最优识别流程.对比各识别路线的仿真结果表明,使用所建立模型获得的最优流程去识别标签,标签识别速度快,标签不满意度低,避免了由于大量标签排队堆积于某一阅读器而导致的漫长等待时间,从而验证了该算法的可靠性.
基于改进LeNet-5的街景门牌号码识别方法
马苗, 陈芳, 郭敏, 陈昱莅
2016, 38(2): 197-203. doi: 10.7540/j.ynu.20150560
摘要:
以真实场景中拍摄的街景门牌号码图像数据集SVHN为研究对象,将卷积神经网络与支持向量机相结合,提出了一种基于改进LeNet-5的街景门牌号码快速识别方法.该方法首先对数据进行图像增强预处理,突出有效特征;然后,省去基本LeNet-5中的第3卷积层,并用SVM分类器代替最后输出层中的Softmax分类器,以简化网络结构的同时提高分类效率.在国际公开的SVHN数据集的实验结果表明,改进LeNet-5可以有效识别街景门牌号码,7h便可训练得出结构稳定的网络识别模型,识别率达到90.35%,提高了算法的综合效率.
片上螺旋电感的一种新增强型单π模型
李成玮, 马铭磷, 金湘亮, 陈媛, 李志军
2016, 38(2): 204-210. doi: 10.7540/j.ynu.20150511
摘要:
针对片上螺旋电感提出了一种新型增强型单π等效电路模型.在宽频范围内,该模型仿真数据和HFSS中电磁仿真数据呈现出很好的拟合结果.所提模型充分考虑了高频下的衬底耦合效应、趋肤效应和邻近效应,基于电磁仿真得到的Y参数,采用拟线性函数法和二端口网络分析法来解析提取电路元件参数值,且所提参数无需进行优化.将各元件参数值应用于该对称单π等效电路,在0~20GHz范围内可以精确地模拟片上螺旋电感各参数随频率变化的特性,从而验证了等效电路模型的准确性.
基于SVD突变信息特征提取和VPMCD的故障诊断方法研究
齐鹏, 范玉刚, 李葵
2016, 38(2): 211-218. doi: 10.7540/j.ynu.20150410
摘要:
针对滚动轴承早期微弱故障信号易受噪声、光滑信号影响而难以检测的问题,提出将奇异值分解(singular value decomposition,SVD)突变信息特征提取和变量预测模型模式识别(variable predictive model based class discriminate,VPMCD)方法相结合用于轴承故障诊断.首先采用SVD对振动信号进行分析,根据曲率谱及类间、类内最大方差比阈值,实现突变信息与背景噪声、光滑信号的有效分离;然后提取突变信息时域、频域特征参数,构建表征轴承运行状态的混合域特征向量,用于建立基于VPMCD方法的故障诊断模型.将此方法应用于轴承故障诊断,实验证明了所提方法的有效性.
一种基于快速阵列算法实现的IIR数字滤波器
赵海军, 李敏, 李明东, 崔梦天, 罗宇
2016, 38(2): 219-224. doi: 10.7540/j.ynu.20150507
摘要:
为了对普遍存在于电子系统和通信系统中的有源噪声进行控制,提出了一种基于快速阵列算法实现的IIR数字滤波器.在对基于传统RLS算法实现的IIR滤波器深入分析的基础上,通过把次级通道的传递函数与回归向量ψf(n)结合起来,并从回归向量ψf(n)的数据结构出发,把回归向量分解为滤波器的先前输出采样ψ1f(n)和参考信号采样ψ2f(n);通过保范映射和内积矩阵形式,最终得到用于滤波器系数更新的阵列形式;同时还比较了2种算法的计算复杂度.仿真结果表明,提出的快速阵列算法不仅降低了计算复杂度,而且对有源噪声信号的相消控制,其收敛速度相对于基于传统RLS算法的收敛速度快大约46%.
物理学
夹角型超声变幅杆的矩阵解析法
张海岛, 贺西平, 王维鸽
2016, 38(2): 225-231. doi: 10.7540/j.ynu.20150576
摘要:
对新型的夹角型超声变幅杆的设计方法进行研究,借鉴传输矩阵法的思想利用一维振动理论推导了均匀杆两端界面各矢量间关系的特性矩阵,结合变幅杆连接处位移、力、转角和力矩的连续条件得到了夹角型超声变幅杆谐振频率的矩阵解析法.计算了不同尺寸变幅杆的谐振频率,计算结果与实验测试结果相一致.
位置可控的含指数项鲁棒混沌系统
朱雷, 姚克明, 华中圆, 周小勇, 乔晓华
2016, 38(2): 232-237. doi: 10.7540/j.ynu.20150541
摘要:
提出一个具有2个参数的含指数项混沌系统,进行了对称性、耗散性以及平衡点稳定性等基本特性的理论分析,并利用相轨图、Lyapunov指数谱和分岔图等动力学工具进行了仿真研究.结果表明,系统对其中1个参数能保持恒定Lyapunov指数谱鲁棒混沌状态,在理论论证的基础上,位置平移控制特性得以揭示,而对另一个参数,除个别窗口外均保持鲁棒混沌状态.最后,基于四阶Runge-Kutta算法完成离散化后,采用微控制器对系统进行实验验证并获得与仿真结果一致的实验结果.
地球科学
地震人群疏散动力模型及仿真分析
严铭姣, 肖梅玲, 杨旸, 陈扬
2016, 38(2): 238-244. doi: 10.7540/j.ynu.20150707
摘要:
为了模拟地震时建筑中人群疏散行为,基于人群行为特点,建立了连续性的人群疏散动力模型,推导了模型中人的驱动力,人与人之间的相互作用力,人与障碍物之间的阻碍力,以及人在建筑物中所受地震力的表达式,其中地震力是根据地震烈度不同进行量化的.运用VB编程对一疏散场景进行不同地震烈度下疏散仿真分析.结果表明:人的驱动力是随地震烈度和速度的增加而线性增加的;人与人的相互作用力是随他们之间的距离及速度而变化的,其大小先增加,后减小,随后趋于0;人在建筑物中疏散的地震力与地震烈度相关,烈度越大,地震力越大;最后,作者也讨论了疏散过程中合力的变化规律.该模型可以更为真实地模拟地震中的人群疏散行为,为指导地震时人员疏散提供理论依据.
大气科学
滇南春季一次强对流风暴系统特征及成因
张腾飞, 张杰, 尹丽云, 谢屹然, 朱莉
2016, 38(2): 245-255. doi: 10.7540/j.ynu.20150630
摘要:
利用普洱3830/CC多普勒天气雷达、云南闪电定位系统和Micaps客观分析场等资料,对2007年4月6—7日滇南强对流风暴系统进行分析.结果表明:高低空低槽切变线相互配合、南支锋前偏西急流的耦合作用及中高层干冷、低层暖湿的大气垂直结构为强对流风暴提供水汽、热力、对流不稳定和动力条件;垂直风切变和中低层中尺度径向辐合有利于倾斜入流上升气流加强和超级单体发展,超级单体风暴强度达60dBz、顶高超过12km、50dBz强回波高度超过7.5km,具有后侧“V”槽口回波、前侧“V”缺口、弱回波区、阵风锋回波、钩状回波、中气旋、中尺度径向辐合、回波墙、假尖顶回波、悬挂回波等特征,产生大风冰雹等灾害性天气,对应着正地闪发生;飑线具有中尺度辐合和径向大风等特征,但各部位对流回波发展不均匀,具有倾斜结构的对流云体发展强烈,形成超级单体,产生冰雹大风等强烈灾害天气,导致高层正电荷区暴露出来而对应正地闪发生,而具有垂直结构的对流云体,对流发展相对弱一些,产生短时强降水天气,主负电荷区遮挡高层正电荷区而对应负地闪发生.
基于GEV干旱指数的贵州春旱时空变化及预测模型探析
严小冬, 宋燕, 吴战平, 田鹏举
2016, 38(2): 256-266. doi: 10.7540/j.ynu.20150565
摘要:
利用贵州省81站1963—2015年3—5月降水量和1962—2014年逐月144项环流特征量,基于广义极值分布GEV(Generalized Extreme Value,缩写GEV)干旱指数,采用Mann-kendall(MK)、Morlet小波等方法对贵州春旱时空变化进行分析.分析表明:降水的位置参数较好地表现出贵州春季降水由西部向东部递增的空间分布特征,尺度参数也较好地体现贵州春季降水较少的西北部和较多的东部区域分布特征,降水年际变化大,形状参数反映了贵州春季降水服从Weibull分布;GEV干旱指数及其等级划分能较好地表征贵州春旱实况,且在持续性干旱过程中尽量应用季尺度GEV干旱指数;贵州春旱具有4~6a、8~10a和24~28a的振荡周期;贵州重春旱发生频率介于6%~15%之间,重春旱年份主要有1979、1986、1987、1988、1991年和2011年.同时,统计分析表明前期南方涛动、西太平洋副高西伸脊点和印缅槽等指数与贵州春旱趋势有一定的相关性,并在此基础上以1963—2007年作为样本建立贵州春旱预测模型,预测模型经2008—2015年为期8年的独立试报,预测效果令人满意.
AO与ENSO对云南冬春季降水分布的影响
邢冬, 陶云, 何华
2016, 38(2): 267-276. doi: 10.7540/j.ynu.20150531
摘要:
利用1961—2012年云南124个气象观测站资料、北极涛动(AO)指数及Niño34区海温指数资料,分析了AO及海温异常对云南冬春季降水分布的影响,表明①冬季AO指数处于正位相时,云南冬季降水全省一致偏多;当AO处于负位相时,云南冬季降水全省一致偏少.AO处于正位相时,云南大部分地区春季降水以偏多为主;当AO处于负位相时,云南大部地区春季降水一致偏少.②Niño34区海温处于正位相时,云南冬季降水东部偏少其余大部偏多;当Niño34区海温处于负位相时,云南冬季降水全省一致偏少.Niño34区海温处于正位相时,云南春季降水几乎一致偏少;当Niño34区海温处于负位相时,云南春季降水一致偏多.③海温和AO对云南冬春季的联合影响分析也表明冬季降水受AO的影响较明显,而春季降水受海温异常影响较明显.④ENSO暖事件有利于AO对云南冬季降水的影响,AO与云南冬季降水成显著正相关.ENSO冷事件时AO对云南冬季降水几乎没有影响.ENSO事件发生时AO对云南春季降水的影响都不显著.这说明ENSO在AO对云南冬季降水的调制作用较春季明显.⑤在冬春季降水预测时,冬季可能应该主要关注北极涛动(AO)多于海温;春季可能应该着重于海温异常多于AO.
材料科学
6钛合金两种组织高温动态力学行为研究
徐媛, 向文丽, 杨红斌, 孙坤
2016, 38(2): 277-281. doi: 10.7540/j.ynu.20150464
摘要:
采用高温、高应变率耦合分离式Hopkinson Bar系统,在温度为298~1033K范围、应变率为2500s-1条件下,对TC6钛合金等轴组织及网篮组织圆柱试样进行了动态力学试验,研究了2种组织高温动态力学行为.结果表明:在高温、高应变率加载条件下,TC6钛合金2种组织呈现相似的力学行为,随温度升高,流变应力下降,而应变增加;等轴组织在573~673K、网篮组织在673~773K变形时,流变应力基本不受温度的影响;当变形温度低于673K时,等轴组织的温度敏感性高于网篮组织,而温度高于673K后,等轴组织的温度敏感性比网篮组织低.
化学
红枫叶、茎、果挥发油成分及抗病毒活性研究
卫强, 桂文虎
2016, 38(2): 282-290. doi: 10.7540/j.ynu.20150473
摘要:
分析红枫叶、茎、果挥发油的化学成分,考察其生物活性.采用超临界二氧化碳萃取,应用气相色谱-质谱联用(GC-MS) 法鉴定挥发油化学成分,考察体外抗病毒作用.共鉴定了99个化合物,红枫叶挥发油中主要有甲氧基苯基肟(28.64%)、甲苯(19.12%)、二十八烷(16.26%)、(Z)-3-己烯-1-醇(8.94%)、十六烷酸(7.08%)、仲丁基醚(9.18%);红枫茎挥发油中主要有二十八烷(16.28%)、3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇(8.00%)、2,4-二叔丁基苯酚(6.75%);红枫果挥发油中主要有1,1-二乙氧基乙烷(16.56%)、甲基环己烷(15.56%)、2-乙氧基-3-氯丁烷(14.79%)、二十八烷 (11.12%).红枫叶、茎、果的环己烷、乙醚萃取挥发油对特定病毒有显著抑制效果.红枫叶、茎、果挥发油不同萃取部位成分差异明显,有特定抗病毒活性.
胆甾醇二苯砜碳酸酯化合物的合成及凝胶和光学性能研究
肖玉龙, 刘启静, 严超, 彭雄伟, 程晓红
2016, 38(2): 291-294. doi: 10.7540/j.ynu.20150640
摘要:
从双酚S出发通过一步酰氯酯化法合成了以二苯砜为核心,胆甾醇为双臂,碳酸酯为连接基团的胆甾醇二苯砜碳酸酯化合物,产物结构经1H NMR,13C NMR及元素分析鉴定.该化合物能在1,4二氧六环中形成凝胶,凝胶对热具有刺激响应性.该化合物的二氯甲烷稀溶液和凝胶态的紫外吸收光谱最大吸收峰分别在244nm和248nm,这表明该化合物在凝胶状态下采取首尾相连的J聚集形式.
一种螺噁嗪光致变色化合物的合成与性质研究
李旭
2016, 38(2): 295-298. doi: 10.7540/j.ynu.20150468
摘要:
以邻羧基苯肼盐酸盐和甲基异丙基酮为起始原料,利用微波辐射反应,得到了一种螺噁嗪光致变色化合物.利用元素分析、IR、1H NMR等对化合物进行了表征,利用单晶X射线法测定其分子结构,研究了其光照前后的紫外光谱.结果表明,这种化合物具有光致变色性.利用微波辐射反应大大缩短了所需反应时间.
三元共聚高吸水树脂CTS/AMPS/AM的合成和热分解动力学研究
甘颖, 谭德新, 汪冬, 邢宏龙
2016, 38(2): 299-306. doi: 10.7540/j.ynu.20150356
摘要:
以壳聚糖(CTS)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酰胺(AM)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,采用静置热聚合法合成三元共聚高吸水树脂CTS/AMPS/AM.通过FT-IR和SEM对树脂的结构进行表征;并利用TG-DTG技术研究了树脂在氮气气氛中的热分解动力学.结果表明三元共聚高吸水树脂CTS/AMPS/AM的热分解平均活化能及指前因子分别为:E=125.00kJ/mol,lg(A/s-1)=9.77;其分解反应微分函数为:f()=6(1-)231-(1-)1312;积分函数为:g()=1-(1-)1312,对应的热分解反应方程为:ddT=6(1-)231-(1-)13125.89109exp-125.00103RT.
生物
蓝藻Synechococcus elongatus PCC 7942荧光实时定量RT-PCR实验体系的优化
来盼, 李鹏飞, 蔡若淼, 蔡静, 卞乾笑, 姜雅雯, 常天亮, 赵宇玮, 许耀
2016, 38(2): 307-316. doi: 10.7540/j.ynu.20150695
摘要:
蓝藻(Synechococcu elongatus PCC 7942)是最简单的原核生物钟模式生物,研究其生物钟基因表达模式具有重要的科学意义.然而由于该蓝藻高质量RNA提取困难,目前应用荧光实时定量RT-PCR(qPCR)实验方案对其特定基因表达模式进行研究的报道较少.研究尝试通过对影响RNA提取质量的溶菌酶作用时间、起始细胞数量等因素,以及对影响qPCR反应特异性和重现性的cDNA模板浓度、引物浓度、引物退火温度等条件进行优化,初步建立了一套适用于S.elongatus PCC 7942 的qPCR实验体系.结果表明震荡培养至OD750≈0.4时,取10mL蓝藻细胞起始提取实验,使用3mg/mL溶菌酶处理10min后,再经试剂盒法提取总RNA的策略,RNA得率最高且质量最好.蓝藻的qPCR优化结果显示cDNA终质量浓度0.1μg/μL,引物终浓度4pmol/L,并根据引物对Tm值调整退火温度是最佳反应条件.
大鼠不同成熟状态骨髓源树突状细胞的培养与鉴定
李春满, 付必莽, 谢楠, 董丽英, 张理超, 赵越, 胡明道, 张捷
2016, 38(2): 317-325. doi: 10.7540/j.ynu.20150655
摘要:
分离、纯化大鼠骨髓单个核细胞,在培养体系中添加重组大鼠粒-巨噬细胞集落刺激因子(rrGM-CSF)和重组大鼠白细胞介素(rrIL-4)刺激获得未成熟树突状细胞(imDC),再分别以肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和脂多糖(LPS)刺激获得半成熟DC(smDC)和成熟DC(mDC).并对imDC、smDC和mDC的形态、表型、细胞因子分泌情况进行鉴定,检测不同DC对异基因淋巴细胞的激活功能.检测结果符合文献对DC的介定,培养所得为imDC 、smDC和mDC.可见,体外利用GM-CSF、IL-4 、TNF-α和LPS诱导骨髓单核细胞是获得大鼠3种不同成熟DCs的有效方法.
西双版纳地区胶农(林)复合系统对土壤团聚体的改良作用
陈春峰, 吴骏恩, 刘佳庆, 刘文杰
2016, 38(2): 326-334. doi: 10.7540/j.ynu.20150434
摘要:
研究了西双版纳地区3种典型胶农(林)复合生态系统(橡胶-茶叶、橡胶-可可和橡胶-大叶千斤拔)以及单层橡胶林的土壤团聚体稳定性特征以及土壤结构特征.结果表明:与单层橡胶林相比,胶农(林)复合系统的土壤物理性质得到明显改善,表现在土壤容重降低,土壤孔隙度增大,并且土壤容重和土壤孔隙度均与>2mm和>0.25mm水稳定性团聚体以及与各团聚体稳定性指标呈极显著相关性;除了橡胶-茶叶复合系统外,橡胶-可可、橡胶-大叶千斤拔复合系统>2mm和>0.25mm水稳定性团聚体含量极显著增多,并且随着土壤深度的增加而下降;相比较单层橡胶林,胶农(林)复合系统团聚体稳定性指标平均重量直径(MWD)和平均几何直径(GMD)均显著增加,分形维数D值则减小,说明构建胶农(林)复合系统后团聚体更加稳定,土壤质量明显得到改善;逐步回归和差异性检验分析表明,MWD可作为该研究地区最佳土壤结构稳定性指标.
3种不同倍性滇山茶的耐寒性研究
杨桂英, 何瀚, 曹子林, 符春琼, 杨时宇, 王兵益
2016, 38(2): 335-343. doi: 10.7540/j.ynu.20150409
摘要:
为了解3个不同倍性的滇山茶在耐寒适应上的差异以及耐寒性与叶片解剖结构间的关系,通过测定二倍体、四倍体和六倍体 6 个居群的相对电导率(REC),并拟合Logistic曲线推导出半致死温度(LT50),来评价 3 个倍性的耐寒性水平;另外采用石蜡切片技术和电镜扫描技术对叶片解剖结构指标进行观测,并将其与REC、LT50进行相关性分析.结果显示:四倍体XC和HD居群的半致死温度(LT50)均较二倍体和六倍体低,六倍体YY的LT50较二倍体ZY高,但低于YB和SB居群,耐寒性并未表现出随倍性增加而增强的趋势,但总体呈现四倍体耐寒性大于二倍体和六倍体的规律;12项叶片解剖结构指标在不同倍性居群间绝大多数表现出极显著的差异,上下表皮厚度(TUE、TLE)与-4~-12℃的REC及LT50呈极显著的负相关,气孔密度(SD)与之呈显著正相关,可将TUE、TLE和SD作为评价不同倍性耐寒性的形态指标.研究结果可为滇山茶的定向育种提供理论支持.
原代大鼠背根神经元在不同拓扑结构聚甲基丙烯酸甲酯电纺纳米纤维支架上生长的动态观察
夏海坚, 孙晓川, 刘丹, 钟东, 夏永智
2016, 38(2): 344-350. doi: 10.7540/j.ynu.20150535
摘要:
探讨具备不同拓扑结构的聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)电纺纳米纤维细胞支架对于原代大鼠背根神经元(Dorsal Root Ganglion neurons,DRGn)神经突生长能力及形态的动态影响.构建具有随机或有序纤维空间排列形式的PMMA电纺纳米纤维;利用PMMA薄膜组作为对照,首先取PC12细胞作神经细胞培养的预实验;再于不同时间点分析在各组间DRGn神经突数量及长度的差异.结果显示PC12细胞和DRGn均能够在PMMA各型材料上贴壁及生长;培养第2天,培养在PMMA薄膜,随机及有序电纺纤维上的DRGn平均神经突数量(分别为3.3±1.6,2.9±1.2个和3.1±1.3个)和平均神经突长度(分别为143.7±45.2,134.2±38.7μm和138.4±40.6μm)均无显著差异;培养第3天,DRGn平均神经突数量(分别为6.7±3.1,6.3±2.7个和6.5±2.9个)仍无显著差异,但在有序PMMA电纺纤维上的DRGn能够生成更长的神经突(分别为(258.3±65.9,230.1±54.5)μm和(321.7±79.8)μm)(P<0.05);电纺纤维的拓扑结构对于DRGn神经突的生长方向具有明显影响,在有序纤维上的DRGn所生成的神经突能够和基质纤维的排列方向保持一致.研究结果提示有序排列的PMMA纳米纤维能够促进大鼠DRGn神经突的生长,其拓扑结构对于DRGn神经突具接触引导作用.