河北大学学报(自然科学版)

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1. 轮轨激励条件下轴箱轴承内圈故障振动特性分析

邓飞跃,王红力,高瑞洋,李浩

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (6): 561-570. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.06.001

摘要（339）

PDF（pc）（2669KB）（253）

高速列车运行过程中,轮轨复杂激励会对轴箱轴承的动力学行为产生不可忽视的影响.首先利用UM(universal mechanism)软件建立车辆-轨道动力学模型,在对车辆模型进行稳定性、平稳性和安全性验证的基础上,获取了复杂激励下轴箱轴承所受的垂向、纵向和横向载荷;然后,通过Solidworks软件和ADAMS软件建立了轴箱轴承内圈剥离故障动力学模型,通过与滚振实验台轴箱轴承实验对比,验证了所提模型的准确性.通过动力学仿真分析可知,轴箱轴承故障侧的滚子与内圈接触载荷大于非故障侧与正常轴承,故障侧保持架的振动大于非故障侧与正常轴承,内圈故障冲击加剧了轴承保持架与外圈的质心波动.最后,进一步对比考虑轮轨激励下与定载荷下故障轴承仿真结果发现,受轮轨激励的影响轴承内部各个元件间的接触载荷显著增大,轴承保持架与外圈质心运动轨迹盒维数显著增大.研究成果对揭示实际工况下高速动车组轴箱轴承内部元件振动特性规律具有重要意义.

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2. 海藻多肽的提取分离及抗肿瘤活性研究进展

沈金阳,张烜,于媛媛,张世诚,施柳清,董自波

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (4): 379-386. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.04.006

摘要（229）

PDF（pc）（578KB）（223）

海藻是重要的海洋生物,也是人们食物的重要来源.前期广泛的研究已经证实,海藻含有大量的蛋白质.但由于多肽含量低,在提取纯化时,传统的方法存在一定难度,目前较常用酶解法和化学提取法进行提取,用色谱法和膜分离法进行纯化,从海藻中获取较高纯度的多肽,使用与MS相关的技术对其结构进行鉴定.海藻多肽对抗肿瘤具有较强作用,其作用机制表现在多个方面.本文综述了海藻多肽最新的提取纯化和鉴定方法及抗肿瘤活性的研究进展,为其进一步开发利用提供参考.

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3. 基于目标检测和迁移时间序列的教室人员检测

丛帅,杨磊,华征豪,杨晓晖

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (4): 432-441. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.04.012

摘要（147）

PDF（pc）（1826KB）（151）

为了解决教育智能化重构中对于教室人员的高效监督管理和数据分析,结合单阶段目标检测算法的优良特性和卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)良好的特征提取能力,提出了一种基于注意力机制网络和迁移时间序列改进YOLO目标检测算法的教室人员目标检测算法.首先,对源视频流进行逐帧抽取和非畸变的图像放缩,通过生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)进行图像超分辨处理;其次,对每帧图像进行多尺度采样和初步目标检测;然后,根据不同尺度得到的候选结果进行非极大抑制(non maximum suppression,NMS)以去除置信度较低的个体;之后,对候选结果进行融合,再使用交并比(intersection over union,IoU)进行重叠度计算以更新数据、去除重合或过于紧密的定位位置,然后将当前帧的检测结果与先前时间区间中的检测结果作为时间序列进行统计学数据迁移融合(time series migration,TSM)获得最后的检测结果.实验结果表明,本文方法不仅有效地提升了教室人员目标检测的准确率,并且可以进行实时检测.

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4. 基于皮尔逊相关系数与SVM的居民窃电识别

郭亮,郭子雪,贾洪涛,范若禹

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (4): 357-363. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.04.003

摘要（137）

PDF（pc）（914KB）（136）

居民窃电现象的存在,不仅损害了供电企业的经济利益,也对电网安全运行构成了威胁.随着中国数字经济的快速发展以及用电采集系统的不断完善,与大数据相结合的反窃查违手段不断更新.提出了将皮尔逊相关系数、SMOTE(synthetic minority oversampling technique)算法和SVM(支持向量机)相结合的居民窃电检测方法.首先利用皮尔逊相关系数收集历史窃电用户的有效窃电数据,再利用SMOTE算法丰富有效窃电数据并生成有效窃电数据库,在此基础上,通过支持向量机训练窃电用户的识别模型,最终对窃电识别模型筛选出的疑似窃电用户进行现场实际核实,核实结果表明本文提出方法具有有效性和可行性.该方法不仅为电力企业反窃查违提供了新思路,同时也提高了工作班组的工作效率.

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5. 图的双罗马控制数的上界

郝国亮,庄蔚,谢智红,曾淑婷

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (5): 449-452. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.05.001

摘要（180）

PDF（pc）（334KB）（134）

通过对图的结构分析,利用图参数,如顶点数、直径、最小度以及填装数等,得到了连通图的双罗马控制数的若干新的上界.

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6. 一类时空离散捕食系统的混沌与斑图转变

类维倩,郭丰路,黄头生

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (4): 346-356. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.04.002

摘要（135）

PDF（pc）（917KB）（123）

探讨了一类时空离散Leslie-Gower型捕食系统的复杂时空动力学行为.运用分岔定理分析了该系统在不动点附近发生倍周期分岔、Neimark-Sacker分岔和图灵分岔的条件.通过分岔图和最大李雅普诺夫指数展示了系统的分岔过程,借助空间振幅和时空发展的变化揭示了由分岔引发混沌路径上的斑图转变规律.结果表明:在倍周期分岔引发的混沌路径上,斑图呈现类似的周期加倍级联过程,系统经历了从冻结混沌到缺陷湍流的变化;在Neimark-Sacker分岔引发的混沌路径上,斑图以环状和螺旋波状为主,在周期和拟周期吸引子上经图灵失稳形成的斑图仍会呈现有序的时空带状结构,在混沌吸引子上形成的斑图虽然呈现无序的空间振幅变化,但在时空发展变化中会呈现某种整体有序局部混乱的湍流状态.

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7. 基于HHO-CNN的轴承故障诊断方法研究

刘玉鑫,武文博,张雄,万书亭

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (6): 571-583. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.06.002

摘要（143）

PDF（pc）（2602KB）（120）

轴承是传动系统重要的支撑部件,也是整个系统的薄弱环节,卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)强大的特征提取和学习能力为轴承运行状态模式识别提供了可能性.针对CNN处理多分类模式识别过程中,由超参数问题引起的准确率低、收敛速度慢等问题,提出了一种基于哈里斯鹰优化(Harris hawks optimization,HHO)算法优化的CNN分类模型.首先,对不同故障类型和故障程度轴承故障数据集进行划分,初始化CNN模型参数;然后,使用HHO算法对CNN模型的超参数空间进行优化,计算适应度值并获取全连接层的单元数量和迭代次数;最后,利用优化后的CNN模型对轴承数据集进行模式识别.通过不同故障类型和故障程度轴承实验数据验证,表明HHO-CNN模型可以使得全连接层的单元数量和迭代次数迅速收敛,及时准确调整CNN的网络参数,提升分类器的性能,提高了故障模式识别准确性,增强了模型的稳定性.

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8. 四元数广义Sylvester方程M自共轭混合结构解

徐云,黄敬频

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (4): 337-345. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.04.001

摘要（155）

PDF（pc）（428KB）（119）

利用矩阵的四分块形式刻画了M自共轭矩阵的特征结构,并讨论了四元数广义Sylvester方程AX-YB=C的一类M自共轭混合结构解,其中X为酉相似块对角M自共轭矩阵,Y为自共轭矩阵.根据所提结构矩阵的特点,将原方程转化为等价的无约束方程组,再利用矩阵的Moore-Penrose广义逆,获得方程组可解的充分必要条件及其通解表达式,从而得到原方程的M自共轭混合结构解.特别地,导出矩阵方程AX=C具有酉相似块对角M自共轭解的充要条件及其通解表达式.当M=0时,利用四元数矩阵对的CCD-Q分解,获得广义Sylvester方程满足‖Y~‖=min‖Y‖的约束混合结构解集.数值算例检验了所得结果的正确及可行性.

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9. 新型铁电薄膜在MFIS器件中的应用

王树雨,芦春光,袁秋婷,仇加俊,付跃举,蔡淑珍,傅广生

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (4): 364-368. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.04.004

摘要（108）

PDF（pc）（773KB）（110）

利用新型铁电材料Na_0.5Y_0.5TiO₃(NYTO)薄膜高介电的特点,将其作为MFIS(metal-ferroelectric-insulator-semiconductor,MFIS)电容器的绝缘层,制备出Pt/Pb(Zr_0.2Ti_0.8)O₃/ NYTO/Si结构电容器,并对其进行XRD、SEM、C-V特性测试及I-V特性测试分析.分别对C-V存储窗口(记忆窗口,memory window)与应用电压以及绝缘层膜厚的关系进行了研究,结果表明记忆窗口数值比较理想.绝缘层厚度为40 nm、电容器的应用电压为32 V时,记忆窗口可达13 V.对制备的MFIS电容器I-V特性进行了研究,结果表明器件具备较低的漏电流密度,为1.08×10^-6 A/cm²,且其电流传导机制符合空间电荷限制电流导电机制.

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10. Ga³⁺对Mg₁₄Ge₅O₂₄:Cr近红外发光材料的影响

徐艳梅,秦晓东,梁绍龙,王嘉瑞,王雪骄,王志军

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (5): 463-469. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.05.003

摘要（122）

PDF（pc）（1356KB）（89）

利用高温固相法合成了Mg₁₄Ge₅O₂₄:Cr近红外荧光粉,实现了Cr³⁺和Cr⁴⁺价态共存发光.利用XRD和GASA精修软件分析了样品的晶相.该材料存在2个发光中心,一个来自占据八面体Ge⁴⁺位置的Cr³⁺,发射带位于近红外一区,半峰宽可达256 nm;另一个源于占据四面体Ge⁴⁺位置的Cr⁴⁺,发射带位于近红外二区,半峰宽可达266 nm.通过低温光谱和寿命衰减曲线分析了材料的发光特性.利用Ga³⁺代替Ge⁴⁺可以实现对Cr³⁺和Cr⁴⁺发光的调控,大半径Ga³⁺的加入产生了新的格位,从而影响了整体的晶体场强度,获得了近红外一区发光更强烈的荧光粉.

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11. 乙醛脱氢酶ALDH2基因敲除对雄性小鼠发育的影响

徐文秀,刘庆玲,刘笑含,孔令英,石慧,赵振军

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (5): 500-505. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.05.008

摘要（131）

PDF（pc）（1130KB）（77）

为了研究乙醛脱氢酶ALDH2基因敲除对雄性小鼠发育的影响,将不同周龄ALDH2基因敲除的雄性小鼠,通过分析其肝、肾、睾丸脏器质量分数,组织细胞形态,组织抗氧化能力,总产仔数等指标,探讨ALDH2基因敲除对雄性小鼠的影响.结果表明:7、10周龄敲除型(KO)小鼠肝细胞索排列紊乱,10周龄时,多核肝细胞数量明显增多,且肝细胞中黑色沉积物增加;7、10周龄KO小鼠肾脏出现明显的间质水肿;7、10周龄KO小鼠睾丸生精管内晚期精细胞和精子排序紊乱,腔内有脱落的生精细胞,睾丸组织出现纤维化;10周龄KO小鼠肝脏、肾脏总抗氧化能力和3、5周龄KO小鼠睾丸组织总抗氧化能力显著低于野生型(WT)小鼠;KO组小鼠产仔总数显著少于WT小鼠.综上,ALDH2敲除导致小鼠肝脏、肾脏和睾丸组织抗氧化损伤的能力降低,造成其细胞氧化损伤,进而影响雄性小鼠的生育力.该研究结果说明ALDH2基因敲除会引发雄性小鼠组织器官发育异常,进而影响小鼠的个体发育.

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12. 直流放电等离子体鞘层深处介质颗粒的带电量

才志民,张宁,张顺欣,王硕,刘富成,贺亚峰

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (5): 470-475. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.05.004

摘要（111）

PDF（pc）（905KB）（76）

针对直流放电尘埃等离子体实验中介质球大颗粒的复杂运动现象,采用理论分析和数值模拟,研究了鞘层深处介质球颗粒的电性和带电量问题.研究结果表明,鞘层深处带电大颗粒的电性和带电量与以往人们广泛研究的悬浮在鞘层边界附近的小颗粒完全不同.当颗粒与极板间距小于8.2 mm时,颗粒带正电;通过修正离子充电电流,计算得到半径为250 μm的颗粒在放电电压为U=-280 V时带电量约Q=5.2×10⁶ e,计算结果验证了前期实验测量结果.

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13. 基于图像块鲁棒抑制式模糊C均值图像分割

郑一博,李忠灿,程杨鑫,董雨荷,朱占龙

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (4): 442-448. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.04.013

摘要（91）

PDF（pc）（1277KB）（76）

考虑到无损检测图像具有易受噪声干扰且目标占图像面积较小的特性,以图像块为基本单元,提出一种较强鲁棒性和自适应性的抑制式模糊C均值算法用于无损检测图像的分割.首先,对图像块内像素的权重进行自适应确定,其权重受图像块内像素的空间距离和灰度值大小的影响;然后构建了图像块的模糊不确定性模型,并以图像块为基本单元将其引入至新的目标函数并进行求解,给出算法的执行流程;最后采用无损检测图像进行实验,结果显示所提出的算法具有较好的鲁棒性和有效性.

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14. 平行场刷形等离子体羽的放电特性及其聚合物表面改性

韩国新,武珈存,贾焓潇,王雪芳,贾鹏英

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (4): 369-378. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.04.005

摘要（125）

PDF（pc）（1471KB）（74）

大气压等离子体射流可以在开放空间产生富含活性粒子的等离子体羽,在材料生长、表面改性、生物医疗等领域具有广泛的应用前景. 由于通常等离子体羽的截面尺度很小,造成等离子体射流应用时效率较低,因此,急需产生大尺度的等离子体羽. 目前报道的大尺度的等离子体羽多是交叉场等离子体羽,相比于平行场等离子体羽而言其化学活性较低. 针对于此,本文利用双电极结构的平行场氩气射流,通过交流激励产生了大尺度的刷形等离子体羽. 利用电学、光学和光谱学手段对刷形等离子体羽的放电特性进行了表征. 在此基础上,利用该平行场刷形等离子体羽对聚合物(聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))进行了改性研究. 通过研究PET表面的水接触角(WCA)、拉曼光谱、X线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)照片,发现刷形等离子体羽能实现PET表面的大尺度均匀改性. 改性后的PET表面含氧极性官能团数量显著增加,并且PET表面的粗糙度增加,因此亲水性得到改善, 此种亲水性改良对不同的聚合物具有普适性. 这些研究结果对于大尺度等离子体射流的深入研究及等离子体表面改性的应用均具有一定参考价值.

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15. 双嘧达莫低共熔药物体系的筛选、表征及性质评价

李元春,董雪晴,李聪伟,安青青,杨彩琴

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (4): 387-394. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.04.007

摘要（94）

PDF（pc）（1381KB）（71）

采用双组分二元相图分析方法筛选难溶性药物双嘧达莫的低共熔体系,采用差示扫描量热法(DSC)、粉末X线衍射(PXRD)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术对低共熔体系进行表征,测定低共熔体系中双嘧达莫的溶解度和溶出度等特性参数,并采用荧光淬灭和相溶解度法研究低共熔体系的增溶机制.结果表明:双嘧达莫与烟酰胺形成 “V”型二元相图且具有单一熔点,证明二者形成了低共熔体系.该体系提高了双嘧达莫的溶解度和溶出速率,荧光光谱表明此体系中双嘧达莫与烟酰胺之间存在络合效应,相溶解度结果进一步说明二者之间形成了可溶性络合物,且物质的量比为1∶1,25、37 ℃时的络合常数分别为150.22、85.14 L/mol,该络合反应为吸热反应,升温不利于二者的络合.

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16. 9.375 GHz微波长期辐射对秀丽线虫的影响

张文丽,李志慧,董国福,魏丽亚,王长振

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (6): 624-630. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.06.0089.375

摘要（70）

PDF（pc）（1028KB）（70）

利用模式生物秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)探究9.375 GHz微波辐射对其运动能力、生殖能力和寿命的影响.将野生型株系(N2)和sod-3基因突变株系(gk235)秀丽线虫培养至成年期进行同步化处理,同步化后秀丽线虫长至L1期时,随机分为对照组和辐射组,每组(1 000±100)只,对辐射组进行连续不间断辐射(频率9.375 GHz,比吸收率(specific absorption ratio,SAR)4 W/kg,辐射时间24 h/d),直到秀丽线虫寿命结束为止.当辐射到L4期时,定期统计产卵量;辐射第7天和第10天,分别检测各组秀丽线虫的运动能力(头部摆动、身体弯曲和咽部震动次数)和存活时间.结果表明:辐射第7天,与对照组相比,N2株系秀丽线虫的头部摆动、身体弯曲和咽部震动次数均呈下降趋势,但无统计学差异;辐射第10天,与对照组相比,可显著降低N2株系秀丽线虫的头部摆动次数(P<0.05),而身体弯曲次数和咽部震动次数呈下降趋势,但无统计学差异.与对照组相比,长期辐射可显著降低sod-3基因突变株系秀丽线虫的头部摆动次数和身体弯曲次数(P<0.05),而咽部震动次数无统计学差异.与对照组相比,长期辐射对N2 和sod-3基因突变株系的产卵量和寿命均无明显影响.综上,在频率9.375 GHz、SAR 4 W/kg的条件下,长期持续辐射可降低秀丽线虫的运动能力,但对秀丽线虫的生殖和寿命无明显影响.本实验为后续深入研究X波段辐射损伤机体的作用机制提供参考.

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17. 白洋淀水生植物腐解释放特征分析

佟霁坤,赵建国,王军霞,李洪波,陈海婴,王红云

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (4): 424-431. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.04.011

摘要（115）

PDF（pc）（1126KB）（69）

为研究白洋淀水生植物衰败期腐解释放特征,采用遥感解译和现场调查相结合的方法,对白洋淀水生植物进行了多维度调查,估算了典型优势水生植物菹草、篦齿眼子菜和莲的全氮、全磷、有机质腐解释放量,提出了白洋淀水生植物管理对策.结果表明:菹草、篦齿眼子菜和莲的腐解释放对白洋淀水质影响较大;易腐解组分在总生物量中的质量分数菹草为72%,篦齿眼子菜为40%,莲为12.14%;难腐解组分在总生物量中的质量分数菹草为28%,篦齿眼子菜为60%,莲为87.86%.优势水生植物全氮、全磷、有机质的释放效率不同,但所有植物腐解前期磷释放速率最快,菹草有机质的释放量最大.水生植物腐解释放具有明显的时间特征,与水生植物生长周期密切相关,集中在优势种的腐解时期.为控制白洋淀水生植物腐解释放污染,应根据水生植物的生长周期及腐解释放规律,在5月中旬对菹草进行收割,9月中下旬对莲和篦齿眼子菜进行收割,并拓展水生植物的资源化利用途径.

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18. 甲基橙在天然水滑石上的在线吸附周期性规律研究

叶剑华,于涛,余豪奇,刘会誉,原雪燕

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (4): 395-407. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.04.008

摘要（120）

PDF（pc）（2140KB）（68）

为研究水体中的污染物在吸附剂表面吸附性行为的周期性变化规律,探讨吸附-解吸的动态变化机理,提高吸附效率,采用改造的分光光度计进行在线吸附实验,结合吸附体系pH、电导率的在线测定结果,解释了甲基橙在天然水滑石上的吸附动力学、热力学特性.根据理论计算,提出并推导出吸附周期性变化规律公式.通过改造的721分光光度计,在线测定吸附体系中吸附质浓度的实时变化;通过条件实验确定最佳在线吸附条件为pH 3.5,吸附剂质量浓度0.002 g/L,在此条件下的吸附率达83.6%.在线吸附实验显示,天然水滑石对甲基橙的在线吸附过程中,前10 min吸附率持续增长,10~15 min吸附率增长趋于平稳,15~20 min吸附率变化呈指数衰减,符合指数衰减规律.此后吸附量随接触时间的变化呈现出潮汐波动现象.此潮汐波动呈周期性变化,且变化周期受温度和浓度影响较小,每个周期的变化符合指数增长规律.

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19. 温度对红色红曲菌M7液态发酵产monascin和ankaflavin的影响

徐勇,邱子娅,陈莎,张佳兰,高梦祥,李利

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (4): 408-419. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.04.009

摘要（116）

PDF（pc）（4011KB）（65）

为了提高红色红曲菌(Monascus ruber)M7发酵生产红曲素(monascin, MS)和红曲黄素(ankaflavin, AF)的产量,采用液态发酵法,探究不同发酵温度下其产生的醇溶性色素在组成和产量方面的变化规律.结果发现,当温度较低时(25、30 ℃),所产生的色素在470 nm有最大吸收,色调偏橙,红斑素(rubropunctatin, RP)和红曲红素(monascorubrin, MR)为优势组分;当温度较高时(35、40 ℃),所产生的色素在400 nm 附近有最大吸收,色调偏黄,MS和AF成为优势组分.随着温度的升高,所有色素组分的产量均先升高后降低,其中,25、40 ℃不利于色素的产生,产量显著低于30、35 ℃;30 ℃时,RP和MR的产量达到最大值,分别为107、124 mg/L,而MS和AF的产量较低,分别为48、26 mg/L;35 ℃时,MS和AF的产量达到最大值,分别为100、47 mg/L,而RP和MR的产量相对30 ℃时显著降低,分别为57、50 mg/L.qPCR分析发现,温度对MS和AF液态发酵的影响与其对色素合成关键酶基因的转录调控密切相关,其中,对色素合成分支节点关键酶基因MrPigF和MrPigH的差异调节,可能对35 ℃时MS和AF产量的显著提高起到了较关键的作用.该结果可为提高MS和AF液态发酵产量提供参考.

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20. 目标检测在肺癌病理诊断中的应用

武建国,杨晓茹,王盼,吴俊芳,李瑞凯

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (5): 546-552. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.05.014

摘要（80）

PDF（pc）（1596KB）（62）

基于深度学习的目标检测已经在交通、军事等多个领域得到了广泛研究,并取得了显著成果.为进一步研究其在医学图像诊断中的可用性,提出将目标检测算法的2类经典模型SSD和Faster RCNN应用于肺癌病理图像的病灶检测.实验对比发现,Faster RCNN平均处理1张图像所消耗的时间大概是SSD时长的4.6倍,但其识别准确度、精度均比SSD更高,模型性能更优.研究结果表明,目标检测算法能够实现肺癌病理图像的智能诊断,提高肺癌诊断率.

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21. 木贼镰刀菌Fusarium equiseti次级代谢产物的分离鉴定

潘华洋,刘华广,齐泽欣,赵晓珑,罗都强

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (5): 512-516. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.05.010

摘要（78）

PDF（pc）（625KB）（61）

为发现具有新结构和显著药理作用的化合物,以异色瓢虫内生真菌木贼镰刀菌Fusarium equiseti为研究对象,采用现代分离手段,从其次级代谢产物中分离鉴定出3种化合物1、2和3. 其中化合物1(equisetin)和2(epi-equisetin)是一对差向异构体,3(6-methoxy-droperylene)属于甾体类. 体外蛋白质酪氨酸磷酸酶1B(PTP1B)抑制活性测试结果表明,化合物1和2对PTP1B具有一定的抑制活性,IC₅₀值分别为(8.73 ± 0.03)、(12.88 ± 0.16)μg/mL. 为新型PTP1B抑制剂的研发提供了潜在的药物先导化合物.

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22. 亚硝氮对厌氧氨氧化EGSB反应器启动的影响

石永辉,张益豪,秦哲,史天茜,武新颖,赵春霞,路达

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (6): 595-602. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.06.005

摘要（79）

PDF（pc）（1098KB）（60）

探究了进水亚硝氮质量浓度对厌氧氨氧化膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器启动的影响.接种4 ℃下长期储存的厌氧氨氧化污泥,结果发现:反应器R1(亚硝氮质量浓度为50.0 mg/L)的迟滞时间比R2(亚硝氮质量浓度为70.0 mg/L)少18 d,较高质量浓度亚硝氮对厌氧氨氧化反应器的启动有抑制作用.反应器R1和R2分别在第53天和第56天启动成功,总氮(TN)去除率分别达到67.9%和68.8%.提升氮负荷后,反应器R1和R2的氨氮去除率分别从93.1%和88.0%提高到99.6%和99.0%.通过水力冲击实验发现外循环可以增强反应器内基质混合效果,提高出水水质,反应器R1、R2分别在失稳后的第5天和第6天恢复.通过高通量测序发现2个反应器的优势菌属是Candidatus_Jettenia,相对丰度分别为54.1%和45.3%.长期储存的厌氧氨氧化污泥启动时亚硝氮质量浓度建议在50.0 mg/L以下.

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23. 空气暖等离子体射流发生器降温系统设计

刘振华,黄宝旺,李占贤

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (6): 584-588. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.06.003

摘要（83）

PDF（pc）（717KB）（60）

为了更好满足等离子体射流发生器便携、易操控、应用环境多样性等要求,针对传统水冷笨重、难以移动等缺点,在发生器电极、冷却结构等方面设计了以空气为工作气体并且兼具冷却功能的气体回路便携式暖等离子体射流发生器,研究了工作气体流量、放电频率、放电电压对等离子体射流温度的影响规律.研究发现,冷却气体的引入明显降低了射流温度,在5.5 kV电压、22 kHz频率和7 L/min流量条件下,冷却气体的引入使得射流温度降低了302 ℃.射流温度随着气体流量和放电频率的增加而减小、随放电电压的增加而增加.相对于放电频率或放电电压,射流温度的降低对气体流量依赖性更强.

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24. 基于改进Autogram的滚动轴承故障诊断

刘尚坤,张伟,孙宇浩,孔德刚,赵晓顺

河北大学学报(自然科学版) 2024, 44 (1): 1-8. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2024.01.001

摘要（76）

PDF（pc）（1340KB）（60）

针对Autogram以无偏自相关峭度指标选取解调频带时易出现不准确、故障诊断困难的问题,将平方包络负熵引入Autogram中,结合平方包络负熵受噪声影响小且能衡量周期冲击成分的优点,提出一种采用平方包络负熵指标选取最优解调频带的改进Autogram方法.首先采用最大重叠离散小波包变换(MODWPT)对轴承振动信号进行频带分解,再计算每个频带信号的平方包络负熵,将平方包络负熵最大的频带作为最优解调频带,最后通过分析最优解调频带平方包络谱的频率成分来诊断轴承故障类型.将轴承故障实验信号分析结果与Autogram、快速谱峭度方法对比,结果表明,改进Autogram方法在解调频带的选取上更为合理,所提取的故障特征频率更明显,轴承故障诊断更准确.

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25. 玉屏风口服液多糖特征降解谱的建立和应用

马梦楠,张钰,李欣珂,刘进宝,刘丹,郭怀忠

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (6): 616-623. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.06.007

摘要（79）

PDF（pc）（1091KB）（58）

建立了玉屏风口服液多糖(YPF-P)的特征降解谱,并基于此完善该制剂的质量控制,通过体积分数70%乙醇溶液沉淀得到YPF-P,同时去除口服液中的辅料蔗糖.优化的YPF-P部分降解条件为0.5 mol/L盐酸溶液,温度80 ℃,时间4 h,随后采用毛细管区带电泳法(CZE)对经过1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮(PMP)衍生后的YPF-P部分降解产物进行测定.CZE条件为未涂层熔融石英毛细管柱(50 cm × 50 μm i.d.,有效长度41 cm),运行缓冲液40 mmol/L硼砂缓冲液(pH 10.1),检测波长245 nm,运行电压10 kV,重力进样15 cm × 20 s,柱温为室温.根据L₉(3⁴)正交设计组合不同来源的玉屏风处方药材,制备9份玉屏风模拟样品,采用中位数法综合各特征降解谱得到YPF-P特征降解谱对照谱图,并对不同批次样品YPF-P特征降解谱进行聚类分析.结果表明:不同来源和组合的YPF-P特征降解谱差异显著,证明多糖特征降解谱可用于YPF-P成分的分析,也可为其他中药复方制剂多糖成分质量控制的深入研究提供参考.

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26. NiO光电阴极膜厚对量子点敏化太阳能电池性能的影响

王森阳,张兆有,孙杰,梁城洋,曹颖,耿仕通,李玲

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (5): 492-499. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.05.007

摘要（86）

PDF（pc）（1207KB）（58）

为探究量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)中光阳极薄膜材料的最佳制备条件,通过一步高温水热法合成p型NiO纳米颗粒,并采用超声法将其制备成NiO浆料,丝网印刷在导电玻璃上以形成NiO薄膜.NiO薄膜可作为量子点敏化太阳能电池的光电阴极,结合Cu₂S对电极和多硫化物电解质组装成太阳能电池.通过对不同膜厚NiO光电阴极薄膜的研究及反复测试,结果表明:当NiO薄膜材料膜厚为21 μm时该电池存在最高的光电转换效率.

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27. 谷氨酸铁的制备及表征

刘新硕,王真,李晴,杨文智,李海鹰

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (5): 476-483. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.05.005

摘要（123）

PDF（pc）（1302KB）（56）

将谷氨酸(Glu)与三价铁离子(Fe³⁺)螯合,制备谷氨酸铁螯合物Glu-Fe(Ⅲ),并采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热(DSC)和热重(TGA)分析法对其结构进行表征,证实Glu与Fe³⁺成功发生螯合反应.采用间接碘量法测定Glu-Fe(Ⅲ)中的Fe³⁺质量分数,并以其为评价指标,通过单因素实验和Box-Benhnken设计(BBD),考察Glu和Fe³⁺的物质的量比及反应pH、时间、温度4个因素对制备Glu-Fe(Ⅲ)螯合物中Fe³⁺质量分数的影响.最终在Glu与Fe³⁺物质的量比为3∶5,反应pH为4.8、温度为50 ℃和反应时间为3 h的条件下,获得Fe³⁺质量分数为19.91%的Glu-Fe(Ⅲ)螯合物.制备出的Glu-Fe(Ⅲ)可作为同时补充谷氨酸和铁的营养强化剂.

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28. HPLC法测定远志中黄曲霉毒素B₁含量的不确定度评定

马力辉,崔炎,李迅,赵志磊

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (5): 484-491. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.05.006

摘要（116）

PDF（pc）（500KB）（56）

为评定高效液相色谱法测定远志中黄曲霉毒素B₁含量的不确定度,依据国家计量技术规范 JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》,对随机选取的6 个远志样品,建立数学模型,从标准溶液稀释、样品称量、样品最终定容体积和仪器测定重复性等方面分析不确定度来源,量化不确定度分量,计算合成不确定度和扩展不确定度.实验结果表明远志中黄曲霉毒素B₁测定结果合成标准不确定度为0.016 39 μg/kg,扩展不确定度0.032 78 μg/kg.不确定度评定结果表明:HPLC法对远志中黄曲霉毒素B₁含量的测定数据可靠,远志中黄曲霉毒素B₁含量的测量不确定度主要来源于重复性实验、标准曲线的拟合、液相色谱仪的使用.

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29. 基于Stackelberg博弈的固定投资回报型合同节水管理收益分配

王小胜,牛淑月

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (5): 453-462. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.05.002

摘要（109）

PDF（pc）（527KB）（55）

合同节水管理(water saving management contract,WSMC)是用节约的水费支付项目改造成本并分享节水收益的一种节水投资模式.为了解决固定投资回报型模式下WSMC的收益分配问题,以初始投资额、合同期以及超额节水收益分配比例为研究对象,基于Stackelberg主从博弈理论,建立了用水户和节水服务公司在非合作博弈下的4种收益分配模型,并通过数值算例对4种模式下的最优策略进行分析.结果表明:节水服务公司和用水户分别在其处于主导地位时的Stackelberg均衡下取得最大利润,对于该节水改造项目而言,在节水服务公司主导且优先决策初始投资额的情况下,项目经济效益较好,同时选择较高节水能力的节水服务公司可以产生更高的节水收益.

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30. 跳小蜂科2中国新纪录种记述(膜翅目:小蜂总科)

王海洋,张丞慧,祖国浩

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (4): 420-423. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.04.010

摘要（119）

PDF（pc）（812KB）（54）

记述了采自天津市的跳小蜂科2中国新纪录种——哥印多胚跳小蜂Copidosoma coimbatorense Kazmi & Hayat, 1998和扎氏甲卵跳小蜂Oobius zahaikevitshi Trjapitzin, 1963.详细记述了成虫的形态特征、寄主及分布信息,并附有成虫形态特征图.

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31. 沙库巴曲缬沙坦钠通过Bax/caspase-3信号通路抑制心肌细胞凋亡

李亚芹,刘毅,王潇伟,崔红根,康世鑫,徐占稳

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (6): 631-637. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.06.009

摘要（72）

PDF（pc）（1227KB）（54）

为了探索沙库巴曲缬沙坦钠(LCZ696)抑制心衰心肌细胞凋亡的作用机制,腹腔注射盐酸阿霉素构建SD大鼠心衰模型,模型构建成功后随机分为心衰组(HF)、缬沙坦组(Val)、LCZ696低剂量组(LCZ-L)、LCZ696高剂量组(LCZ-H),空白组(Control),治疗8周后观察大鼠平均动脉压(MAP)、体质量、心率(HR)变化,检测血清中脑钠肽(BNP)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)、肌酸肌酶(CK)、谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)含量,超声评价各组大鼠心功能改善情况;将大鼠左心室心肌组织进行 HE染色和Tunel染色;检测活化的AKT(P-AKT)、Bax、caspase-3蛋白表达.结果显示:心衰大鼠经Val及LCZ696治疗后超声显示心脏功能均有明显改善,BNP、CK-MB、CK、AST、ALT水平下降,其中LCZ-H组降低最明显;HE染色及Tunel染色显示经治疗后细胞凋亡数减少,心肌组织中P-AKT含量较HF增加,Bax、caspase-3蛋白含量较HF组降低,LCZ-H组减少最显著.综上可知,LCZ696通过抑制Bax/caspase-3信号通路抑制心肌细胞凋亡,改善心功能.

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32. 融合深度特征的改进KCF行人追踪算法

陈向阳,周扬,杨文柱

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (6): 665-672. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.06.013

摘要（67）

PDF（pc）（1055KB）（53）

KCF(kernel correlation filter)算法是目前追踪效果最好的算法之一,但KCF算法无尺度自适应能力且不能有效解决遮挡问题.针对KCF算法的缺陷,设计了1种改进的KCF模型,IKCFMDF(improved KCF mixed with deep feature).该模型先由KCF算法得到目标行人的预测框,然后与通过目标检测得到的所有行人检测框相比较,将交并比最大的检测框作为新的训练目标,从而实现KCF的尺度自适应;引入深度特征代替原KCF使用的HOG(histogram of oriented gradient)特征,以避免HOG特征对行人的姿势改变和颜色信息不敏感的缺陷;在追踪目标丢失时保留其深度特征,与之后视频中行人的深度特征进行对比,如果相似度大于设定阈值,则可判定目标重新出现,从而有效解决KCF的遮挡问题.与原始KCF相比,改进的模型在复杂情况下,对行人追踪的成功率提升了36%,相比主流的神经网络模型也有少量的提升.

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33. LED球泡灯光衰激活能评估方法

武德起,武夷平,楚晓杏

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (6): 589-594. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.06.004LED

摘要（79）

PDF（pc）（498KB）（51）

通过对BPZ 220/5 W JA55型阳光球泡灯进行额定功率下40 ℃和60 ℃温度应力加速寿命实验,分析了该款LED球泡灯的失效机理.通过推导激活能计算公式,建立了计算光衰激活能的理论模型,给出了测试LED球泡灯光衰激活能方法.通过实验测定该款球泡灯的光衰激活能数值为0.67 eV.

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34. 基于未覆盖顶点的无线传感器网络覆盖优化

尹博然,马俊,陈博行,王红晨

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (5): 553-560. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.05.015

摘要（58）

PDF（pc）（1663KB）（51）

为进一步提高无线传感器网络(wireless sensor networks, WSN)的覆盖率、缩短移动部署迭代次数,改进了传感器之间的虚拟力和泰森多边形顶点虚拟力算法;针对现有虚拟力算法数学模型的不连续性,改用胡克定律作为模型,使传感器所受虚拟力与距离成线性关系.当传感器间距大于2R_S时,利用泰森多边形未被覆盖顶点对最近传感器节点施加虚拟引力,同时让虚拟力的大小决定传感器的移动步长,经多次仿真表明,该算法较现有算法可将覆盖率由93.5%提升至99.7%,迭代次数降到原来的25%以下.本文算法对同构无线传感器网络覆盖研究起到积极作用.

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35. 复方太岁口服液体内外抗肿瘤及免疫调节作用

石炳烨,夏子涵,王蓓,靳文勋

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (5): 506-511. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.05.009

摘要（129）

PDF（pc）（699KB）（49）

为探讨复方太岁口服液(compound Taisui oral liquid, CTOL)体内外抗肿瘤及对免疫功能的调节作用,体外采用MTT法检测不同浓度CTOL对SGC7901和Hela 细胞增殖的抑制作用,体内制备S180 荷瘤小鼠模型,实验分为模型组、CTX组、CTOL低剂量组、CTOL高剂量组、CTOL低剂量+CTX组、CTOL高剂量+CTX组.CTX采用腹腔注射给药,CTOL采用灌胃方式给药,连续给药6周后处死小鼠,称取瘤质量和脾质量,计算抑瘤率和脾指数,ELISA法检测血清IL-2和IFN-γ水平.结果显示:不同浓度CTOL对SGC7901和Hela细胞均有抑制作用,且呈剂量依赖关系.体内各实验组瘤质量均明显低于模型组(P<0.05),其中CTOL高剂量+CTX组的抑瘤率最高为70.90%;CTOL低、高剂量+CTX组的脾指数、IL-2、IFN-γ水平均明显高于CTX组(P<0.05).由此可得:CTOL在体内外均可抑制肿瘤的生长,并可改善CTX导致的脾脏损伤及促进IL-2和IFN-γ的分泌.

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36. 阔叶十大功劳作用于AURKA调控铁死亡干预肝癌的作用

李军,杨凯平,林登梅,朱燚,张楠楠

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (6): 603-615. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.06.006

摘要（76）

PDF（pc）（3623KB）（48）

探索阔叶十大功劳Mahonia bealei调控铁死亡干预肝癌的机制.从GEO数据库下载肝癌的转录组数据集,从FerrDb数据库下载铁死亡相关基因,使用TCMSP、SymMap、SwissTargetPrediction数据库获取M.bealei的成分与靶点;使用DS BIOVIA Discovery Studio 2016 v16.1软件进行分子对接;运用Cytoscape软件及STRING平台,对药物-疾病-铁死亡交集靶点进行PPI分析;利用GEPIA、TIMER数据库进行差异表达分析;利用UALCAN数据库进行临床相关性分析;利用Kaplan-Meier Plotter数据库进行生存分析;使用THPA数据库进行病理学切片分析;使用Western blot进行体外实验验证;最后,进行转录因子的预测,共筛选出5个M.bealei调控铁死亡干预肝癌的关键基因,通过基因差异表达选取3个核心基因AKR1C3、AKR1C1、AURKA,进一步分析发现AURKA与肝癌生存分析、临床参数、病理学结果均显著相关.Western blot实验证实,与HepG2肝癌细胞组相比,M.bealei含药血清组的AURKA蛋白表达上调(P<0.05).通过以上研究认为M.bealei可通过作用于AURKA调控铁死亡而干预肝癌.

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37. 基于蕴含情感要素用户正负偏好的电影推荐方法

张彬,董雅倩,徐建民

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (6): 653-664. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.06.012

摘要（65）

PDF（pc）（1041KB）（43）

针对现有基于用户正负偏好的电影推荐方法未充分考虑用户情感信息、用户正负偏好表示不够准确以及推荐效果不够理想的问题,提出一种利用评论中蕴含的用户情感改进其正负偏好,基于改进偏好实现电影推荐的方法.首先,构建电影领域情感词典,利用该词典实现对评论数据的挖掘与量化,得到用户评论的情感得分;然后,综合考虑用户的评分和评论情感得分计算用户对电影的喜好度,从而生成用户的正、负向偏好电影集合,并基于这2个集合构建用户的正、负向偏好特征向量,挖掘得到蕴含评论情感的用户正负偏好;最后,利用候选电影与用户正、负向偏好特征的相似度计算用户对候选电影的最终评分,实现电影推荐.基于豆瓣数据集的实验结果表明,本文方法的各项指标相对于传统方法有一定提升,其中F1、MAE和MAPE指标分别提升6.10%、3.32%、11.67%.

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38. 基于改进结构张量的三维PET/MRI图像融合

郑伟,夏雪婷,张晓丹,马泽鹏

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (5): 525-538. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.05.012

摘要（61）

PDF（pc）（1653KB）（40）

将核磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)与正电子发射断层成像(positron emission computed tomography, PET)进行融合,可以实现阿尔茨海默病(Alzheimers disease, AD)的预防与诊断.提出了基于3D ISobel与双目标海洋捕食者的结构张量(ISobel and double-objective marine predator algorithm based on structure tensor, IST)分解算法,提高了分解的可靠性与稳定性,使细节信息充分表达.提出了联合三维拉普拉斯加权能量的迹值相位一致性(joint weight sum of 3d energy and modified laplacian and trace phase congruency, ETPC)的边缘区融合规则,充分描述了融合图像局部区域特征分布.融合结果表明,基于改进结构张量的三维PET/MRI图像融合算法解决了结构张量分解欠缺可靠性、融合图像细节信息不充分、局部特征描述不完善的问题,在主观评价和客观评价方面都要优于其他的空间域和变换域的融合方法.

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39. 猪肉中2-(三氟甲基)吩噻嗪的Ic-ELISA检测

刘广兴,韩晓利,李昳晴,王庭欣

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (6): 638-645. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.06.010

摘要（43）

PDF（pc）（1107KB）（37）

为了快速检测猪肉中的镇静剂2-(三氟甲基)吩噻嗪(2-(trifluoromethyl)phenothiazine,TFPTZ),分别用偶氮苯甲酸法、混合酸酐法合成了半抗原、完全抗原,通过免疫新西兰大耳白兔获得了多克隆抗体,采用间接竞争酶联免疫方法(Ic-ELISA)对猪肉中TFPTZ进行了定量分析,实验条件:包被抗原浓度1.25 μg/mL,多克隆抗体稀释16 000倍,37 ℃包被3 h,封闭液为质量分数1%的牛血清白蛋白(BSA),TFPTZ稀释液为含体积分数10%的DMSO的PBS,竞争反应60 min.该方法相关系数R²为0.999 1,IC₅₀为1.500 2 μg/L,最低检测限IC₁₀为0.284 1 μg/L,线性(IC₂₀~IC₈₀)为0.430 7~5.225 2 μg/L,与5种TFPTZ结构类似物的交叉反应率小于1.2%,样品添加回收率为93.26%~109.13%,变异系数小于6%,实际样品检测结果与高效液相色谱法测定结果高度一致,表明建立的快速检测猪肉中TFPTZ的Ic-ELISA方法具有良好的准确度,适用于快速检测猪肉中TFPTZ的残留量.

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40. 含不可观和不可控变迁Petri网的控制器综合方法

郝晋渊,高丽敏,冉宁,黄淼,郝真鸣

河北大学学报(自然科学版) 2023, 43 (5): 517-524. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.05.011

摘要（60）

PDF（pc）（765KB）（32）

针对同时含有不可观和不可控事件的离散事件系统禁止状态问题,提出了一种基于整数线性规划的控制器综合方法.首先,依据Petri网的结构特性构建所有不可观变迁及不可控变迁需满足的线性约束条件集合,将给定约束条件抽象为整数线性规划问题.其次,通过求解整数线性规划问题得到允许线性约束.最后,基于库所不变量的方法设计控制器并将转换后的允许线性约束综合到Petri网中.实验仿真表明提出的方法简单高效,能够保障系统不进入禁止状态,对离散事件系统监控问题具有理论指导意义.

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