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SiO_(2)包覆单硬脂酸甘油酯/聚乙烯基共混膜制备及其长效防雾性能

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2344-2354页

作者：朱喜成丘晓琳丁相斐陈锦华张佳伟江南大学机械工程学院无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室无锡214122

防雾薄膜包装可以降低包装内的水分活度,减少果蔬腐败变质产生的大量浪费,因此具有十分重要的研究意义。本文以SiO_(2)为壁材,采用乳液聚合法对单硬脂酸甘油酯(GMS)芯材进行包覆,并将其与线型低密度聚乙烯(LLDPE)混合,制备出了一种长效... 详细信息

防雾薄膜包装可以降低包装内的水分活度,减少果蔬腐败变质产生的大量浪费,因此具有十分重要的研究意义。本文以SiO_(2)为壁材,采用乳液聚合法对单硬脂酸甘油酯(GMS)芯材进行包覆,并将其与线型低密度聚乙烯(LLDPE)混合,制备出了一种长效防雾薄膜。结果表明:通过FTIR和XRD对制备样品进行了化学成分、晶型结构分析,证明了GMS被成功包覆;通过SEM对样品的微观形貌和防雾膜截面微观结构进行分析,所制备的GMS@SiO_(2)为类球形,在薄膜中分散较好;粒径、DSC测试表明,GMS和正硅酸四乙酯(TEOS)使用量在1∶2条件下制备的GMS@SiO_(2)样品的粒径均一性较好,83.05%集中在20~100 nm,且有着最高的包覆率,为69.9%;N_(2)吸附-脱附结果显示:GMS@SiO_(2)表面存在许多的介孔结构,孔径为17.918 nm,可以有效延缓GMS的释放;通过TG对样品的热性能进行分析,发现SiO_(2)壁材对GMS起到了较好的保护作用,GMS的最大损失温度由298℃提高到了405℃,提升了约107℃;通过热防雾测试发现,所制备的薄膜可有效延长薄膜的防雾时间且防雾性能优越,在1~11 h内,薄膜防雾等级为DE级;11~60 h内,薄膜防雾等级为E级,而直接加入GMS制备的防雾薄膜在1~11 h防雾等级为E级,在11~60 h内防雾等级为D级,所制备的防雾膜在果蔬保鲜等领域将有着广阔的应用前景。

关键词：单硬脂酸甘油酯包覆 SiO_(2) 乳液聚合长效防雾膜

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采用通道像素注意力的多标签图像识别

计算机科学与探索 2024年第8期18卷 2109-2117页

作者：叶庆文张秋菊江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备与技术重点实验室江苏无锡214122

多标签图像识别是对包含多个对象类别标签的图像进行预测分类。为了解决多标签图像识别中存在的小对象识别困难和样本数据不平衡问题,分别提出了简单高效的通道像素注意力(CPA)和类权重交叉熵损失。CPA通过计算通道注意力和像素注意力... 详细信息

多标签图像识别是对包含多个对象类别标签的图像进行预测分类。为了解决多标签图像识别中存在的小对象识别困难和样本数据不平衡问题,分别提出了简单高效的通道像素注意力(CPA)和类权重交叉熵损失。CPA通过计算通道注意力和像素注意力得分来为每个通道生成对应的像素特征,以提升网络对小对象的注意力,将进行池化和增益后的像素特征输入到多层感知机中用于最终的分类预测;引入数据集中的正样本数量分布作为经典的交叉熵(CE)损失函数的权重,以提升模型对样本数量少的对象特征的关注。在公开多标签图像数据集VOC 2007、MS-COCO 2014和VAW上进行对比实验,所提出的方法相较于其他现有的先进方法在平均精度均值(mAP)上分别提高了0.2个百分点、0.7个百分点和0.9个百分点。针对MS-COCO 2014和VAW数据集,类权重交叉熵损失在不增加任何计算成本的情况下,相较于常用的交叉熵损失在mAP上分别提高了0.6个百分点和1.6个百分点,验证了所提方法的先进性和有效性。

关键词：深度学习图像识别注意力机制多标签分类损失函数

高浓度羟基自由基水对室内生物气溶胶消杀的实验研究

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化学工业与工程 2024年第4期41卷 109-116页

作者：王帅况欣怡赵紫琴廖宏国崔政伟江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江南大学机械工程学院

新冠疫情的施虐让空气的绿色高效消毒杀菌成为急需解决的问题。以空气中生物气溶胶为研究对象，创建螺旋切割器辅助制备高浓度臭氧水循环装置，结合逆流式填料过滤器进行空气杀菌。探究不同pH值和温度对臭氧水浓度和羟基自由基浓度的影... 详细信息

新冠疫情的施虐让空气的绿色高效消毒杀菌成为急需解决的问题。以空气中生物气溶胶为研究对象，创建螺旋切割器辅助制备高浓度臭氧水循环装置，结合逆流式填料过滤器进行空气杀菌。探究不同pH值和温度对臭氧水浓度和羟基自由基浓度的影响。结果表明：在pH=7,25℃的条件下，平衡臭氧水浓度可达11.65 m·L-1,羟基自由基浓度达到95.84μmol·L-1。并进一步探究不同pH值、温度、喷淋流量和风速对杀菌率的影响。结果表明：在pH=7、25℃、喷淋流量500 L·h-1和风速2.5 m·s-1的条件下，杀菌时间20、40和60 min的杀菌率分别为77.3%、87.6%和96.7%。因此，高浓度臭氧水循环装置结合填料过滤器对空气中气溶胶微生物具有良好的杀菌效果。

关键词：臭氧羟基自由基填料过滤器生物气溶胶杀菌率

基于DSCS-YOLO的苹果表面缺陷检测方法

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南京农业大学学报 2024年第3期47卷 592-601页

作者：朱琦周德强盛卫锋左文娟朱家豪江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

[目的]针对苹果无损检测过程中表面缺陷检测精度低的问题,提出一种基于DSCS-YOLO的苹果表面缺陷检测方法。[方法]首先为提高网络对表面缺陷细节特征的提取能力,设计一种基于Dense模块以及SE模块的深浅特征选择模块DSCS(deep and shallow... 详细信息

[目的]针对苹果无损检测过程中表面缺陷检测精度低的问题,提出一种基于DSCS-YOLO的苹果表面缺陷检测方法。[方法]首先为提高网络对表面缺陷细节特征的提取能力,设计一种基于Dense模块以及SE模块的深浅特征选择模块DSCS(deep and shallow feature selection module),采用DSCS替换Backbone中的C3模块,在保留表面缺陷浅层信息的基础上强化对重要特征的学习,并起到削弱冗余特征的作用;针对Backbone与Neck部分输出信息过多导致的参数耦合问题,利用解耦头原理对Head层部分进行分层预测。其次采用ELU激活函数改进原有解耦头,简化末端结构,使网络训练更加容易。最后针对表面缺陷标注困难的问题,采用Wise-IoU损失函数代替CIoU损失函数,为不同质量的标注提供非线性增益,实现网络的动态聚焦学习。[结果]DSCS-YOLO提高了对小目标的检测能力,在苹果表面缺陷测试集上平均精度均值达到90.9%,相较于YOLOv3-tiny、YOLOv5s、YOLOX-s以及SSD分别提高了4.5%、1.9%、6.3%、16.3%,检测效果最优。同时模型参数量为9.54 M,推理时间仅为2.8 ms,检测速度快,满足实际应用需求。[结论]改进后的DSCS-YOLO提高了YOLOv5s算法的精度,实现了苹果表面缺陷的精准识别。

关键词：苹果表面缺陷检测特征融合动态聚焦损失函数 YOLOv5s 注意力机制

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基于阵列分布信息引导的密集目标检测算法

激光与光电子学进展 2024年第10期61卷 209-219页

作者：童浩吴静静安聪颖江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

针对工业场景下密集相似目标检测过程中,容易出现定位误差和伪目标等问题,提出一种基于阵列分布信息引导的密集目标检测算法。从密集目标图像中提取种子目标,根据目标阵列排布规则设计四方向搜索匹配策略,以种子目标的四邻域构建候选目... 详细信息

针对工业场景下密集相似目标检测过程中,容易出现定位误差和伪目标等问题,提出一种基于阵列分布信息引导的密集目标检测算法。从密集目标图像中提取种子目标,根据目标阵列排布规则设计四方向搜索匹配策略,以种子目标的四邻域构建候选目标匹配区域,利用重索引算法更新目标位置索引,不断遍历实现所有目标的精确定位;针对相似目标检测困难的问题,在卷积神经网络前引入Transformer自注意力结构,提取样本间位置和类别的相关性特征,设计基于组图孪生卷积Transformer的分类网络,增强相邻目标图像结构化信息,实现密集相似目标的精确分类,最终完成稳健的目标检测任务。对大量密集目标图像数据集进行实验,结果表明,所提算法在精度上优于对比算法,检测分类准确率达到98.71%,可以完整提取目标并进行精确分类。

关键词：目标检测密集目标阵列信息四方向搜索匹配 Transformer

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射流冲击非平整旋转壁面流型转变规律研究

过程工程学报 2024年第7期24卷 753-762页

作者：陈众邱玉清顾成俊王东祥江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

转盘反应器利用射流冲击旋转壁形成超重力高剪切薄膜流,广泛应用于材料制备、聚合等领域。考虑流量、转速以及实验物料黏度影响,利用可视化平台,研究了反应器表面不同沟槽结构对液膜流型特征与转变规律的影响,绘制了流动相图,明确了螺... 详细信息

转盘反应器利用射流冲击旋转壁形成超重力高剪切薄膜流,广泛应用于材料制备、聚合等领域。考虑流量、转速以及实验物料黏度影响,利用可视化平台,研究了反应器表面不同沟槽结构对液膜流型特征与转变规律的影响,绘制了流动相图,明确了螺旋破碎流型转变条件。结果表明,所有转盘结构中,径向槽盘螺旋波流型分布范围相比最大,且数量越多,维持螺旋流型的流量范围越大。周向沟槽数量增加导致螺旋破碎流型初始形成转速降低,而径向沟槽始终维持在较低转速。随着沟槽数量增加,螺旋破碎流型操作流量范围显著增加,尤其是径向沟槽。径向沟槽盘上螺旋破碎流型的Re_(j)值最大可达17486,超过周向槽盘的上限值12823,且相应条件下的α值分别为444.5与815,表明径向沟槽盘上的螺旋破碎流型流量范围更广,螺旋波破碎所需要的离心力更低。实验介质黏度增大后,槽盘结构在较低Re_(j)范围内,临界转变速度相比光盘更高,完全铺展所需转速更高。实验介质为50wt%甘油时,光盘维持螺旋破碎流型的Re_(j)值小于1318,即螺旋破碎流型存在范围相比其他结构更窄。槽盘结构在较高Re_(j)范围内,沟槽类型与分布对于流型转变的影响减弱,径向沟槽比周向沟槽效果更好。本研究为利用非平整表面调控转盘反应器的液膜流动行为,进而改善其微观混合与反应性能提供了可借鉴的理论与应用基础。

关键词：流体力学流型转盘结构转盘反应器

面向同轴封装金属底座缺陷的Metal-YOLO检测算法

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激光与光电子学进展 2024年

作者：张不凡俞经虎朱行飞孙召飞陆煜江南大学机械工程学院江苏省食品先进制造装备技术重点实验室

目前同轴封装金属底座缺陷检测中存在检测精度不足、误检和漏检的问题，本文提出了一种基于YOLOv5的改进模型Metal-YOLO。通过引入跨层特征增强连接(CFEC)，显著增强了模型对复杂小目标缺陷的表征能力，从而有效降低了漏检率。为进一步... 详细信息

目前同轴封装金属底座缺陷检测中存在检测精度不足、误检和漏检的问题，本文提出了一种基于YOLOv5的改进模型Metal-YOLO。通过引入跨层特征增强连接(CFEC)，显著增强了模型对复杂小目标缺陷的表征能力，从而有效降低了漏检率。为进一步提升模型对不同尺度缺陷特征的感知和判别能力，本文在模型中融入了自适应注意力模块（AAM），有效减少了背景信息的干扰。此外，针对CIoU损失函数在缺陷目标框定位方面的不足，本文采用了EIoU损失函数，显著提升了预测框的定位精度。实验结果表明，Metal-YOLO在金属表面缺陷检测任务中展现出卓越的性能，其召回率和平均精度分别达到了74.1%和78.3%，相较于基准模型YOLOv5s，分别提升了5.0%和4.1%，显著提升了金属表面缺陷的检测效果。

关键词：机器视觉缺陷检测 YOLO算法同轴封装金属底座

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Al-Zn体系高压扭转过程中的相变机理

材料导报 2024年第9期38卷 200-205页

作者：陈琛陈昱林苏璇卢璟钰于俊杰张建吉卫喜江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江南大学江苏省食品制造装备重点实验室江苏无锡214122 江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

本工作对常温不互溶的Al-Zn体系进行了高压扭转下的机械合金化研究。将0.03 mm厚的纯Al和纯Zn交替堆叠,在3 GPa的压力下进行50圈的高压扭转处理。结果表明,高压扭转处理的Al-Zn合金中产生两种类型的相变,即晶体到非晶的相变,以及密排六... 详细信息

本工作对常温不互溶的Al-Zn体系进行了高压扭转下的机械合金化研究。将0.03 mm厚的纯Al和纯Zn交替堆叠,在3 GPa的压力下进行50圈的高压扭转处理。结果表明,高压扭转处理的Al-Zn合金中产生两种类型的相变,即晶体到非晶的相变,以及密排六方到面心立方的相变。局部高密度位错可能是Al-Zn合金从晶态转变到非晶态的主要原因,而HCP→FCC相变则归因为密排面原子沿晶界产生的Shockley不全位错的滑动。此外,本工作为深入研究Al-Zn合金的固态相变提供了一种新的途径,为提高铝锌合金的力学性能提供了新的思路。

关键词：高压扭转机械合金化相变铝锌合金

静电纺丝制备玉米醇溶蛋白/乙基纤维素负载香芹酚纳米纤维垫及应用

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食品与发酵工业 2024年

作者：孙思远卢立新江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江南大学机械工程学院

为了探究静电纺丝活性材料的缓释和气相抑菌性能，扩展其在食品保鲜领域的应用，以香芹酚（carvacrol， CRV）为抑菌活性剂，玉米醇溶蛋白（zein）/乙基纤维素（ethyl cellulose， EC）为基质，采用静电纺丝技术制备了Zein/EC/CRV纳米... 详细信息

为了探究静电纺丝活性材料的缓释和气相抑菌性能，扩展其在食品保鲜领域的应用，以香芹酚（carvacrol， CRV）为抑菌活性剂，玉米醇溶蛋白（zein）/乙基纤维素（ethyl cellulose， EC）为基质，采用静电纺丝技术制备了Zein/EC/CRV纳米纤维垫。采用SEM、FTIR、水接触角表征纤维垫的物理结构，并对其包埋率、负载率、抗氧化、抑菌、释放性能进行考察。结果表明，CRV被成功包埋在Zein/EC基质中，随着CRV添加量的增加，纺丝液的黏度、电导率、纺丝纤维直径均下降；纤维垫的抗氧化性和抑菌性能存在“剂量-效应”关系，CRV添加量为15%时，24 h后纤维垫DPPH自由基清除率为70.4%，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率分别为76%和93.4%。将5% CRV浓度的纤维垫应用于蛋糕包装，10 d内能显著抑制蛋糕的脂质氧化和微生物生长。

关键词：玉米醇溶蛋白乙基纤维素香芹酚静电纺丝活性包装蛋糕