2021年, 第0卷, 第3期　
刊出日期：2021-05-12

  

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  褪黑素对鲜切梨抗氧化系统和NO合成的影响

  孔玉娇, 周慧, 朱树华

  . 2021, (3): 1-11. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.001

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  目的 研究外源褪黑素处理对鲜切梨抗氧化系统及一氧化氮合成途径的影响。方法 以“皇冠”梨片为实验材料，分别在0，50，100，150 μmol/L褪黑素中进行浸泡处理。结果 与对照组相比，褪黑素处理提高了鲜切梨的色差值，降低了鲜切梨呼吸作用、乙烯跃变高峰以及可溶性固形物含量，同时降低了鲜切梨中的菌落总数、霉菌数和酵母菌数。褪黑素处理抑制了多酚氧化酶和过氧化物酶的活性，提高了过氧化氢酶的活性，同时也显著提高了鲜切梨抗坏血酸过氧化物酶活性和超氧化物歧化酶活性，从而降低了活性氧含量。褪黑素处理提高了氧化型谷胱甘肽与还原型谷胱甘肽的含量比例，抗坏血酸与脱氢抗坏血酸的含量比例，同时还提高了谷胱甘肽还原酶活性、单脱氢抗坏血酸还原酶活性以及脱氢抗坏血酸还原酶活性。在外源施加褪黑素后，鲜切梨的硝酸还原酶活性和亚硝酸盐含量与对照组相比变化不明显，一氧化氮合酶活性和L-精氨酸含量得到明显提高。结论 经100 μmol/L的褪黑素处理对鲜切梨的抗氧化和保鲜效果最为显著，是一种较好的抑制鲜切梨褐变及保持鲜切梨品质的方法。
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  薏米与番石榴复合乳酸发酵饮料的研制

  汪琢, 梁鑫, 王虹玲

  . 2021, (3): 12-18. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.002

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  目的 结合薏米与番石榴的功能优势及感官优势，利用乳酸菌发酵研制出新型薏米与番石榴复合乳酸发酵饮料，并对其风味进行分析，以期为薏米和番石榴资源的利用及其乳酸饮料的研发提供理论和实践依据。方法 以乳酸发酵饮料中的感官评分为考察指标，选取番石榴与薏米的质量比、发酵时间、发酵温度、乳酸菌添加量、蜂蜜添加量作为考察指标，在单因素试验的基础上，采用正交试验设计对薏米番石榴乳酸发酵饮料的制作工艺进行优化。结果 得到了各因素对薏米番石榴乳酸发酵饮料感官评分影响的顺序，发酵温度>乳酸菌添加量>发酵时间>番石与榴薏米的质量比;得到了最佳工艺条件，发酵温度为38 ℃，乳酸菌的质量分数为0.6%，发酵时间为28 h，番石榴与薏米的质量比为6∶4，在此条件下，很好地保留了发酵饮料的活性成分，口感酸甜适宜，营养丰富，状态均一、稳定，无分层现象，感官评分为96.6，总酸含量为7.62 g/L。结论 通过实验分析，确定了薏米番石榴乳酸发酵饮料的最佳工艺条件。
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  基于主成分回归的猕猴桃可溶性固形物无损检测

  孟庆龙, 尚静, 黄人帅, 杨欣, 张艳

  . 2021, (3): 19-24. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.003

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  目的 为实现猕猴桃可溶性固形物含量的快速无损检测。方法 实验采用反射式光谱采集系统获取不同成熟期“贵长”猕猴桃的反射光谱。比较3种光谱预处理方法(标准正态变换、多元散射校正以及二阶导数)对回归预测模型的影响;采用主成分分析对预处理后的光谱数据进行降维，并基于提取的特征变量，建立猕猴桃可溶性固形物含量的回归预测模型。结果 采用主成分分析，从1024个全光谱波段中提取了前16个主成分作为特征变量;基于特征变量建立的回归预测模型具有较好的预测性能，其预测集决定系数R2P=0.88，剩余预测偏差为2.94。结论 基于紫外/可见光谱结合主成分回归可以很好地预测猕猴桃可溶性固形物含量。
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  软枣猕猴桃果胶的提取及其抑菌活性研究

  王虹玲, 刘丹, 王诗慧, 汪琢, 康宗利

  . 2021, (3): 25-32. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.004

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  目的 为了优化软枣猕猴桃果胶的提取工艺，明确果胶及其酶解产物的抑菌活性。方法 通过响应面法优化软枣猕猴桃果胶的提取工艺，通过滤纸片法测定果胶及其酶解产物对测试菌种的抑菌活性。结果 得到了果胶的最优提取条件，料液比(g/mL)为1∶5，浸提pH值为2.3，浸提时间为80 min，浸提温度为70 ℃，在此条件下果胶提取率为(92.56±4.266)%;抑菌实验显示，果胶及其酶解产物对大肠杆菌的最低抑菌浓度分别为0.375 mg/mL和0.75 mg/mL，对金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度分别为3 mg/mL和0.75 mg/mL，对酵母菌的最低抑菌浓度分别为3 mg/mL和1.5 mg/mL，对青霉的最低抑菌浓度分别为0.75 mg/mL和0.375 mg/mL。结论 酸提醇沉法可有效应用于果胶提取，软枣猕猴桃果胶及其酶解产物具有一定的抑菌活性，且酶解产物的抑菌效果优于果胶。
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  蒸汽爆破预处理白芦笋下脚料多糖提取工艺

  窦勇博, 王成忠

  . 2021, (3): 33-39. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.005

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  目的 研究蒸汽爆破预处理白芦笋下脚料多糖提取的最佳工艺，分析蒸汽爆破预处理对多糖得率的影响。方法 以白芦笋加工下脚料为原料，采用蒸汽爆破预处理提取多糖，探讨物料粒径、汽爆压力、维压时间、料腔比(物料与料腔体积的比值)对多糖得率的影响，利用响应面优化设计筛选白芦笋下脚料多糖的最佳提取工艺。结果 汽爆压力对白芦笋下脚料多糖得率的影响最大，其次为物料粒径、维压时间、料腔比。得到了响应面优化蒸汽爆破预处理的最佳提取条件，物料粒径为30目，维压时间为128 s，汽爆压力为1.50 MPa，在此条件下多糖得率的实测值达到8.86%，较直接热水浸提法的多糖得率增加了22.88%。结论 蒸汽爆破预处理对提升多糖得率具有一定的促进作用。
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  超高压处理大型竹笋贮藏加工

  胡强, 王燕, 张欣, 王延云

  . 2021, (3): 40-46. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.006

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  目的 针对春夏中大型竹笋，开发一种新的优良保鲜加工方法，在延长竹笋货架期的同时，更加完整地保持其各营养成分及功能性成分。方法 选取南方地区的夏季高产大型笋——硬头黄竹笋为实验材料，应用超高压技术对硬头黄竹笋保鲜进行研究，并与传统热处理工艺进行横向对比。以贮藏期间竹笋的质量损失率、过氧化物酶、多酚氧化酶和菌含量为正交试验指标，采用多指标正交设计讨论超高压处理强度、超高压处理时间、装量等3个主要工艺因素对竹笋保鲜的影响。结果 最优水平组合为压强550 MPa，时间6 min，15 cm×25 cm PE袋装量1/2。在灭菌及口感风味保持方面，超高压技术处理的新鲜硬头黄竹笋保鲜效果明显优于传统热处理工艺。结论 超高压保鲜处理在灭菌和抑制多酚氧化酶活力等方面，相较于传统热处理具有明显的优势，且该方法处理温度低，更有利于保持大部分营养物质及热敏性功能性成分。
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  不同种类废纸纤维形态及结构特性研究

  张效林, 迪静静, 李少歌, 李佳, 王哲, 徐龙

  . 2021, (3): 47-53. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.007

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  目的 研究4种最常见废纸纤维的性能，探索废纸纤维更广泛的用途，从而实现废纸的高值化和资源化利用。方法 通过纤维分析、FT-IR、XRD、SEM、TG等手段研究旧报纸、箱纸板、打印纸、书刊纸纤维的形态、结构特性、结晶情况和热解性能。结果 旧报纸纤维表面较粗糙，纤维受损严重，且扭结程度较大，细小纤维含量多，热稳定性最差;旧箱纸板纤维表面粗糙度相对较高，扭结程度最低;打印纸纤维长径比最大，形态和表面相对完整;书刊纸纤维表面较粗糙，结晶度最大。经FT-IR分析发现，箱纸板纤维表面羟基相对较少，打印纸和书刊纸存在较多的填料。结论 旧箱纸板和书刊纸纤维的综合性能相对较好，更利于与其他材料复合成型。
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  氮化硼复合材料在包装领域应用的研究进展

  张皓然, 徐淑艳, 卢晓玉, 陈墨

  . 2021, (3): 54-61. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.008

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  目的 综述国内外氮化硼复合材料在包装领域的应用与进展，对未来氮化硼材料在包装领域的应用进行展望。方法 整理归纳国内外文献，简单介绍氮化硼纳米片(BNNSs)的性质和制备方法，以及氮化硼复合材料的制备方法，重点整理分析氮化硼复合材料在包装领域的应用与进展。结果 氮化硼具有独特的二维纳米片层结构和相互重叠的层层结构。添加BNNSs不仅可以明显提高复合材料的导热率、机械强度、绝缘性等，还可以改善复合材料的阻隔性能、力学性能、化学稳定性能、抗菌性能等。结论 氮化硼复合材料具有热导率高、绝缘性好等优点，可应用于电子封装领域，并在阻燃、抗菌、防腐等包装材料领域具有不错的发展前景。
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  无机填料对木粉/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

  段婧婷, 张效林, 王哲, 李佳, 李少歌, 徐龙

  . 2021, (3): 62-68. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.009

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  目的 考察无机填料的种类、粒径以及添加量对PF/HDPE复合材料力学性能和热稳定性的影响。方法 以杨木纤维(PF)、高密度聚乙烯(HDPE)、BaSO4、CaCO3、云母粉为原料，采用熔融共混和注塑成型的方法制备PF/HDPE复合材料，进行力学、热重、扫描电镜测试分析。结果 3种无机填料均改善了PF/HDPE复合材料力学及热稳定性能，填充CaCO3获得的复合材料性能优于填充BaSO4、云母粉获得的复合材料，并且随着填料颗粒粒径的减少，改善效果增强。填料的添加量需要保持在一定范围内，添加量过低或过高均会造成性能下降。结论 添加CaCO3(质量分数为9%，3000目)制备的PF/HDPE复合材料具有最佳的力学及热稳定性。
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  自修复聚氨酯弹性体的制备及性能研究

  马振萍, 米皓阳, 王文志, 经鑫

  . 2021, (3): 69-77. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.010

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  目的 对自修复聚氨酯弹性体的制备工艺及性能进行综述，为制备高修复效率的聚合物提供指导，并指出其未来的发展趋势。方法 从聚氨酯弹性体的修复机理出发，收集并分析自修复聚氨酯弹性体的最新研究进展，总结典型自修复聚氨酯弹性体的制备工艺和性能指标;根据修复机理进行分类，对近年来本征型(Diels-Alder反应、Disulfide键、氢键等)和外援型(微胶囊化)自修复聚氨酯弹性体的制备和性能进行综述，并讨论自修复聚氨酯弹性体的修复效率。结论 虽然基于不同动态键的自修复聚氨酯弹性体取得了一定的发展，但开发高修复效率的材料仍然是一个巨大的挑战。总结了提高自修复聚氨酯弹性体力学性能的途径，为实现修复性能与力学性能的平衡提供了指导。
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  二氧化硅/聚合物纳米复合材料的研究进展

  冯春妮, 刘鎏, 胡驰, 李灿奎, 段青山, 刘杨, 赵辉

  . 2021, (3): 78-86. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.011

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  目的 总结二氧化硅(SiO2)/聚合物纳米复合材料的制备方法以及应用等最新研究进展。方法 分别从物理法、化学法两大类对国内外SiO2/聚合物纳米复合材料的制备方法优缺点进行阐述总结，并结合SiO2的特点对其应用现状进行详细描述。结果 两大方法中，化学法所制备的SiO2/聚合物纳米复合材料分散性好、功能多样、性能高，是目前制备SiO2/聚合物纳米复合材料的最常用方法。SiO2/聚合物纳米复合材料在多功能涂料涂层以及生物医学和环境等领域具有重要应用。结论 SiO2/聚合物纳米复合材料的制备方法日趋完善，但在其制备过程中依然存在部分问题尚未解决;对SiO2颗粒进行化学接枝和表面改性，改善其在聚合物材料中的分散，可以进一步改善和拓宽SiO2/聚合物纳米复合材料的应用范围，这也是未来SiO2研究的重要发展方向之一。
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  无醛装饰纸贴面豆胶胶合板的工艺研究

  陈伟, 张洋, 朱文凯, 王哲, 薛媛媛

  . 2021, (3): 87-92. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.012

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  目的 为了解决装饰纸贴面人造板的游离甲醛问题，探究无醛装饰纸贴面胶合板的优化工艺和贴面后涂饰水性聚氨酯的表面耐磨性能。方法 采用无醛豆胶为胶黏剂制备装饰纸贴面豆胶胶合板，并在其表面涂饰无醛水性聚氨酯涂料的方法。按照相关国标，检测和分析不同工艺参数对无醛装饰纸贴面豆胶胶合板的表面胶合强度以及不同水性聚氨酯涂料涂饰量对耐磨性能的影响。结果 在实验区间内，当无醛豆胶的单面施胶量为200 g/m²，热压温度为150 ℃，热压时间为1.5 min，热压压力为1 MPa时，无醛装饰纸贴面豆胶胶合板的表面胶合强度最高;当无醛水性聚氨酯涂料的表面涂饰量为190 g/m²时，无醛装饰纸贴面豆胶胶合板的表面耐磨性能最佳。结论 采用无醛豆胶为胶黏剂制备胶合板时，无醛豆胶具有较好的渗透性能，无醛水性聚氨酯涂料具有良好的表面性能。
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  乏燃料容器设计中组件包壳的氢脆特性影响分析

  闫峰, 王学新, 潘玉婷, 庄大杰, 孙树堂, 孟东原, 陈磊

  . 2021, (3): 93-99. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.013

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  目的 针对高燃耗乏燃料在干法运输条件下存在的包壳脆性变化，探讨其对我国现阶段乏燃料运输及容器安全研究中以“组件结构保持完整” 作为设计基准所带来的影响和考虑。方法 结合锆包壳氢化物韧脆转变的机理，针对乏燃料离堆和运输过程对包壳性能变化进行分析，并根据美国“ISG-11”等技术导则中提出的判别准则，探讨事故载荷下高燃耗乏燃料包壳结构性能的变化。结果 通常认为2G乏燃料不需要考虑其材料氢脆影响问题，而高燃耗的3G乏燃料则必须综合评价离堆及后续干法运输过程中各种因素变化对其性能的影响，以判断包壳的峰值温度、韧脆转变温度和温度变化幅度等是否会对事故工况下“其结构始终保持完整”的设计基准造成影响。结论 随着我国进入3G高燃耗乏燃料密集运输的时代，在乏燃料运输容器设计及运输安全分析时更应充分考虑包壳材料氢脆特性影响下的乏燃料结构在事故载荷下的保持能力。
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  食品红外辅助冷冻干燥技术的研究进展

  杨大恒, 付健, 李晓燕

  . 2021, (3): 100-106. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.014

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  目的 概述红外辅助冷冻干燥技术在食品干燥中的研究进展，旨在为红外辅助冷冻干燥技术的选用以及工业化应用提供借鉴和理论支持。方法 通过归纳总结国内外的最新研究进展，对红外辅助冷冻干燥技术的机理、红外辐射器波长和温度、食品干燥过程的预测以及对最终品质的影响等进行论述，并且提出改进措施。结果 红外辅助冷冻干燥技术的发展潜力巨大，目前研究还处于初级阶段，其中控制红外辐射器温度、波长，监测干燥过程，以及建立适当的动力学模型是实现工业生产规模化的最新研究方向。结论 红外辅助冷冻干燥技术可以有效地降低系统能耗，提高产品质量，具有很大的研究价值，新的研究方向具有很大的发展前景。
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  纸质食品包装材料防水防油改性的研究进展

  徐冰冰, 杨国超, 张求慧

  . 2021, (3): 107-115. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.015

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  目的 归纳目前国内外纸质食品包装材料防水防油改性的研究进展，分析不足之处，并指出未来的发展方向。方法 总结常用的纸质食品包装用防水剂(烷基烯酮二聚体、纳米复合材料、聚硅氧烷等)和防油剂(壳聚糖、淀粉类等)的研究现状，包括各类防水剂、防油剂的基本特性、应用效果和发展前景。结果 目前，虽然很多新型的纸质食品包装用防水防油助剂和新材料被研发并应用，但仍存在一些局限性，如部分防水防油剂的安全环保性能有待改进、防水防油综合改性的研究不多、研究成果的实际应用转化率不高、纸质防水防油包装的综合包装效果和改性处理方法还可进一步提升和丰富等，因此，针对上述问题进行深入研究，对未来纸质包装材料在食品包装行业的发展有重要意义。结论 市场和消费者对纸质食品包装的需求量较大，纸质食品包装防水防油改性的研究将会有较大的发展空间和应用价值。
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  金属包装罐双酚S迁移量测量不确定度评定

  白泽清

  . 2021, (3): 116-120. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.016

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  目的 为提高金属包装罐双酚S迁移量测定的实验过程管理和报告评估水平，建立双酚S迁移量测量的不确定度评定方法。方法 采用高效液相色谱-串联质谱法检测双酚S在体积分数为4%乙酸食品模拟物中的迁移量，结合JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》规定的方法和步骤，建立不确定度评定的数学模型。根据测量模型，分析影响测量不确定度的主要输入量，对各不确定度分量的数值进行计算，对测量结果进行评估。结果 实验中金属包装罐双酚S迁移量测量不确定度报告结果为(2.25±0.302)mg/g，k=2。结论 不确定度评估分析表明，检测仪器分量、校准曲线拟合分量和标准溶液分量是最主要影响因素。
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  两种复合软管生产过程的环境影响评价

  林铭香, 林勤保, 黄玮彬

  . 2021, (3): 121-127. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.017

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  目的 分别研究用于牙膏包装铝塑复合软管和全塑复合软管的4个生产单元对环境的影响，为此类型包装材料对环境影响的评估以及工艺改进提供参考。方法 采用生命周期评价方法定性定量地分析其对能耗和环境的影响，通过eFootprint软件，在线完成全生命周期评价，包括建模、计算分析和数据质量评估。结果 2种产品对初级能源消耗、气候变化和生态毒性的影响较大，其主要影响均来自复合空白带的生产，以及盖子、管肩和内衬的注塑成型。每个铝塑复合软管和全塑复合软管分别消耗2.53，2.18 MJ的初级能源，排放123，70.5 g影响气候变化的气体，释放0.012，0.005生态毒性物质。结论 在所研究的系统边界内，铝塑复合软管对能源的消耗和对环境的影响均比全塑复合软管高。
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  食品新鲜度智能指示卡的研究进展

  赵彬

  . 2021, (3): 128-135. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.018

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  目的 综述食品新鲜度指示卡的原理、特点和研究进展。方法 查阅相关文献，对以CO2、挥发性含氮化合物、硫化氢、pH值变化、微生物代谢物为颜色变化指示物的新鲜度指示卡的研究现状及应用进行总结。结论 新鲜度指示卡具有科学、直观和方便的技术特点，在未来包装市场具有无限的潜力。目前新鲜度指示卡行业需要走出精度和稳定性欠佳的困境，还需要在保证食品安全方面继续努力，真正实现食品包装的功能化、智能化和信息化，保证其质量的可靠性和安全性，早日走向大众市场。
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  食品接触用银制品中8种重金属元素迁移量研究

  郝莉花, 任悦, 赵丽娜, 赵建

  . 2021, (3): 136-142. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.019

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  目的 考察重金属含量、食品模拟物、迁移温度和迁移时间这4个因素对食品接触用银制品中Ag，As，Pb，Cd，Cr，Ni，Sb，Zn迁移量的影响。方法 试样按照充填浸泡和全浸泡的方法分别浸泡于乙酸(体积分数为4%)、乙醇(体积分数为10%，50%，95%)食品模拟物中，浸泡迁移完成后提取10 mL浸泡液用ICP-AES测定。结果 8种重金属元素中Ag，Cr，Ni，Zn被检出，重金属元素迁移量随着该元素在食品接触用银制品中含量的增高而增高;乙醇(体积分数为10%，50%，95%)食品模拟物中重金属元素迁移量较低，体积分数为4%的乙酸食品模拟物中重金属元素迁移量明显增高;8种金属元素的迁移量随着浸泡温度的升高和浸泡时间的延长而逐渐增高。结论 食品接触用银制品中8种重金属元素的迁移量与该元素在银制品中的含量有关，食品接触用银制品在接触酸性食品时存在较大质量安全隐患，很容易造成食品中Ag，Cr含量超标。为提高银制餐具的贸易销售提供了理论支持，为监管部门及时发现产品潜在安全风险提出了合理建议，也为食品接触用银制品中重金属元素迁移量的限量指标提供了数据参考。
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  基于SolidWorks的铁路敞车裸包装玻璃集装架设计

  邱培军, 潘帅, 袁舜, 袁霞

  . 2021, (3): 143-150. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.020

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  目的 为解决铁路木箱包装玻璃运输过程中存在的包装费用贵、破损率高、耗时长、稳定性差等问题，设计一种安全稳定、可循环使用、易拆解回送、可适合多种规格玻璃运输的新型集装架。方法 使用SolidWorks软件对集装架进行三维建模，确定装载加固方案，计算运输途中作用在玻璃上的各种力，对玻璃集装架进行有限元分析。结果 集装架底架、侧门、档杆最薄弱部分应力分别为133.4，99.88，109.4 MPa，位移变形量分别为1.257，1.792，1.916 mm，均符合规定。结论 铁路敞车裸装玻璃集装架运输，应用前景良好，可有效降低玻璃破损率，减少包装费用。
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  汽车行业共享化包装投入量测算模型研究

  王士根, 李梦欣, 高大鹏

  . 2021, (3): 151-158. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.021

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  目的 目前对于汽车行业包装投入量的测算研究较少，且影响汽车行业包装投入量的因素众多，相关研究也不足，文中通过研究汽车行业共享化包装投入量测算模型，以弥补当前研究及行业一般测算方法的不足。方法 从Z公司共享化包装定义及优势入手，对共享化包装投入量测算逻辑进行深入分析，给出包装周转周期、各节点空箱准备量的计算公式及包装投入量测算模型。结果 将模型应用于Z公司某新工厂投入的包装箱型，模型测算投入量与实际运营投入量差异率较小，最大差异率为7.8%，避免了包装投入过多造成的成本浪费。结论 在实际包装流转中，各供应商每种箱型发货需求和空箱流转需求得到有效满足，包装周转运作良好。该模型可有效运用于汽车行业共享化包装投入量的测算。
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  复合材料包装箱保温功能设计及验证

  赵志颖, 陈平, 彭飞, 上官锦虹, 武星, 朱述席, 刘雷

  . 2021, (3): 159-163. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.022

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  目的 为满足包装箱保温功能技术要求，探究包装箱保温层厚度设计方案。方法 基于低导热系数聚氨酯保温材料，通过傅里叶定律及安全系数理论分析确定包装箱保温层厚度，再对实物包装箱按照GJB 150.4.A—2009《军用装备实验室环境试验方法》进行高低温试验并验证。结果 在高低温试验中，当箱内温度为22.2 ℃，箱外温度为40 ℃时，4 h后箱内最高温度可达29.2 ℃;当箱内温度为25.5 ℃，箱外温度为−30 ℃时，4 h后箱内最低温度降至2 ℃。通过分析，得出箱体内部温度与时间以及箱体温差之间的关系，箱体外部升温1 ℃时，箱体内部升温速率为0.037~0.1 ℃/h;箱体外部降温1 ℃时，降温速率为0.07~0.094 ℃/h。结论 该设计方案能满足包装箱保温功能技术要求。
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  小型粘性物料灌装混拌机搅拌桨结构优化设计

  冯砚博, 由海田, 陈博, 丁文杰, 李伏萍, 张建国, 曲昶旭

  . 2021, (3): 164-170. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.023

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  目的 针对2种粘稠液体物料混拌后定量灌装充填的机械设备，设计使混合效果更加快速和均匀的搅拌桨结构。方法 应用有限元方法分析灌装到混拌器中的流体物料三维流场特性，研究不同搅拌桨对相应物料推送、搅拌和灌装的影响。比较各种工况下的连续速度场、压力场、混合效果。结果 桨叶的搅拌运动使物料在较短时间内快速均匀混合。轴向错列向前倾斜的推进式桨叶对流体具有混合作用，同时增加输送能力，减低内部流体的压力，降低工艺和结构设计的复杂程度。实测结果验证了模拟计算的合理性。结论 获得了搅拌桨优化设计结果预测的有效方法。该研究成果能为小型粘性物料灌装混拌机升级换代提供理论依据和参考。
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  应用于药品包装生产线的2-UPR/RSPR并联机构的工作空间分析

  米文博, 马春生, 李瑞琴, 尹晓秦, 马振东

  . 2021, (3): 171-176. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.024

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  目的 针对药品包装生产线后端对工人数量需求多、劳动强度大等问题，提出一种具有较大工作空间的2-UPR/RSPR并联机构，可应用于药品包装生产线的装箱和码垛环节。方法 建立2-UPR/RSPR并联机构的螺旋矩阵，并应用G-K公式进行机构自由度的求解和验证，综合应用闭环矢量法和D-H法求解机构的运动学逆解。通过三维模型进行运动仿真获得机构的可达工作空间，联合使用SolidWorks和Matlab软件验证机构的工作空间。给出该机构在药品包装生产线上的应用实例。结果 2-UPR/RSPR并联机构具有4个自由度，机构工作空间为双伞形，动平台最大执行角度可达90°，能满足药品包装的需求。结论 2-UPR/RSPR并联机构应用于药品包装生产线的后端，不仅提高了包装效率，也提升了药品包装的智能化程度。
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  袜子自动包装机的设计与分析

  库朋涛, 胥光申, 金守峰, 杨栋峰

  . 2021, (3): 177-184. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.025

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  目的 为了解决袜子生产后期包装问题，设计一种袜子自动包装机。方法 针对袜子包装工艺要求，采用模块化设计思想对包装机关键机构进行设计，以此来实现袜钩自动输送，纸卡存取及自动弯折，袜子空间转运与缝订等功能。设计过程采用SolidWorks及其Motion插件进行结构建模、虚拟装配和运动仿真，采用Matlab以及Ansys的Workbench模块建立关键零部件力学模型，并进行有限元分析，最后通过与人工包装对比来分析包装机的性能。结果 包装机各装置设计合理。经分析，无袜钩包装时，6.9 s可输出一件包装成品;有袜钩包装时，7.6 s可输出一件包装成品，在同等时间内相当于2～3名熟练包装工的工作量。结论 所设计的袜子自动包装机结构合理，且满足袜子包装功能要求，为袜子自动包装提供了一种可行的解决方案。
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  含有闭环的并联贴标机构运动学分析

  尹晓秦, 马春生, 米文博, 马振东, 程芳

  . 2021, (3): 185-189. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.026

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  目的 为了提高贴标机构的通用性，解决流水线上不同倾斜面上的贴标问题，提出一种含有闭环的并联贴标机构，并进行运动学分析，研究其自由度和工作空间，验证其作为贴签机构的可行性。方法 建立并联机构三维模型，利用螺旋理论分析机构的自由度，使用闭环矢量法求出机构的运动学逆解方程。利用Matlab的计算功能，采用空间极限搜索法求解机构的工作空间，绘制机构的工作空间，并分析机构在不同点的最大旋转角度。结果 该并联机构拥有2个移动，1个旋转自由度;工作空间紧凑无空洞，形状规则;垂直方向大部分工作空间最大转角可达90°。结论 该并联机构结构简单，垂直方向转角大，动平台旋转中心易调;结合并联机构固有的刚度大、结构稳定、惯性小的优点，可以高效地完成流水线上不规则产品贴标工序的贴标任务。
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  数控梁柱材六面加工生产线控制系统设计

  任长清, 赵号, 杨春梅, 马岩, 薛勃, 杨帆

  . 2021, (3): 190-199. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.027

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  目的 针对家具业和木工机械加工企业现阶段定制梁柱材批量化生产程度低，自动化生产程度不高，生产单件成品成本高，后期人工包装产品依赖度高，包装产品成本高，工作车间环境恶劣差等一系列问题，设计一套新型的数控梁柱材六面加工生产线控制系统。方法 系统采用台达DVP-48EH3系列可编程逻辑控制器作为下位机成为执行单元，工控机主机作为上位机成为运算单元，PLC扩展连接系列配套模块，实现人机交互、模拟采集、数据交换、运动控制等功能，通过生产线各机电模块相互配合动作实现梁柱材的高速、批量化加工生产。对接后续包装工序，利用梁柱材成品后续包装加工。结果 该生产线控制系统具备木材坯料外形轮廓和尺寸自动识别功能，完成了梁柱材六面铣削、刨削和开榫槽榫眼加工要求，完成一件产品的平均加工效率为2.25 min，控制系统故障率低，明显提高了后续梁柱材成品包装率。结论 经过虚拟仿真加工测试实验表明，该生产线控制系统具有优秀的可靠性和稳定性，满足家具产品市场上基于客户订制的多件小批量生产模式的发展趋势，高效快速完成梁柱材订单加工生产要求。
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  基于2-UPR/UPRR并联机构装盒装置的运动性能分析

  李虹, 王庆峰, 王向儒, 马春生, 李瑞琴

  . 2021, (3): 200-206. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.028

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  目的 针对生产线上一类小包装84消毒液的装盒工序，提出一种基于2-UPR/UPRR并联机构的简易装盒装置，对该并联机构进行运动性能分析。方法 基于螺旋理论对2-UPR/UPRR并联机构的自由度进行分析，并利用闭环矢量法算出该机构的位姿逆解;然后利用一阶影响系数法求解出该机构的速度关系式及雅可比矩阵，并利用ADAMS软件对其运动性能进行仿真分析;最后应用数值搜索法求解出该机构的工作空间。结果 该机构的自由度为2R1T，动平台质心速度变化曲线光滑平稳，且始终保持在600 mm/s以内，实际装盒工作空间为一个尺寸为400 mm×400 mm的规则矩形。结论 该并联机构的运动性能优异，能满足生产线上对小包装84消毒液的装盒要求，提高了生产效率。
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  基于2-CPR/UPS三平移并联机构的移印机运动学分析

  孔一啸, 田宝俊, 李瑞琴

  . 2021, (3): 207-213. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.029

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  目的 提出一种基于2-CPR/UPS并联机构的三平移移印机，以扩展并联机构的应用领域，提高移印印刷质量。方法 应用螺旋理论求解机构的自由度，并用修正的Kutzbach-Grübler公式进行验证。建立该机构Jacobian矩阵的数学模型，运用极限坐标搜索法求解其工作空间。根据Jacobian矩阵对机构奇异性进行分析，获得灵巧度指标在工作空间中的分布规律。结果 该机构可实现三平移运动，工作空间呈长方体形状，内部连续无空洞且无奇异位置，灵巧度指标在工作空间中分布均匀。结论 该三平移移印机可满足移印时的运动及工作范围需求，研究结果表明该机构在工作空间中无奇异位置且灵巧度性能良好。
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  GDX1/2包装机组CH烟包补充功能的改进

  周江, 鲁建新, 刘万里, 陈明, 郑倩倩, 冯慧清, 黄银海

  . 2021, (3): 214-219. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.030

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  目的 对GDX1/2卷烟包装机组CH烟包补充器进行改进研究，以减少其在生产过程中透明纸擦伤的缺陷率。方法 生产过程中，烟包补充器底部烟包透明纸擦伤的质量缺陷率较高。通过对补充器工作原理的分析，确定补充器内最下方的烟包底部表面长时间处于摩擦状态是导致透明纸擦伤的主要原因。设计一种二维运动机构，可以实现底部烟包和生产烟包分离的补充器，以避免烟包之间的摩擦，从而解决该位置产生的透明纸擦伤现象。结果 改进后的烟包补充器结构简单，因透明纸擦伤的产品市场投诉数量降低了22.2%。结论 该优化设计可有效减少CH烟包补充器位置的烟包擦伤质量缺陷。
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  杭白菊采摘机装置结构设计

  于安记, 季明, 史庆春, 杨飞, 余万宏

  . 2021, (3): 220-225. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.031

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  目的 针对杭白菊采摘过程复杂、采摘效率较低等问题，设计一种与杭白菊植株相容性较好的机械装置结构设计。方法 基于试验法设计一种新型杭白菊采摘机结构，利用PRO/E建模分析结构，该结构整体采用高地隙设计，以减少对植株的损伤，便于杭白菊的二次采摘。结果 因杭白菊花朵距离地面的标准差为92 mm，则在设计时，梳齿长度可为100 mm，梳齿轴选用直径为62 mm的40Cr，梳齿材料可选用45钢，调质处理, 调节范围为距地50～80 cm。整体外观是采用仿生设计。在此基础上，引入有限元方法分析其结构的强度，验证了结构的安全性。结论 杭白菊采摘机装置结构设计有效提高了杭白菊的采摘效率，减少了破损率，改善了杭白菊采摘人员的工作环境。
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  高压电场技术及其在农业领域中的应用

  罗权权, 李保国, 王振, 朱传辉, 沈传世

  . 2021, (3): 226-234. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.032

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  目的 综述高压电场技术及其在农业领域中的应用，并总结其优缺点和未来的发展趋势。方法 介绍高压电场技术的基本原理、典型高压电场处理装置，分析不同高压电场的电极类型，以及高压电场技术应用研究的新进展。结果 高压电场电晕放电属于一种尖端放电的物理现象，起到了抑菌、促萌发、抗氧化等生物效果;并减少了食品冷冻损伤，加快了食品干燥速率;提高了工业除尘效率。结论 高压电场技术在食品领域应用广泛，但电离空气产生的臭氧以及破坏细胞组织结构都会产生副作用。未来需要从高压电场的作用机理出发，进行学科领域交叉性研究，拓宽高压电场在各行业的利用，例如，打印机、船体除垢、电池、燃料控制等方向。
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  基于机器视觉的水果分级系统设计

  王宇杰

  . 2021, (3): 235-239. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.033

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  目的 为提高水果分级准确度，以苹果分拣为研究对象，基于机器视觉设计一种苹果分级包装系统。方法 根据实际分级功能需求，以苹果尺寸作为标准设计一种苹果分级系统的总体方案，包括DSP+ARM控制器、工业相机、传输带、光源等。重点讨论图像处理模块，首先完成图像背景分割;利用中值滤波实现图像平滑处理;采用Canny算子实现图像边缘锐化。在图像处理的基础上，建立苹果分级模型。最后进行实验研究。结果 实验结果表明，人工挑选分级和机器识别自动分级的吻合率达到了96.8%，证实了系统的有效性和可行性。结论 基于机器视觉的苹果自动分级的准确度已经接近人工挑选的水平，可推广到苹果类水果的自动分级、包装。
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  瓦楞纸箱印刷多轴控制方法设计

  李厥瑾

  . 2021, (3): 240-245. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.034

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  目的 为提高瓦楞纸箱印刷过程多轴同步控制精度，采用偏差耦合控制设计一种多轴同步控制算法。方法 在介绍瓦楞纸印刷机结构的基础上，以印刷模块多电机控制为研究对象，基于偏差耦合控制阐述多轴位置控制问题。为减小同步误差，设计一种变论域模糊控制算法。在传统模糊控制的基础上，引入伸缩因子以实现模糊控制输入和输出的动态调节。集合ARM和FPGA设计多轴同步控制器。最后，进行实验研究。结果 电机同步误差会在1 s内趋于0，同步性能比较理想;变论域模糊控制可将最大同步位置误差控制在2 rad/s内;各色套印的准确度较高，并没有出现错印等情况。结论 所述瓦楞纸箱多轴控制方法响应速度较快、运行稳定，可以完全满足瓦楞纸箱印刷要求。
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  基于深度神经网络的素色布匹瑕疵检测算法研究

  安静, 唐英杰, 马鑫然

  . 2021, (3): 246-251. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.035

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  目的 为了改进当前布匹检测算法覆盖瑕疵种类不全、瑕疵检测准确率低和定位精度差的问题，提出一种端到端的素色布匹瑕疵检测的实用算法。方法 首先通过图像增强扩充样本数量，使用以Resnet50为主干的Cascade-RCNN网络，通过加入可变形卷积、特征融合网络，增加锚框数目的方法实现素色布匹瑕疵检测。结果 通过实验对比表明，该算法可实现检测20种布匹瑕疵，检测是否为瑕疵布匹的准确率为97%，瑕疵定位的平均检测精度为65%，每张样本平均时间为80 ms。结论 该算法有效提升了布匹瑕疵检测的准确率和精度，检测瑕疵类别更全面，并且可以获取缺陷位置和类别，能够满足工业上的生产需求。
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  基于集成学习的强鲁棒性三维点云数据分类研究

  王晓红, 谌鹏, 刘芳, 杜景敏, 许禾昕, 唐丰圆, 方加炜

  . 2021, (3): 252-258. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.036

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  目的 通过三维扫描仪得到的点云数据往往存在很多异常值，例如噪点、遗失点和外部点等。在这些异常值存在的情况下，为了提高三维点云数据的分类精度，提出一种基于集成学习的强鲁棒性三维点云数据分类方法。方法 提出一种基于最大投票法的集成学习思想，将2个深度神经网络的分类结果进行集成，从而提高网络的泛化性和准确性;采用全局特征增强和中心损失函数来优化神经网络结构，提高分类精度并增强鲁棒性。结果 文中方法缩短模型训练时间至30个迭代次数，且在有噪点、丢失点和外部点的情况下分类精度均得到有效提升。结论 提出的EL-3D算法在含有噪点、丢失点和外部点的情况下，鲁棒性效果要优于目前的点云分类方法。
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  基于3D-CS混沌系统的双DNA编码图像加密算法

  靳旭文, 李国东, 刘雯

  . 2021, (3): 259-269. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.037

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  目的 为解决加密算法中明文与混沌系统密钥关联小，且置乱扩散不能同步进行造成的安全性低的问题。在结合Chebyshev和Sine映射的基础上，新建三维Chebyshev-Sine混沌映射系统(3D-CS)，提出一种基于3D-CS混沌系统的双DNA编码图像加密算法。方法 设定二进制与四进制双重DNA编码，利用约瑟夫环变换对经过二进制DNA编码的图像RGB各层进行位置索引，同时完成置乱和扩散，然后将混沌系统产生的序列值经过处理后进行四进制DNA编码，最后将2种DNA序列进行加法运算后解码得到密文。结果 仿真实验表明，索引序列和混沌序列通过了随机性检验，密文各层NPCR值分别为99.63%，99.61%，99.59%，UACI值分别为33.43%，33.44%，33.40%，信息熵分别为7.9992，7.9991，7.9993。结论 所设计的混沌序列相较于其他混沌序列有一定优势，针对提出的问题有效提高了加密算法的安全性，密文能有效地抵御各种统计攻击与差分攻击。
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  基于HSI颜色空间噪声检测的彩色图像去噪算法

  麻祥才, 顾萍, 钱志伟, 肖颖, 王晓红

  . 2021, (3): 270-275. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.03.038

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  目的 为了有效去除彩色图像中的椒盐噪声，提高彩色图像质量。方法 采用椒盐噪声检测和中值滤波相结合的方法，提出一种基于HSI颜色空间噪声检测的彩色图像去噪算法。将图像转换到HSI颜色空间，根据椒盐噪声在S通道具有极大值或极小值的特点判断出可疑椒盐噪声的位置，在H通道、I通道将可疑椒盐噪声分为噪声点和有用信号，对检测出的噪声像素进行中值滤波去噪。结果 采用文中算法去噪后，验证图像主观评价值(Z)为1.30，平均PSNR为37.54，SSIM为0.99，Entropy为7.31，在主客观评价上优于现在常用算法。结论 文中提出算法可以为彩色图像椒盐噪声的去噪提供理论基础，具有一定的实际应用价值。