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传感技术论文总结

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参考下面几篇,参考资料上还有很多,每天下午3点到5可以下载全文,可以去找找:【题名】:超声波测距仪的设计【摘要】:介绍了利用微处理机控制单元(MCU microprocessor control unit)控制的超声测距仪的原理;由MCU控制时间计数,计算超声波自发射至接收的往返时间,从而得到实测距离,给出了系统构成、电路原理及程序设计。并且在数据处理中采用了温度补偿和修正量的调整,此系统具有易控制、工作可靠、测距准确度高和流程清晰等优点。【题名】:超声波测距仪的研究【摘要】:介绍了超声波测距仪的基本原理、硬件系统、软件设计,给出了实验结果,分析了超声波测距误差的主要来源,实验表明,测距精度已能满足工程上的要求。【题名】:超声波测距仪的研制【摘要】:主要介绍微电脑超声测距仪的工作原理。系统由AT89C205l单片机、超声波发射电路、超声波接收放大电路、环境温度采集电路及显示电路组成。该超声波测距仪具有集成度高、反应速度快、测量精度高、性能价格比高等特点。【题名】:超声波测距仪电路及程序设计【摘要】:通过单片机控制时间计数,计算超声波自发射至接收往返的时间与声速的乘积,得到测量的距离,并进行了温度补偿和对时间计算过程中误差的修正。

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去幸福校园网站看看,那的论文很多随着科学技术的快速发展,超声波将在传感器中的应用越来越广。但就目前技术水平来说,人们可以具体利用的传感技术还十分有限,因此,这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来,超声波传感器作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间,它将朝着更加高定位高精度的方向发展,以满足日益发展的社会需求,如声纳的发展趋势基本为:研制具有更高定位精度的被动测距声纳,以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要;继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳,实现超远程的被动探测和识别;研制更适合于浅海工作的潜艇声纳,特别是解决浅海水中目标识别问题;大力降低潜艇自噪声,改善潜艇声纳的工作环境。无庸置疑,未来的超声波传感器将与自动化智能化接轨,与其他的传感器集成和融合,形成多传感器。随着传感器的技术进步,传感器将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能,最终发展到具有创造力。在新的世纪里,面貌一新的传感器将发挥更大的作用。

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本项研究受国家杰出青年科学基金项目(40225006)和国家教育部重点项目(01086)资助。施斌 丁勇 索文斌 高俊启(南京大学光电传感工程监测中心,江苏南京,210093)【摘要】分布式光纤传感技术,如布里渊散射光时域反射测量技术(简称BOTDR),是国际上近几年才发展成熟的一项尖端技术,应用非常广泛。本文着重介绍 BOTDR分布式光纤传感技术在隧道、基坑和路面等3个方面的应用。在工程监测过程中积累起来的大量监测数据表明,BOTDR分布式光纤传感技术,是一种全新而可靠的监测方法,它在工程实践中的应用为工程监测提供了一种新的思路,因而必将拥有一个广阔的发展前景。【关键词】BOTDR 光纤传感 工程监测 应变1 引言随着人们对工程安全要求的日益提高,近年来,一批新式的传感监测技术得到发展,它们不是对传统传感监测技术简单地加以改良,而是从根本上改变了传感原理,从而提供了全新的监测方法和思路。其中,尤以 BOTDR分布式光纤传感技术为世人所瞩目,它利用普通的通讯光纤,以类似于神经系统的方式,植入建筑物体内,获得全面的应变和温度信息。该技术已成为日本、加拿大、瑞士、法国及美国等发达国家竞相研发的课题。这一技术在我国尚处于发展阶段,目前已在一些隧道工程监测中得到成功应用,并逐步向其他工程领域扩展。南京大学光电传感工程监测中心在南京大学985工程项目和国家教育部重点项目的支持下,建成了我国第一个针对大型基础工程的BOTDR分布式光纤应变监测实验室,开展了一系列的实验研究,并成功地将这一技术应用到了地下隧道等工程的实际监测中,取得了一批重要成果,为将这一技术全面应用于我国各类大型基础工程和地质工程的质量监测和健康诊断提供了坚实基础。2 BOTDR分布式光纤传感技术的原理布里渊散射同时受应变和温度的影响,当光纤沿线的温度发生变化或者存在轴向应变时,光纤中的背向布里渊散射光的频率将发生漂移,频率的漂移量与光纤应变和温度的变化呈良好的线性关系,因此通过测量光纤中的背向自然布里渊散射光的频率漂移量(vB)就可以得到光纤沿线温度和应变的分布信息。BOTDR的应变测量原理如图1所示。为了得到光纤沿线的应变分布,BOTDR需要得到光纤沿线的布里渊散射光谱,也就是要得到光纤沿线的vB分布。BOTDR的测量原理与OTDR(Optical Time-Domain Reflectometer)技术很相似,脉冲光以一定的频率自光纤的一端入射,入射的脉冲光与光纤中的声学声子发生相互作用后产生布里渊散射,其中的背向布里渊散射光沿光纤原路返回到脉冲光的入射端,进入 BOT-DR的受光部和信号处理单元,经过一系列复杂的信号处理可以得到光纤沿线的布里渊背散光的功率分布,如图1中(b)所示。发生散射的位置至脉冲光的入射端,即至 BOTDR的距离 Z可以通过式(1)计算得到。之后按照上述的方法按一定间隔改变入射光的频率反复测量,就可以获得光纤上每个采样点的布里渊散射光的频谱图。图1 BOTDR的应变测量原理图如图1中(c)所示,理论上布里渊背散光谱为洛仑滋形,其峰值功率所对应的频率即是布里渊频移 vB。如果光纤受到轴向拉伸,拉伸段光纤的布里渊频移就要发生改变,通过频移的变化量与光纤的应变之间的线性关系就可以得到应变量。式中:c—真空中的光速;地质灾害调查与监测技术方法论文集n——光纤的折射率;T—发出的脉冲光与接收到的散射光的时间间隔。目前国际上最先进的BOTDR监测设备以日本 NTT公司最新研制开发的最新一代 AQ8603型BOTDR光纤应变分析仪为代表。表1为AQ8603的主要技术性能指标。表1 AQ8603光纤应变分析仪的主要技术性能指标3 隧道安全监测BOTDR分布式光纤传感技术在隧道方面的应用,目前已经在国内日渐成熟。我们在几条隧道变形监测系统的建设过程中,已形成了一整套的成功经验,为该技术在岩土和地质工程安全监测中的推广提供了坚实的技术基础。1 光纤铺设为了使光纤精确地反映被测构筑物的应变状态,必须将之与构筑物紧密相连,铺设在结构物上。铺设的好坏,直接关系到监测的实际效果,因而在工程应用中,有着十分重要的意义。根据光纤监测系统的设计原则,结合工程实际情况以及AQ8603应力分布式光纤传感器的特点,基本有以下两种铺设方法:全面接着式铺设和定点接着式铺设,如图2所示。图2 全面接着和定点接着1 全面接着式铺设分别沿隧道纵深方向和横断面按全面接着方式布设传感光纤。沿纵深方向布设的传感光纤用于监测隧道纵向的整体变形情况,而沿横断面布设的光纤则是用于监测隧道横向的变形情况。全面接着式铺设的特点是可以全程监测隧道的健康状况,监测对象为隧道整体,监测结果为隧道整体的变形情况。此种接着方式应用特定的铺设工艺,使用实验测定的效果优良的混合胶粘剂(以环氧树脂为主),将传感光纤按照设计线路粘着在混凝土的表面,并在传感光纤的末段接驳光缆,将监测信号传送至隧道监控中心。2 定点接着式铺设此种接着方式的特点是重点监测变形缝、应力集中区等潜在(或假定)变形处的变形情况。监测对象为变形缝等潜在(或假定)变形处,监测结果为变形缝等潜在(或假定)变形处的应力应变特征。此种接着方式的铺设方法大体等同于全面接着式铺设方式,所不同的是在设计施工面上选择一些特殊点进行粘着,即将光纤每隔1m至5m确定一个固定点,粘贴在混凝土墙面上,以此来检测隧道局部接缝处的变形(见图3)。在某些特点地点,根据实际情况,选择在特定的线路上在特定的位置安装接缝传感器,以监测变形缝的变形情况(见图4)。图3 隧道接缝布线示意图2 变形计算由于引起隧道变形的原因比较复杂,有温度造成的构筑物热胀冷缩的整体变形,也有不同方向裂缝开裂和错动引起的局部变形,因此,将 BOTDR所测到的隧道的应变转换到变形,有时比较困难。因此比较可行的解决方法一是要合理地布置光纤监测网,分别监测隧道的整体应变和局部应变及其方向,结合变形特点,计算出构筑物的整体变形与局部变形;二是要采用相应的计算方法,将光纤的应变换算为隧道的变形。图4 接缝传感器示意图例如,对于均匀应变,可以由下式计算变形:地质灾害调查与监测技术方法论文集式中:ε为应变,d为应变段长度,δ为变形。对于不均匀变形,可以采用按一定间距定点接着的方式铺设光纤,两个粘结点间的应变近似地认为是均匀应变,按上式同样可以得到光纤沿线的不均匀变形。如果隧道发生整体的不均匀沉降,可以按照挠度的计算方法(见式(3)近似计算它的沉降变形量:地质灾害调查与监测技术方法论文集式中:ε1、ε2分别为铺设在构筑物顶部和底部的两条光纤的应变,d为两条光纤的间距。此外,结合数值模拟技术也可以实现变形的计算。可以将光纤的应变作为数值计算的边界条件或者已知条件,通过有限元或有限差分等计算方法,得到构筑物不同部位的各种变形。总之,从隧道的应变转换到变形的计算常常比较复杂,但是只要通过合理地布置光纤监测网,采用正确的计算方法,隧道变形的计算是可以得到满意的结果。4 基坑变形监测基坑变形监测是岩土工程领域的基本问题之一,基坑稳定性的重要性不言而喻。近半年来,课题组通过大量的室内外试验研究,将 BOTDR技术成功地应用到了南京市的几个深大基坑工程中,取得了一些十分有价值的成果。众所周知,基坑变形原因复杂、类型繁多,但总体来说,主要是由基坑开挖引起的坑体水平位移问题和基底隆起问题。传统的监测方式,如土压力盒、测斜管等,由于自身传感方式的限制,往往有精度不高、抗腐蚀性差、损耗较大、浪费人力等缺点。课题组通过研究,成功地研制了一种具有专利技术的基于BOTDR技术的基坑位移监测分布式光纤传感系统(分布式光纤传感智能测斜管)。图5 基坑位移监测分布式光纤传感系统如图5所示,利用传统的测斜管器件与先进的BOTDR技术相结合,开发出上述传感器。应用传统的测斜管器件的目的在于:①经传统方法验证,测斜管能够较理想地反映土体变形,是一种良好的材料;②测斜管自身带有卡槽,免去了人工开槽的工作;③该材料是常用的基坑监测材料,方便易得,比较经济;④应用与传统监测方式一致的材料,方便对新、旧技术进行类比。该系统的构成,简言之是将光纤按照一定的施工工艺,用经室内外试验和工程实践验证过的特殊的胶黏着在测斜管上,构成传感系统,我们称之为分布式光纤传感智能测斜管。该传感器具有分布式光纤传感器的一切优点,并可进行准实时监测。应用BOTDR技术的分布式光纤传感器所得到的监测结果,是沿光纤传感器的轴向物理信息(应变、温度等),因此,如何获得沿光纤传感器分布的基坑水平变形量,也就成了问题的核心。经过研究,应用计算挠度的方法来近似计算基坑的水平变形量。由材料力学相关知识可知,沿线各点的挠度可利用下式计算。地质灾害调查与监测技术方法论文集式中:εx为所求点的光纤实测应变,其值为沿测斜管两侧的两条光纤的应变差;d为粘贴在测斜管两侧的光纤之间的距离;积分起点为深部某无应变点,v(x)为各点的挠度,可以近似地认为是基坑的水平变形量。5 连续配筋混凝土路面检测连续配筋混凝土路面(CRCP)是全部省略接缝的连续混凝土板,是为了减轻因接缝而引起的振动与噪音,或为改善平整度、提高行车舒适性而使用的路面。对于这种高性能的路面结构形式,其钢筋应力状态、混凝土应力状态和路面的裂缝分布是反映该路面使用性能的主要因素[9]。将 BOTDR这项优秀的无损检测技术应用于监测 CRCP路面钢筋、混凝土应力和路面裂缝,具有重要意义。图6为BOTDR分布式光纤传感系统在连续配筋混凝土路面中的布置图。路面纵向钢筋共有11根。在其中9根钢筋上布设了传感光纤,温度补偿光纤4根,应变传感光纤5根,沿中心对称铺设。图7为浇注混凝土开始5天内BOTDR检测的板表面混凝土应变变化。从图上可以清楚看出沿路面纵向表面混凝土应变分布情况,而且可以根据最大拉应变的位置预测出路面可能产生裂缝的位置。如图中79m处最有可能出现裂缝。图6 光纤传感系统布置图7 板表面混凝土应变分布图8为浇注混凝土开始5天内 BOTDR检测的钢筋应变变化。从图上可以清楚看出沿路面纵向钢筋应变分布情况。在混凝土硬化这段时间里,钢筋应变不是均匀的,通过连续监测钢筋应变,有助于预测路面的使用性能。本实验测试结果表明,BOTDR分布式光纤传感系统能够在线对连续配筋混凝土路面板中的钢筋和混凝土应变进行有效的检测。这说明BOTDR在路面板、桥面板及其他一些类似工程中具有良好的适用性及广阔的应用前景。6 结语分布式光纤传感技术在我国尚处于起步阶段,虽然在隧道、基坑等部分领域取得了一定成功,但仍然有许多研究工作有待进一步开展,这包括两个方面,一是分布式光纤传感监测技术本身的进一步改良;二是要不断地解决在工程监测中的技术问题。可以相信,随着这一技术的不断研发和成熟,越来越多的大型基础工程将采用这一技术进行分布式监控和健康诊断,应用前景十分广阔,无法估量。图8 钢筋应变分布参考文献[1]Horiguchi T,Kurashima T,Tateda MTensile strain dependence of Brillouin frequency shift in silica optical IEEE Photonics Technology Letters,1989,1(5):107~108[2]Ohno H,Naruse H,Kihara M,Shimada A,Industrial applications of the BOTDR optical fiber strain Optical Fiber Technology,2001,7(1):45~64[3]Wu Z S,Takahashi T,Kino H and Hiramatsu K,Crack Measurement of Concrete Structures with Optic Fiber SProceedings of the Japan Concrete Institute,2000,22(1):409~414[4]Wu Z S,Takahashi T and Sudo K,An experimental investigation on continuous strain and crack ing with fiber optic Concrete Research and Technology,2002,13(2):139~148[5]Li C et al,Distributed optical fiber bi-directional strain sensor for gas trunk Optics and Lasers in Engineering,2001,(36):41~47[6]Uchiyama H,Sakairi Y,Nozaki T,An Optical Fiber Strain Distribution Measurement Instrument Using the New Detection MANDO Technical Bulletin,2002,(10):52~60[7]黄民双,陈伟民,黄尚廉基于Brillouin散射的分布式光纤拉伸应变传感器的理论分析光电工程,1995,22(4):11~36[8]查旭东,张起森,李宇峙,苏清贵,黄庆高速公路连续配筋混凝土路面施工技术研究中外公路,2003,23(1):1~4[9]谢军,查旭东编译连续配筋混凝土路面设计指南国外公路,2000,20(5):4~6[10]施斌等BOTDR应变监测技术应用在大型基础工程健康诊断中的可行性研究岩石力学与工程学报V22,N12,2003[11]Shi Bin et al,A Study on the application of BOTDR in the deformation monitoring for tunnel engineering,Structural Health Monitoring and Intelligent Infrastructure,AABalkema Publishers, 2003:1025~1030[12]徐洪钟,施斌,张丹,丁勇,崔何亮,吴智深基于小波分析的BOTDR光纤传感器信号处理方法光电子激光,2003(7)[13]HZXu,BShi,Dan Zhang,Yong Ding,Heliang Cui,Data processing in botdr distributed strain measurement based on wavelet analysis,Structural Health Monitoring and Intelligent Infrastruc ture,AABalkema Publishers,2003:345~349[14]张巍,吕志涛光纤传感器用于桥梁监测公路交通科技,2003,20(3):91~95[15]张丹,施斌,吴智深,徐洪钟,丁勇,崔何亮BOTDR分布式光纤传感器及其在结构健康监测中的应用土木工程学报,2003,36(11):83~87[16]Dan Zhang,Bin Shi,Hongzhong Xu,Yong Ding,Heliang Cui&Junqi Gao,Application of BOTDR into structural bending monitoring,Structural Health Monitoring and Intelligent Infrastructure,AABalkema Publishers,2003:271~276[17]Dan ZHANG,Bin SHI,Junqi GAO,Hongzhong XU,The recognition and location of cracks in RC T-beam structures using BOTDR-based distributed optical fiber sensor,SPIE,2004[18]张丹,施斌,徐洪钟,高俊启,朱虹BOTDR用于钢筋混凝土 T型梁变形监测的试验研究东南大学学报(待刊)[19]丁勇,施斌,吴智深岩土工程监测中的光纤传感器第四届全国岩土工程大会会议论文集2003:283~291[20]Ding,Y,Shi,B,Cui,HL,Gao,JQ,&Chen,BThe stability of optical fiber as strain sensor under invariable Structural Health Monitoring and Intelligent Infrastructure,AABalkema Publishers,2003:267~270

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生物传感器的研究现状及应用摘要:简述了生物传感器尤其是微生物传感器近年来在发酵工业及环境监测领域中的研究与应用,对其发展前景及市场化作了预测及展望。生物电极是以固定化生物体组成作为分子识别元件的敏感材料,与氧电极、膜电极和燃料电极等构成生物传感器,在发酵工业、环境监测、食品监测、临床医学等方面得到广泛的应用。生物传感器专一性好、易操作、设备简单、测量快速准确、适用范围广。随着固定化技术的发展,生物传感器在市场上具有极强的竞争力。 关键词:生物传感器;发酵工业;环境监测。中图分类号:3 文献标识码:a 文章编号:1006-883x(2002)10-0001-06一、 引言 从1962年,clark和lyons最先提出生物传感器的设想距今已有40 年。生物传感器在发酵工艺、环境监测、食品工程、临床医学、军事及军事医学等方面得到了深度重视和广泛应用。在最初15年里,生物传感器主要是以研制酶电极制作的生物传感器为主,但是由于酶的价格昂贵并不够稳定,因此以酶作为敏感材料的传感器,其应用受到一定的限制。近些年来,微生物固定化技术的不断发展,产生了微生物电极。微生物电极以微生物活体作为分子识别元件,与酶电极相比有其独到之处。它可以克服价格昂贵、提取困难及不稳定等弱点。此外,还可以同时利用微生物体内的辅酶处理复杂反应。而目前,光纤生物传感器的应用也越来越广泛。而且随着聚合酶链式反应技术(pcr)的发展,应用pcr的dna生物传感器也越来越多。二、 研究现状及主要应用领域 1、 发酵工业各种生物传感器中,微生物传感器最适合发酵工业的测定。因为发酵过程中常存在对酶的干扰物质,并且发酵液往往不是清澈透明的,不适用于光谱等方法测定。而应用微生物传感器则极有可能消除干扰,并且不受发酵液混浊程度的限制。同时,由于发酵工业是大规模的生产,微生物传感器其成本低设备简单的特点使其具有极大的优势。(1) 原材料及代谢产物的测定微生物传感器可用于原材料如糖蜜、乙酸等的测定,代谢产物如头孢霉素、谷氨酸、甲酸、甲烷、醇类、青霉素、乳酸等的测定。测量的原理基本上都是用适合的微生物电极与氧电极组成,利用微生物的同化作用耗氧,通过测量氧电极电流的变化量来测量氧气的减少量,从而达到测量底物浓度的目的。在各种原材料中葡萄糖的测定对过程控制尤其重要,用荧光假单胞菌(psoudomonas fluorescens)代谢消耗葡萄糖的作用,通过氧电极进行检测,可以估计葡萄糖的浓度。这种微生物电极和葡萄糖酶电极型相比,测定结果是类似的,而微生物电极灵敏度高,重复实用性好,而且不必使用昂贵的葡萄糖酶。当乙酸用作碳源进行微生物培养时,乙酸含量高于某一浓度会抑制微生物的生长,因此需要在线测定。用固定化酵母(trichosporon brassicae),透气膜和氧电极组成的微生物传感器可以测定乙酸的浓度。此外,还有用大肠杆菌(li)组合二氧化碳气敏电极,可以构成测定谷氨酸的微生物传感器,将柠檬酸杆菌完整细胞固定化在胶原蛋白膜内,由细菌―胶原蛋白膜反应器和组合式玻璃电极构成的微生物传感器可应用于发酵液中头孢酶素的测定等等。(2) 微生物细胞总数的测定在发酵控制方面,一直需要直接测定细胞数目的简单而连续的方法。人们发现在阳极表面,细菌可以直接被氧化并产生电流。这种电化学系统已应用于细胞数目的测定,其结果与传统的菌斑计数法测细胞数是相同的[1]。(3) 代谢试验的鉴定传统的微生物代谢类型的鉴定都是根据微生物在某种培养基上的生长情况进行的。这些实验方法需要较长的培养时间和专门的技术。微生物对底物的同化作用可以通过其呼吸活性进行测定。用氧电极可以直接测量微生物的呼吸活性。因此,可以用微生物传感器来测定微生物的代谢特征。这个系统已用于微生物的简单鉴定、微生物培养基的选择、微生物酶活性的测定、废水中可被生物降解的物质估计、用于废水处理的微生物选择、活性污泥的同化作用试验、生物降解物的确定、微生物的保存方法选择等[2]。2、 环境监测(1) 生化需氧量的测定生化需氧量(biochemical oxygen demand ?bod)的测定是监测水体被有机物污染状况的最常用指标。常规的bod测定需要5天的培养期,操作复杂、重复性差、耗时耗力、干扰性大,不宜现场监测,所以迫切需要一种操作简单、快速准确、自动化程度高、适用广的新方法来测定。目前,有研究人员分离了两种新的酵母菌种spt1和spt2,并将其固定在玻璃碳极上以构成微生物传感器用于测量bod,其重复性在±10%以内。将该传感器用于测量纸浆厂污水中bod的测定,其测量最小值可达2 mg/l,所用时间为5min[3]。还有一种新的微生物传感器,用耐高渗透压的酵母菌种作为敏感材料,在高渗透压下可以正常工作。并且其菌株可长期干燥保存,浸泡后即恢复活性,为海水中bod的测定提供了快捷简便的方法[4]。 除了微生物传感器,还有一种光纤生物传感器已经研制出来用于测定河水中较低的bod值。该传感器的反应时间是15min,最适工作条件为30°c,ph=7。这个传感器系统几乎不受氯离子的影响(在1000mg/l范围内),并且不被重金属(fe3+、cu2+、mn2+、cr3+、zn2+)所影响。该传感器已经应用于河水bod的测定,并且获得了较好的结果[4]。现在有一种将bod生物传感器经过光处理(即以tio2作为半导体,用6 w灯照射约4min)后,灵敏度大大提高,很适用于河水中较低bod的测量[5]。同时,一种紧凑的光学生物传感器已经发展出来用于同时测量多重样品的bod值。它使用三对发光二极管和硅光电二极管,假单胞细菌(pseudomonas fluorescens)用光致交联的树脂固定在反应器的底层,该测量方法既迅速又简便,在4℃下可使用六周,已经用于工厂废水处理的过程中[5]。(2) 各种污染物的测定常用的重要污染指标有氨、亚硝酸盐、硫化物、磷酸盐、致癌物质与致变物质、重金属离子、酚类化合物、表面活性剂等物质的浓度。目前已经研制出了多种测量各类污染物的生物传感器并已投入实际应用中了。测量氨和硝酸盐的微生物传感器,多是用从废水处理装置中分离出来的硝化细菌和氧电极组合构成。目前有一种微生物传感器可以在黑暗和有光的条件下测量硝酸盐和亚硝酸盐(nox-),它在盐环境下的测量使得它可以不受其他种类的氮的氧化物的影响。用它对河口的nox-进行了测量,其效果较好[6]。硫化物的测定是用从硫铁矿附近酸性土壤中分离筛选得到的专性、自养、好氧性氧化硫硫杆菌制成的微生物传感器。在ph=5、31℃时一周测量200余次,活性保持不变,两周后活性降低20%。传感器寿命为7天,其设备简单,成本低,操作方便。目前还有用一种光微生物电极测硫化物含量,所用细菌是sp,与氢电极连接构成[7]。最近科学家们在污染区分离出一种能够发荧光的细菌,此种细菌含有荧光基因,在污染源的刺激下能够产生荧光蛋白,从而发出荧光。可以通过遗传工程的方法将这种基因导入合适的细菌内,制成微生物传感器,用于环境监测。现在已经将荧光素酶导入大肠杆菌(li)中,用来检测砷的有毒化合物[8]。水体中酚类和表面活性剂的浓度测定已经有了很大的发展。目前,有9种革兰氏阴性细菌从西西伯利亚石油盆地的土壤中分离出来,以酚作为唯一的碳源和能源。这些菌种可以提高生物传感器的感受器部分的灵敏度。它对酚的监测极限为5 ´10-9mol。该传感器工作的最适条件为:ph=4、35℃,连续工作时间为30h[9]。还有一种假单胞菌属(pseudomonas rathonis)制成的测量表面活性剂浓度的电流型生物传感器,将微生物细胞固定在凝胶(琼脂、琼脂糖和海藻酸钙盐)和聚乙醇膜上,可以用层析试纸gf/a,或者是谷氨酸醛引起的微生物细胞在凝胶中的交联,长距离的保持它们在高浓度表面活性剂检测中的活性和生长力。该传感器能在测量结束后很快的恢复敏感元件的活性[10]。还有一种电流式生物传感器,用于测定有机磷杀虫剂,使用的是人造酶。利用有机磷杀虫剂水解酶,对硝基酚和二乙基酚的测量极限为100´10-9mol,在40℃只要4min[11]。还有一种新发展起来的磷酸盐生物传感器,使用丙酮酸氧化酶g,与自动系统cl-fia台式电脑结合,可以检测(32~96)´10-9mol的磷酸盐,在25°c下可以使用两周以上,重复性高[12]。最近,有一种新型的微生物传感器,用细菌细胞作为生物组成部分,测定地表水中壬基酚(nonyl-phenol etoxylate --np-80e)的含量。用一个电流型氧电极作传感器,微生物细胞固定在氧电极上的透析膜上,其测量原理是测量毛孢子菌属(trichosporum grablata)细胞的呼吸活性。该生物传感器的反应时间为15~20min,寿命为7~10天(用于连续测定时)。在浓度范围5~0mg/l内,电信号与np-80e浓度呈线性关系,很适合于污染的地表水中分子表面活性剂的检测[13]。除此之外,污水中重金属离子浓度的测定也是不容忽视的。目前已经成功设计了一个完整的,基于固定化微生物和生物体发光测量技术上的重金属离子生物有效性测定的监测和分析系统。将弧菌属细菌(vibrio fischeri)体内的一个操纵子在一个铜诱导启动子的控制下导入产碱杆菌属细菌(alcaligenes eutrophus (ae1239))中,细菌在铜离子的诱导下发光,发光程度与离子浓度成正比。将微生物和光纤一起包埋在聚合物基质中,可以获得灵敏度高、选择性好、测量范围广、储藏稳定性强的生物传感器。目前,这种微生物传感器可以达到最低测量浓度1´10-9mol[14]。还有一种专门测量铜离子的电流型微生物传感器。它用酒酿酵母(saccharomyces cerevisiae)重组菌株作为生物元件,这些菌株带有酒酿酵母cup1基因上的铜离子诱导启动子与大肠杆菌lacz基因的融合体。其工作原理,首先是cup1启动子被cu2+诱导,随后乳糖被用作底物进行测量。如果cu2+存在于溶液中,这些重组体细菌就可以利用乳糖作为碳源,这将导致这些好氧细胞需氧量的改变。该生物传感器可以在浓度范围(5~2)´10-3mol范围内测定cuso4溶液。目前已经将各类金属离子诱导启动子转入大肠杆菌中,使得大肠杆菌会在含有各种金属离子的的溶液中出现发光反应。根据它发光的强度可以测定重金属离子的浓度,其测量范围可以从纳摩尔到微摩尔,所需时间为60~100min[15][16]。用于测量污水中锌浓度的生物传感器也已经研制成功,使用嗜碱性细菌alcaligenes cutrophus,并用于对污水中锌的浓度和生物有效性进行测量,其结果令人满意[17]。估测河口出水流污染情况的海藻传感器是由一种螺旋藻属蓝细菌( cyanobacterium spirlina subsalsa)和一个气敏电极构成的。通过监测光合作用被抑制的程度来估测由于环境污染物的存在而引起水的毒性变化。以标准天然水为介质,对三种主要污染物(重金属、除草剂、氨基甲酸盐杀虫剂)的不同浓度进行了测定,均可监测到它们的有毒反应,重复性和再生性都很高[18]。近来由于聚合酶链式反应技术(pcr)的迅猛发展及其在环境监测方面的广泛应用,不少科学家开始着手于将它与生物传感器技术结合应用。有一种应用pcr技术的dna压电生物传感器,可以测定一种特殊的细菌毒素。将生物素酰化的探针固定在装有链酶抗生素铂金表面的石英晶体上,用1´10-6mol的盐酸可以使循环式测量在同一晶体表面进行。用细菌中提取的dna样品进行同样的杂交反应并由pcr放大,产物为气单胞菌属(aeromonas hydrophila)的一种特殊基因片断。这种压电生物传感器可以鉴别样品中是否含有这种基因,这为从水样中检测是否含带有这种病原的各种气单胞菌提供了可能[19]。还有一种通道生物传感器可以检测浮游植物和水母等生物体产生的腰鞭毛虫神经毒素等毒性物质,目前已经能够测量在一个浮游生物细胞内含有的极微量的psp毒素[20]。dna传感器也在迅速的得到应用,目前有一种小型化dna生物传感器,能将dna识别信号转换为电信号,用于测量水样中隐孢子和其他水源传染体。该传感器着重于改进核酸的识别作用和加强该传感器的特异性和灵敏性,并寻求将杂交信号转化为有用信号的新方法,目前研究工作为识别装置和转换装置的一体化[21]。微藻素是一种从蓝藻细菌引起的水华中产生的细菌肝毒素,一种固定有表面细胞质粒基因组的生物传感器已经制得,用于测量水中微藻素的含量,它直接的测量范围是50~1000 ´10-6g/l[22]。 一种基于酶的抑制性分析的多重生物传感器用于测量毒性物质的设想也已经提出。在这种多重生物传感器中,应用了两种传导器―对ph敏感的电子晶体管和热敏性的薄膜电极,以及三种酶―尿素酶、乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶。该生物传感器的性能已经得到测试,效果较好[23]。除了发酵工业和环境监测,生物传感器还深入的应用于食品工程、临床医学、军事及军事医学等领域,主要用于测量葡萄糖、乙酸、乳酸、乳糖、尿酸、尿素、抗生素、谷氨酸等各种氨基酸,以及各种致癌和致变物质。三、 讨论与展望 美国的harold weetal指出,生物传感器商品化要具备以下几个条件:足够的敏感性和准确性、易操作、价格便宜、易于批量生产、生产过程中进行质量监测。其中,价格便宜决定了传感器在市场上有无竞争力。而在各种生物传感器中,微生物传感器最大的优点就是成本低、操作简便、设备简单,因此其在市场上的前景是十分巨大和诱人的。相比起来,酶生物传感器等的价格就比较昂贵。但微生物传感器也有其自身的缺点,主要的缺点就是选择性不够好,这是由于在微生物细胞中含有多种酶引起的。现已有报道加专门抑制剂以解决微生物电极的选择性问题。除此之外,微生物固定化方法也需要进一步完善,首先要尽可能保证细胞的活性,其次细胞与基础膜结合要牢固,以避免细胞的流失。另外,微生物膜的长期保存问题也待进一步的改进,否则难于实现大规模的商品化。 总之,常用的微生物电极和酶电极在各种应用中各有其优越之处。若容易获得稳定、高活性、低成本的游离酶,则酶电极对使用者来说是最理想的。相反的,若生物催化需经过复杂途径,需要辅酶,或所需酶不宜分离或不稳定时,微生物电极则是更理想的选择。而其他各种形式的生物传感器也在蓬勃发展中,其应用也越来越广泛。随着固定化技术的进一步完善,随着人们对生物体认识的不断深入,生物传感器必将在市场上开辟出一片新的天地。--------------------------------------------------------------------------------参考文献[1]韩树波,郭光美,李新等伏安型细菌总数生物传感器的研究与应用[j]华夏医学,2000,63(2):49-52 [2]蔡豪斌微生物活细胞检测生物传感器的研究[j] 华夏医学,2000,13(3):252-256[3] trosok sp, driscoll bt, luong jht mediated microbial biosensor using a novel yeast strain for wastewater bod measurement[j] applied micreobiology and biotechnology,2001, 56 (3-4): 550-554 [4] 张悦,王建龙,李花子等生物传感器快速测定bod在海洋监测中的应用[j]海洋环境科学,2001,20(1):50-54[5] yoshida n, mcniven sj, yoshida a,a compact optical system for multi-determination of biochemical oxygen demand using disposable strips[j] field analytical chemistry and technology,2001,5 (5): 222-227[6] meyer rl, kjaer t, revsbech use of nox- microsensors to estimate the activity of sediment nitrification and nox- consumption along an estuarine 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enzyme inhibition analysis for determination of different toxic substances[j] talanta,2001, 55 (5): 919-927the recent research and application of biosensorabstract: in this article, the recent research progress and application of biosensors ,especially the micro- biosensors, are reviewed, and the prospect of biosensors development is also biosensors are made up of bioelectrode , using immobile organism as sensitive material for molecule recognition, together with oxygen-electrode, membrane -eletrode and fuel- biosensors are broadly used in zymosis industry, environment monitor, food monitor and clinic fast, accurate, facilitate as biosensors is,there will be an excellent prospect for biosensors in the marketkeywords:biosensor, zymosis -industry, environment-monitor作者简介:何星月:中国科学技术大学生命科学院,合肥230027刘之景,中国科学技术大学天文与应用物理系教授,合肥230026电话:0551―3601895

传感器论文总结3000字

一、选题选题是论文写作关键的第一步,直接关系论文的质量。常言说:“题好文一半”。对于临床护理人员来说,选择论文题目要注意以下几点:(1)要结合学习与工作实际,根据自己所熟悉的专业和研究兴趣,适当选择有理论和实践意义的课题;(2)论文写作选题宜小不宜大,只要在学术的某一领域或某一点上,有自己的一得之见,或成功的经验.或失败的教训,或新的观点和认识,言之有物,读之有益,就可以作为选题;(3)论文写作选题时要查看文献资料,既可了解别人对这个问题的研究达到什么程度,也可以借鉴人家对这个问题的研究成果。需要指出,论文写作选题与论文的标题既有关系又不是一回事。标题是在选题基础上拟定的,是选题的高度概括,但选题及写作不应受标题的限制,有时在写作过程中,选题未变,标题却几经修改变动。二、设计设计是在论文写作选题确定之后,进一步提出问题并计划出解决问题的初步方案,以便使科研和写作顺利进行。护理论文设计应包括以下几方面:(1)专业设计:是根据选题的需要及现有的技术条件所提出的研究方案;(2)统计学设计:是运用卫生统计学的方法所提出的统计学处理方案,这种设计对含有实验对比样本的护理论文的写作尤为重要;(3)写作设计:是为拟定提纲与执笔写作所考虑的初步方案。总之,设计是护理科研和论文写作的蓝图,没有“蓝图”就无法工作。三、实验与观察从事基础或临床护理科学研究与撰写论文,进行必要的动物实验或临床观察是极重要的一步,既是获得客观结果以引出正确结论的基本过程,也是积累论文资料准备写作的重要途径。实验是根据研究目的,利用各种物质手段(实验仪器、动物等),探索客观规律的方法;观察则是为了揭示现象背后的原因及其规律而有意识地对自然现象加以考察。二者的主要作用都在于搜集科学事实,获得科研的感性材料,发展和检验科学理论。二者的区别在于“观察是搜集自然现象所提供的东酉,而实验则是从自然现象中提取它所愿望的东西。”因此,不管进行动物实验还是临床观察,都要详细认真.以各种事实为依据,并在工作中做好各种记录。有些护理论文写作并不一定要进行动物实验或临床观察,如护理管理论文或护理综述等,但必要的社会实践活动仍是不可缺少的,只有将实践中得来的素材上升到理论,才有可能获得有价值的成果。四、资料搜集与处理资料是构成论文写作的基础。在确定选题、进行设计以及必要的观察与实验之后,做好资料的搜集与处理工作,是为论文写作所做的进一步准备。论文写作资料可分为第一手资料与第二手资料两类。前者也称为第一性资料或直接资料,是指作者亲自参与调查、研究或体察到的东西,如在实验或观察中所做的记录等,都属于这类资料;后者也称为第二性资料或间接资料,是指有关专业或专题文献资料,主要靠平时的学习积累。在获得足够资料的基础上,还要进行加工处理,使之系统化和条理化,便于应用。对于论文写作来说,这两类资料都是必不可少的,要恰当地将它们运用到论文写作中去,注意区别主次,特别对于文献资料要在充分消化吸收的基础上适当引用,不要喧宾夺主。对于第一手资料的运用也要做到真实、准确、无误。五、论文写作提纲拟写论文提纲也是论文写作过程中的重要一步,可以说从此进入正式的写作阶段。首先,要对学术论文的基本型(常用格式)有一概括了解,并根据自己掌握的资料考虑论文的构成形式。对于初学论文写作者可以参考杂志上发表的论文类型,做到心中有数;其次,要对掌握的资料做进一步的研究,通盘考虑众多材料的取舍和运用,做到论点突出,论据可靠,论证有力,各部分内容衔接得体。第三,要考虑论文提纲的详略程度。论文提纲可分为粗纲和细纲两种,前者只是提示各部分要点,不涉及材料和论文的展开。对于有经验的论文作者可以采用。但对初学论文写作者来说,最好拟一个比较详细的写作提纲,不但提出论文各部分要点、而且对其中所涉及的材料和材料的详略安排以及各部分之间的相互关系等都有所反映,写作时即可得心应手。六、执笔写作执笔写作标志着科研工作已进入表达成果的阶段。在有了好的选题、丰富的材料和详细的提纲基础上,执笔写作应该是顺利的,但也不可掉以轻心。一篇高质量的学术论文,内容当然要充实,但形式也不可不讲究,文字表达要精炼、确切,语法修辞要合乎规范,句子长短要适度。特别应注意的是,一定要采用医学科技语体,用陈述句表达,减少或避免感叹、抒情等语句以及俗言俚语,也不要在论文的开头或结尾无关联系党政领导及其言论或政治形势。论文写作也和其他文体写作一样,存在着思维的连续性。因此,在写作时要尽量排除各种干扰,使思维活动连续下去,集中精力,力求一气呵成。对于篇幅较长的论文,也要部分一气呵成,中途不要停顿,这样写作效果较好。

传感器 传感器在生活中的应用之十大实例及应用: 楼梯走道:电灯的触摸开关。功能:使在人手或是其他的导电物体的接触下方能通电(这是我自己想的,不知事实是否如此。),此举为节约能源做出巨大贡献。 电饭锅:功能:到达沸腾温度(居里点)即停止加热。在某种材料的硬件支持下,使得具有这种功能,才使得人类做出伟大的进步! 电子天平:功能:无需复杂操作,就能很快称出物体的质量,而且一般来说很精确。这是因为在电子称下安装压力传感器再加上一些电子系统,使得能又快又好的称出质量,一切都得益于传感器的发展。 电子温度计:功能:简单快捷精确测量人体体温。在电子温度计内部加入红外传感器,由于人体在不同温度下发射红外线的强度等因素皆有不同,利用此特点即可使用红外传感器。 mp4上的触摸键:功能:无需原来的机械按压,即可进行操作,使机身的寿命更长久,尤其是“按键”更是长久!原理暂时还不是很清楚,不过可想而知应该是传感器的功劳! 手机的触摸屏:功能:分好几种,有的是点触摸,有的是面触摸,不尽相同,不过原理应该是差不多,只是硬件材料上的支持有所不同,所以出现不同的操作方式,不过说回来还是传感器在发挥作用。 电熨斗:功能:熨烫衣物,使衣物保持整洁。不过在加热中有一个问题需要解决,那就是加热温度的问题,所以另一种温度传感器应运而生,在达到一定温度时,就会出现断电使温度保持在一定的范围内,此举与电饭锅有异曲同工之妙! 汽车称重:功能:在渡口为汽车称重,既是用上此种传感器,压力传感器使得即使是很重的物体也能在短时间内准确称出,此为大型的压力应变片的应用。 自动门:功能:在一些重要场合就会有自动门的身影,当人靠近时就会自动根据情况开关门。这些门上应该是会安装上人体传感器,当有人靠近时,就会有情况发生,所以会自动开门,当然这也是结合了若干电子系统的成果。 厕所小便池:功能:当人靠近时就会现有一股水流出现,当人离开时就会第二次冲水,此举为厕所的节水以及洁净做出了巨大贡献,应该是结合光电传感器以及电子系统的成果。综上:我们可以发现,每一种先进元件在进行应用时,都应该要结合以电子系统,才能发挥作用。

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