第二代测序技术--以Illumina/Solexa Genome Analyzer 为例1.概述 DNA测序（DNA sequencing）作为一种重要的实验技术，在生物学研究中有着广泛的应用。早在DNA双螺旋结构（Watson and Crick,1953)被发现后不久就有人报道过DNA测序技术，但是当时的操作流程复杂，没能形成规模。随后在1977年Sanger发明了具有里程碑意义的末端终止测序法，同年A.M.Maxam和W.Gilbert发明了化学降解法。Sanger法因为既简便又快速，并经过后续的不断改良，成为了迄今为止DNA测序的主流。然而随着科学的发展，传统的Sanger测序已经不能完全满足研究的需要，对模式生物进行基因组重测序以及对一些非模式生物的基因组测序，都需要费用更低、通量更高、速度更快的测序技术，第二代测序技术（Next-generation sequencing)应运而生。第二代测序技术的核心思想是边合成边测序（Sequencing by Synthesis)，即通过捕捉新合成的末端的标记来确定DNA的序列，现有的技术平台主要包括Roche/454 FLX、Illumina/Solexa Genome Analyzer和Applied Biosystems SOLID system。这三个技术平台各有优点，454 FLX的测序片段比较长，高质量的读长（read）能达到400bp；Solexa测序性价比最高，不仅机器的售价比其他两种低，而且运行成本也低，在数据量相同的情况下，成本只有454测序的1/10；SOLID测序的准确度高，原始碱基数据的准确度大于99.94%，而在15X覆盖率时的准确度可以达到99.999%，是目前第二代测序技术中准确度最高的。虽然第二代测序技术的工作一般都由专业的商业公司来完成，但是了解测序原理、操作流程等会对后续的数据分析有很重要的作用，下文将以Illumina/Solexa Genome Analyzer 测序为例，简述第二代测序技术的基本原理、操作流程等方面。2.基本原理 Illumina/Solexa Genome Analyzer测序的基本原理是边合成变测序。在Sanger等测序方法的基础上，通过技术创新，用不同颜色的荧光标记四种不同的dNTP，当DNA聚合酶合成互补链时，每添加一种dNTP就会释放出不同的荧光，根据捕捉的荧光信号并经过特定的计算机软件处理，从而获得待测DNA的序列信息。3.操作流程1）测序文库的构建（Library Construction） 首先准备基因组DNA（虽然测序公司要求样品量要达到200ng，但是Gnome Analyzer系统所需的样品量可低至100ng,能应用在很多样品有限的实验中），然后将DNA随机片段化成几百碱基或更短的小片段，并在两头加上特定的接头（Adaptor）。如果是转录组测序，则文库的构建要相对麻烦些，RNA片段化之后需反转成cDNA，然后加上接头，或者先将RNA反转成cDNA，然后再片段化并加上接头。片段的大小（Insert size）对于后面的数据分析有影响，可根据需要来选择。对于基因组测序来说，通常会选择几种不同的insert size，以便在组装（Assembly）的时候获得更多的信息。2）锚定桥接（Surface Attachment and Bridge Amplification） Solexa测序的反应在叫做flow cell的玻璃管中进行，flow cell又被细分成8个Lane，每个Lane的内表面有无数的被固定的单链接头。上述步骤得到的带接头的DNA 片段变性成单链后与测序通道上的接头引物结合形成桥状结构，以供后续的预扩增使用。3）预扩增（Denaturation and Complete Amplification） 添加未标记的dNTP 和普通Taq 酶进行固相桥式PCR 扩增，单链桥型待测片段被扩增成为双链桥型片段。通过变性，释放出互补的单链，锚定到附近的固相表面。通过不断循环，将会在Flow cell 的固相表面上获得上百万条成簇分布的双链待测片段。4）单碱基延伸测序（Single Base Extension and Sequencing） 在测序的flow cell中加入四种荧光标记的dNTP 、DNA 聚合酶以及接头引物进行扩增，在每一个测序簇延伸互补链时，每加入一个被荧光标记的dNTP就能释放出相对应的荧光，测序仪通过捕获荧光信号，并通过计算机软件将光信号转化为测序峰，从而获得待测片段的序列信息。从荧光信号获取待测片段的序列信息的过程叫做Base Calling，Illumina公司Base Calling所用的软件是Illumina’s Genome Analyzer Sequencing Control Software and Pipeline Analysis Software。读长会受到多个引起信号衰减的因素所影响，如荧光标记的不完全切割。随着读长的增加，错误率也会随之上升。5）数据分析（Data Analyzing） 这一步严格来讲不能算作测序操作流程的一部分，但是只有通过这一步前面的工作才显得有意义。测序得到的原始数据是长度只有几十个碱基的序列，要通过生物信息学工具将这些短的序列组装成长的Contigs甚至是整个基因组的框架，或者把这些序列比对到已有的基因组或者相近物种基因组序列上，并进一步分析得到有生物学意义的结果。（注：图片引自Elaine R. Mardis (2008) Next-Generation DNA Sequencing Methods Annu. Rev. Genomics Hum. Genet. 9:387–402）4.讨论 目前Solexa测序的读长能达到75bp，这个大小比传统的Sanger测序要短得多，也比Applied Biosystems 公司的SOLID测序要短，但是Solexa测序的优势是能够获得海量的数据，并且价格低廉，按相同的数据量来算，Solexa测序要比其他测序技术便宜很多。75bp的长度肯定是不适合直接用来分析的，测序得到的reads需要拼接之后才能有实际的用途，这就要求有强大的生物信息学分析能力作为支撑。 和传统的测序技术相比，Solexa测序的错误率也相对较高，并且测序错误倾向于分布在read后面的碱基中，如何区分测序错误和真正的DNA多态性也是一个大问题。 尽管新一代测序技术还不尽如人意，但是它还是有着广泛的应用。目前一些模式生物的全基因组重测序、非模式生物的全基因组测序以及一些生物的转录组测序都采用了新一代测序技术，比如说前不久刚发表的熊猫的全基因组(Ruiqian Li et al,2009)测序就是用Solexa测序技术完成的。5.参考文献(1)Elaine R. Mardis (2008) Next-Generation DNA Sequencing Methods Annu. Rev. Genomics Hum. Genet. 9:387–402(2)Jay Shendure, Hanlee Ji (2008) Next-generation DNA sequencing. nature biotechnology 6:1135-1145(3)Stephan C Schuster (2008) Next-generation sequencing transforms today’s biology. Nature Methods 5:16-18(4)Zhou DG, Zhao QG, Fu CG et al (2008) The Next Generation Sequencing and its Effect on the Rice Molecular Design Breeding. Molecular Plant Breeding 6: 619-630
DNA测序技术，又叫基因测序技术。人类基因组这部由A、T、G、C四个字母组成的卷帙浩繁的生命天书如同一座宝库，保藏着几千年来人们迫切想知道的秘密，DNA测序技术就好似“芝麻开门”这样的咒语，是我们打开宝库的金钥匙世界上第一个测定DNA序列的方法是由英国生化学家弗雷德里克·桑格尔发明的。自此DNA测序的速度就一直呈加速态势。2001年人类基因组草图耗资4.37亿美元，耗时13年。到了2007年，第一个完整人类基因组序列图谱的诞生只花费了150万美元，3个月就搞定。2009年1月2日，美国加州太平洋生物科学公司的科学家乔纳斯·考尔拉赫、斯蒂芬·特纳及其研究小组在《科学》杂志上发表论文称，他们将纳米技术与芯片技术相结合，发明了一种新型测序方法，速度是现有技术的3万倍。 Promega公司的SILVER SEQUENCETM DNA测序系统是一种无放射性的序列分析系统，它通过灵敏的银染方法检测凝胶中的条带。银染提供了一种对于放射性或荧光法来说更加快速，廉价的替代方法。测序结果可以在同一天内得到；电泳完成后经90分钟就可读序，这是常规的放射性测序法做不到的。 此外, SILVER SEQUENCETM系统用未修饰的5'OH寡聚核苷酸作为引物，减少了特殊修饰寡聚核苷酸的花费。该系统不需要放射性方法中对同位素的谨慎操作，也不需要荧光法或化学发光技术的昂贵试剂。另外，也不需要象大多数荧光法那样用仪器来检测序列条带。Taq DNA聚合酶在95℃时极强的热稳定性。本系统利用的测序级Taq DNA聚合酶是一种Taq DNA聚合酶的修饰产品，对于双链DNA模板有非常好的效果，具有高度的准确性，能产生均一的条带，且背景低。SILVER SEQUENCETM系统包含被修饰的核苷酸混合物，如7-去氮dGTP(7-deaza dGTP，或dITP)替代dGTP可清除由GC丰富区域所引起的条带压缩现象。退火温度是热循环测序中最重要的因素。高退火温度可减少模板二级结构。提高引物结合模板配对的严谨性。链重退火和模板二级结构则限制了小片断PCR产物(<500bp)得到清楚的序列数据的能力。引物延伸起始于每个循环的退火阶段。在较低温度时，聚合酶可能会遇到坚固的二级结构区域，它可导致聚合酶解离。则在四个电泳道中均有同一相对位置的条带。因为这些原因，应该使用尽可能高的退火温度。对于有牢固二级结构的模板建议使用95℃变性、70℃退火/延伸的循环模式。一般来说，较长的引物及GC含量高的引物能得到较强的信号。实验结果表明，>24mer的GC含量约为50%的引物可得到最佳结果。由于本系统采用热循环装置, 与常规的测序方法相比具有如下几点好处：(1).本方法线性扩增模板DNA产生足够的产物使银染技术能够检测序列条带，测序反应需要0.03-- 2pmol模板DNA, 随模板种类而定。(2). 在每一个变性循环中的高温可以取代对双链DNA(dsDNA)模板的碱变性及乙醇沉淀过程，变性循环也有助于消除由于线性dsDNA模板(如PCR反应产物)快速重退火所引起的问题。(3). 高温聚合酶反应减弱了DNA模板的二级结构，允许聚合酶穿过高度二级结构化的区域。
DNA测序技术已经在基因组研究中得到了广泛的应用，使基因表达的精确度达到数字化,揭示了染色质组蛋白的新功能。全世界二百多位专家学者，在为期四天的会上将交流新近问世的DNA测序技术的最新进展，探讨基因组学和基因测序技术在生命科学研究和生物产业中的更广泛应用。最新研究发现，人类基因组中的大部分DNA都被转录成RNA并大范围地相互重叠，使人类基因组形成一个交织的网络。在这个网络里几乎没有没被使用的DNA序列，基因只是众多的具有功能意义的DNA因子的一种。这些基因组新特性的发现将有力地促进精确、廉价和高通量的基因组技术的研究和开发以加深对基因组结构和功能的探索，使基因组学的研究成果广泛地应用于临床医学和卫生保健。新的DNA测序技术同时还是表观基因组学、比较基因组学，环境基因组学和癌症基因组等计划的主要推动力。
给楼主论文：分子细胞基因组的研究随着结构分析技术的发展，现在已有几千个蛋白质的化学结构和几百个蛋白质的立体结构得到了阐明。70年代末以来，采用测定互补DNA顺序反推蛋白质化学结构的方法，不仅提高了分析效率，而且使一些氨基酸序列分析条件不易得到满足的蛋白质化学结构分析得以实现。发现和鉴定具有新功能的蛋白质，仍是蛋白质研究的内容。例如与基因调控和高级神经活动有关的蛋白质的研究现在很受重视。蛋白质－核酸体系 生物体的遗传特征主要由核酸决定。绝大多数生物的基因都由 DNA构成。简单的病毒，如λ噬菌体的基因组是由 46000个核苷酸按一定顺序组成的一条双股DNA（由于是双股DNA，通常以碱基对计算其长度）。细菌，如大肠杆菌的基因组，含4×106碱基对。人体细胞染色体上所含DNA为3×109碱基对。遗传信息要在子代的生命活动中表现出来，需要通过复制、转录和转译。复制是以亲代 DNA为模板合成子代 DNA分子。转录是根据DNA的核苷酸序列决定一类RNA分子中的核苷酸序列；后者又进一步决定蛋白质分子中氨基酸的序列，就是转译。因为这一类RNA起着信息传递作用，故称信使核糖核酸(mRNA)。由于构成RNA的核苷酸是4种，而蛋白质中却有20种氨基酸，它们的对应关系是由mRNA分子中以一定顺序相连的 3个核苷酸来决定一种氨基酸，这就是三联体遗传密码。基因在表达其性状的过程中贯串着核酸与核酸、核酸与蛋白质的相互作用。DNA复制时，双股螺旋在解旋酶的作用下被拆开，然后DNA聚合酶以亲代DNA链为模板，复制出子代 DNA链。转录是在 RNA聚合酶的催化下完成的。转译的场所核糖核蛋白体是核酸和蛋白质的复合体，根据mRNA的编码，在酶的催化下，把氨基酸连接成完整的肽链。基因表达的调节控制也是通过生物大分子的相互作用而实现的。如大肠杆菌乳糖操纵子上的操纵基因通过与阻遏蛋白的相互作用控制基因的开关。真核细胞染色质所含的非组蛋白在转录的调控中具有特殊作用。正常情况下，真核细胞中仅2～15％基因被表达。这种选择性的转录与转译是细胞分化的基础。蛋白质－脂质体系 生物体内普遍存在的膜结构，统称为生物膜。它包括细胞外周膜和细胞内具有各种特定功能的细胞器膜。从化学组成看，生物膜是由脂质和蛋白质通过非共价键构成的体系。很多膜还含少量糖类，以糖蛋白或糖脂形式存在。高等植物的性状主要由核基因控制，其遗传遵循孟德尔规律。1900年Coorence和Baut等人就已发现影响质体表型的一些突变不符合孟德尔遗传规律；1962年里斯(Ris)和Plont证明植物叶绿体中存在遗传物质DNA。现已证明，植物细胞质中的叶绿体和线粒体都含有自己的DNA及整套的转录和翻译系统，能够合成蛋白质。高等植物的叶绿体和线粒体基因组，多数在有性杂交过程中表现为母性遗传。其机制有两种解释：一是认为雄配子不含有细胞质，因而没有胞质基因；另一种观点是雄配子含有少量的细胞质，其细胞器在受精前即已解体，失去功能。胞质基因组的母性遗传，大大限制了胞质基因的遗传研究，利用有性杂交方法难以知晓当胞质基因处于杂合状态时的遗传和生理效应及其对表型的影响。近年来发展起来的体细胞杂交技术为胞质基因的研究开辟了一条新途径。本文拟对植物体细胞杂交后代胞质基因重组的多样性，创制胞质杂种的可能途径及胞质基因组的传递等问题加以说明。1 植物体细胞杂交后代胞质基因组重组的多样性体细胞杂交时，核基因组、线粒体基因组和叶绿体基因组三者均既可以单亲传递又可以双亲传递，因而可以产生许多有性杂交难以产生的核-质基因组的新组合类型。Kumar等人根据已有的实验结果结合理论推导提出，植物体细胞杂交一代理论上可以产生48种类型，而相应的有性杂交一代只能产生两种类型。48种类型可分为亲型、核杂种和胞质杂种3类。胞质杂种即是具有一个亲本的细胞核和双亲细胞质的植株或愈伤组织，它是研究胞质基因组的好材料。2 创制胞质杂种的方法2．1 “供体-受体”原生质体融合技术 这是目前最为可行的方法，由Zelcer等(1987)提出。其原理基于生理代谢互补，利用高于致死剂量的电离辐射处理供体原生质体使其核解或完全失活，细胞质完整无损；再用碘乙酸或碘乙酚胺处理受体原生质体以使其受到暂时抑制而不分裂，这样双亲原生质体融合后，只有融合体能够实现代谢上的补偿，进行持续分裂，形成愈伤组织或再生植株，这些融合体就是各种各样的胞质杂种。此技术的优点是双亲不需任何选择标记，适用范围广，可行性强，缺点是适宜的辐射剂量难以掌握。2．2 “胞质体-原生质体”融合法 所谓胞质体是指去核后的原生质体。该法由Maliga提出。优点是避免了电离辐射可能产生的不利影响，缺点是制备胞质体尚存在一些技术性的困难。最近Lesney等人提出了一种能够从悬浮系原生质体制备大量胞质体的方法。2．3 其它的可能途径(1)根据双亲原生质体形态上的差异或通过荧光染料标记来机械分离融合体，然后进行微培养。(2)利用分别由核基因组和质基因组编码的抗药性状，通过双重抗性选择获得胞质杂种。(3)原生质体直接摄取外缘细胞器。(4)通过显微注射或电激法实现细胞器转移。3 胞质杂种中双亲胞质基因的传递遗传学3．1 叶绿体基因组 胞质杂种中，叶绿体基因组的传递分为单亲传递和双亲传递两种。单亲传递是指胞质杂种愈伤组织及由之再生的植株只含有亲本之一的叶绿体基因组。这种分离机制目前尚不清楚。关于叶绿体基因组的分离是否随机的问题，由于研究者们采用的试验材料不同得出两种结论：一种是叶绿体基因组的随机分离，这在品种间、种间及属间原生质体融合中都被观察到；另一种是叶绿体基因组的非随机分离(即亲本之一的叶绿体基因组优先保留)，如弗利克(Flick)和埃文(Evens，1982)在烟草的研究中表明，所有的N．nesophila和N．tabacum体细胞杂种都只具有N．nesophila叶绿体基因组，类似的例子很多。双亲传递是指胞质杂种中，同时含有双亲的叶绿体基因组，其在体细胞杂种以后的有性繁殖过程中能够保持稳定，既然双亲叶绿体能够共存，理论上二者就有可能发生重组。事实上，叶绿体基因组重组现象已被观察到，但频率很低。3．2 线粒体基因组 胞质杂种中，线粒体基因组的传递方式是双亲传递，且发生活跃的重组，产生丰富的新类型。然而在分析线粒体基因组重组类型时不可忽视由于离体培养而诱发的线粒体基因组分子内重组(突变)的可能性，因为离体培养过程中不仅使核基因组产生大量变异，而且对于某些植物，也可诱发线粒体基因组发生变异。4 植物胞质基因组控制的重要性状目前已基本阐明的由叶绿体基因组编码的性状主要是一些抗药性状。如：链霉素抗性、林肯霉素抗性等。在与线粒体基因组有关的性状中，研究最多的是胞质型雄性不育性状。许多学者在不同植物上研究发现，雄性不育系与其同型保持系之间在线粒体DNA内切图谱或其编码的蛋白上存在明显差异。如在玉米上已发现T型雄性不育植株的线粒体基因组发生了多至7次重组，且主要发生于26s rRAN基因附近，产生一个嵌合基因，因此导致转录时阅读框架发生了改变，如果这个嵌合基因发生了缺失或小段插入，则阅读框架恢复正常，育性也随之恢复。总之，植物体细胞杂交是胞质基因组及其所控制性状研究的有效途径，关于胞质性状的研究对于某些植物已从分子水平上深入到了与雄性不育相关的特异线粒体DNA片段及相应的特殊蛋白，但仍有许多问题有待深入研究。这些问题的阐明将会使得从分子水平上改良雄性不育性状成为可能。
分子生物学技术在国内防制虫媒传染病领域的应用【摘要】本文综述了国内近年来,分子生物学技术在虫媒病中蚊媒传染病防制的应用情况,以期为蚊媒传染病的防制、应对突发公共卫生事件中蚊媒传染病的发生提供参考.【关键词】分子生物学技术;虫媒;传染病虫媒病是由节肢动物携带病原体传播的一组疾病.1992年在国际虫媒病毒中心登记的已达535种,其中128种对人有致病性[1].我国法定报告的传染病中,虫媒病占13种,蚊虫作为媒介,除了传播病毒性疾病外,还可传播寄生虫病.这类疾病大都属于自然疫源性疾病,有一定的地域性和时间性,发病率低、死亡率高,主要通过媒介的控制进行防制[2].近年来,随着分子生物学技术的研究和发展,在医学领域的应用日趋广泛,并取得了重大进展,作者就近年来分子生物学技术在蚊媒传染病的诊断和防制等方面的应用综述如下.1常用的分子生物学技术[3]1·1核酸分子杂交技术核酸的分子杂交(molecular hybridization)它是利用核酸分子的碱基互补原则,在特定的条件下,双链解开成两条单链,与异源的DNA或RNA (单链)复性,若异源DNA或RNA之间的某些区域有互补的碱基序列,则在复性时可形成杂交的核酸分子.杂交的双方是待测核酸序列及探针.核酸探针可用放射性核素、生物素或其它活性物质标记.根据其来源和性质可分为cDNA探针、基因组探针、寡核苷酸探针、RNA探针等.分类:根据被测定的对象,分为Southern杂交和Northern杂交;根据所用的方法,分为斑点(dot)杂交、狭槽(slot)杂交和菌落原位杂交;根据环境条件:分为液相杂交和固相杂交.1·2聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)是以拟扩增的DNA分子为模板,以一对分别与模板互补的寡核苷酸片段为引物,在DNA聚合酶的作用下,按照半保留复制的机理沿着模板链延伸直至完成新的DNA合成.通过不断重复这一过程,可以使目的DNA片段得到扩增,同时新合成的DNA片段也可以作为模板,使DNA的合成量呈指数型增长.PCR各种应用模式:兼并引物( degenerate primer)pcr、套式引物(nested primer) pcr、复合pcr (multiplexpcr)、反向pcr ( inverse pcr或reverse pcr)、不对称pcr(asymmetric pcr)、标记pcr ( lp-pcr)和彩色pcr、加端pcr、锚定pcr或固定pcr、玻片pcr、反转录pcr方法检测rna、定量pcr.1·3DNA芯片基因芯片又称DNA芯片(DNA chip)或DNA微阵列(DNA microarray).是采用光导原位合成或显微印刷等方法将大量特定序列的探针分子密集、有序地固定于经过相应处理的载体上,然后加入标记的待测样品,进行多元杂交,通过杂交信号的强弱及分布,来分析目的分子的有无、数量及序列,从而获得受检样品的遗传信.特点:具有通量大,并行性、微量化与自动化等优点,但在实践中其研究成本较高;方法标准化不足;配套软件不够完善.2分子生物学技术在虫媒病诊断的应用2·1疟疾黄炳成等[4]用pBF2 DNA片断,经标记后作探针,从多种疟原虫DNA样本中检出恶性疟原虫.基因芯片在疟原虫的研究内容还有疟原虫新基因发现[5]、转录因子调控网络[6]、疟原虫适应人体宿主机制[7]、疟原虫比较基因组杂交分析[8]、恶性疟原虫抗原变异分子机制[9]以及疟原虫攻击红细胞机制[10]等.2·2丝虫病黄志彪等[11]运用PCR技术检测血液中的班氏丝虫微丝蚴,可检出lOOul阳性血样中的l条班氏丝虫微丝蚴;用于检测班氏丝虫监测点540份血液样本结果均为阴性,镜检血片结果亦为阴性.常规丝虫检测是在夜间采血,有资料显示[12], SsP/PCR扩增系统可用于检测班氏丝虫病患者血样中的循环DNA,能用于周期性或夜间周期性丝虫病的日间血检工作,从根本上改变了丝虫病的诊断、监测和工作方式.2·3登革热病郑夔等[13]应用多重PCR技术快速鉴定4种血清型登革病毒,并在同一反应管中进行多重PCR对登革病毒进行分型鉴定,证实了2004年在广东发生的登革热疫情为I型登革病毒;也有报道应用寡核苷酸芯片技术能同时确认流感和登革热病毒[14].长期受这种疾病困扰的地区将有望通过这种技术的完善,获得有效的治疗和保护.
科学领域中任何一门学科的形成和发展，一般很难准确地说明它是何时、何人创始的。分子生物学的产生和发展，同其它学科一样，经历了漫长而艰辛的过程，逐步走向成熟而迅速发展的道路。 1871年，Lankester就提出，生物不同种属间的化学和分子差异的发现和分析，对确定系统发生的关系，要比总体形态学的比较研究更为重要。后来，随着德国、美国生理化学实验室的建立和生物化学杂志的创办，促进了生物化学的发展。当生物化学深入到研究生物大分子时， 1938年Weaver在写给洛克菲勒基金会的报告中，首次使用了分子生物学(molecular biology)一词。他写道：“在基金会给予支持的研究中，有一系列属于比较新的领域，可称之为分子生物学……”。一年以后，研究蛋白质结构的Astbury使用了这个名词，以后它变得越来越普遍。特别是在1953年，Watson和Crick发表了著名论文“脱氧核糖核酸的结构”以后，DNA双螺旋结构的发现，促进了遗传学、生物化学和生物物理学的结合，推动了分子生物学的形成和迅速发展，使生命科学全面地进入分子水平研究的时代，这是生物科学发展史上的重大里程碑。1956年剑桥医学研究委员会率先建立了分子生物学实验室，1959年创刊了《分子生物学》杂志，1963年成立了欧洲分子生物学国际组织，分子生物学从而成为崭新的独立学科，带动着生命科学迅猛发展，成为现代自然科学研究中的重要领域。 在分子生物学的形成和发展过程中，有许多重大的发现和事件，具体情况如下： 1864年：Hoope-Seyler结晶并命名了血红蛋白。 1869年：Mieseher第一次分离了DNA。 1871年：Lankester首先提出生物不同种属间的化学和分子差异的发现与分析，对确定系统发生的关系，要比总体形态学的比较研究更为重要。 1926年：Sumaer从刀豆的提取物中得到脲酶结晶，并证明此蛋白质结晶有催化活性。同年，Svedberg创建了第一台分析用超高速离心机，并用其测定了血红蛋白的相对分子质量约为6.8X104。 1931年：Pauling发表了他的第一篇关于“化学键特性”的论文，详细说明了共价键联结的规律。后来，又建立了处理生物分子的量子力学理论。 1934年：Bernal和Crowfoot发表了第一张胃蛋白酶晶体的详尽的X-射线衍射图谱。 1941年：Astbury获得了第一张DNA的X-射线衍射图谱。 1944年：Avery提供了在细菌的转化中，携带遗传信息的是DNA，而不是蛋白质的证据。实验证明，使无毒的R型肺炎双球菌转变成致病的S型，DNA是转化的基本要素。8年后，1952年，Hershey和Chase又用同位素示踪技术证明T2噬菌体感染大肠杆菌，主要是核酸进入细菌内，而病毒外壳蛋白留在细胞外。烟草花叶病毒的重建实验证明，病毒蛋白质的特性由RNA决定，即遗传物质是核酸而不是蛋白质。至此，DNA作为遗传物质才被普遍地接受。 1950年：Chargaff以不同来源DNA碱基组成的精确数据推翻了四核苷酸论，提出了Chargaff规则，即DNA的碱基组成有一个共同的规律，胸腺嘧啶的摩尔含量总是等于腺嘌呤的摩尔含量，胞嘧啶的摩尔含量总是等于鸟嘌呤的摩尔含量，即[A]＝[T]和[G]＝[C]。 1951年：Pauling和Corey应用X-射线衍射晶体学理论研究了氨基酸和多肽的精细空间结构，提出了两种有周期规律性的多肽结构学说，即alpha螺旋和B-折叠理论。 1953年：这是开创生命科学新时代的第一年，具有里程碑意义的是Watson和Crick发表了“脱氧核糖核酸的结构”的著名论文，他们在Franklin和Wilkins X-射线衍射研究结果的基础上，推导出DNA双螺旋结构模式，开创了生物科学的新纪元。同年，Sanger历经8年的研究，完成了第一个蛋白质一胰岛素的氨基酸全序列分析。 随后，1954年Gamnow从理论上研究了遗传密码的编码规律；1956年Volkin和Astrachan发现了mRNA(当时尚未用此名)；1958年，Hoagland等发现了tRNA在蛋白质合成中的作用；Meselson和Stahl应用同位素和超离心法证明DNA的半保留复制；Crick提出遗传信息传递的中心法则。 1960年：Marmur和Dory发现了DNA的复性作用，确定了核酸杂交反应的专一性和可靠性；Rich证明DNA-RNA杂交分子与核酸间的信息传递有关，开创了核酸实际应用的先河。与此同时，在蛋白质结构研究方面，Kendrew等得到了肌红蛋白0.2nm分辨率的结构，Perutz等得到了血红蛋白0.55nm分辨率的结构。 1961年：这是分子生物学发展不平凡的一年。Jacob和Monod提出操纵子学说，发表了蛋白质合成中遗传调节机理的论文，此论文被誉为是分子生物学中文笔优美的经典论文之一。同年，Brenner等获得mRNA的证据；Hall和Spiegelman证明T2 DNA和T2专一性RNA的序列互补；Crick等证明了遗传密码的通用性。 1962年：Arber提出第一个证据，证明限制性核酸内切酶的存在，导致以后对该类酶的纯化，并由Nathans和Smith应用于DNA图谱和序列分析。 1965年：Holley等采用重叠法首先测定了酵母丙氨酰-tRNA的一级结构，为广泛、深入地研究tRNA的高级结构奠定了基础。 1967年：Gellert发现了DNA连接酶，该酶将具有相同粘末端或者平末端的DNA片段连接在一起。同年，Philips及其同事确定了溶菌酶0.2nm分辨率的三维结构。 1970年：Temin和Baltimore几乎同时发现了反转录酶，证实了Temin 1964年提出的“前病毒假说”。在劳氏肉瘤病毒(RSV)感染以后，首先产生的是含有RNA病毒基因组全部遗传信息的DNA前病毒，子代病毒的RNA是以前病毒的DNA为模板进行合成的。反转录酶已成为目前分子生物学研究中的一个重要工具。 1972年～1973年：重组DNA时代到来。Berg、Boyer和Cohen等创建了DNA克隆化技术，在体外构建成具有生物学功能的细菌质粒，开创了基因工程新纪元。与此同时，Singer和Nicolson提出生物膜结构的液态镶嵌模型。 1975年：Southern发明了凝胶电泳分离DNA片段的印迹法；Gruustein和Hogness建立了克隆特定基因的新方法；O'Farrell发明了双向电泳分析蛋白质的方法，为分子生物学的深入发展创造了重要的技术条件；Blobel等报导了信号肽。 1976年：Bishop和Varmus发现动物肿瘤病毒的癌基因来源于细胞基因(即原癌基因)。 1977年：Berget等发现了“断裂”基因；Sanger、Maxam和Gilbert创立了“酶法”“化学法”测定DNA序列的方法，标志着分子生物学研究新时代的到来。 1979年：Solomon和Bodmer最先提出至少200个限制性片段长度多态性(RFLP)可作为连接人整个基因组图谱之基础。 1980年：Wigler等通过与某个选择性标志物共感染，从而把非选择性基因导入哺乳动物细胞；Cohen和Boyer获得一项克隆技术的美国专利。 1981年：Cech等发现四膜虫26S rRNA前体的自我剪接作用，随后又证明前体中的居间序列(intervening sequence，IVS)有五种酶的活力。几乎在同时，Altman从纯化的RNase P中，证明催化tRNA前体成熟的催化剂是RNase P中的RNA。具有催化作用RNA(ribozyme)的发现，促进了RNA研究的飞速发展。 1982年：Prusiner等在感染搔痒病的仓鼠脑中发现了朊病毒(prion)。 1983年：Herrera-Estrella等用Ti质粒作为转基因载体转化植物细胞获得成功。 1984年：McGinnis等发现果蝇、非洲爪蟾等同源异形基因中的同源异形盒(homeobox)的核苷酸序列；Schwartz和Cantor发明了脉冲梯度凝胶电泳法；Simons和Kleckner等发现了反义RNA。 1985年：Saiki等发明了聚合酶链式反应(PCR)；Sinsheimer首先提出人类基因组图谱制作计划的设想；Smith等报导了DNA测序中应用荧光标记取代同位素标记的方法；Miller等发现DNA结合蛋白的锌指结构。 1986年：Dryja等发现成视网膜细胞瘤(Rb)基因是一种抑癌基因；Robin等采用X-光晶相学，证实了DNA结合蛋白的螺旋-转角-螺旋结构。 1987年：Mirkin等在酸性溶液的质粒中发现三链DNA；Burke等用酵母人工染色体(YAC)作载体克隆了大片段DNA；Hoffman等确定了Dnchenne肌肉萎缩病灶的蛋白产物是萎缩素(dystrophin)；Hooper等和Kuehn等分别用胚基细胞进行哺乳动物胚的转基因操作，取得重大进展。 1988年：Landsehalz等在对CyC3(细胞色素C基因调节蛋白)、癌基因产物(MyC、V-jun、V-fos)和CBP(CCAAT盒结合蛋白)的研究过程中，发现了结合区亮氨酸序列的周期性，提出DNA结合蛋白的亮氨酸拉链结构模型；同年，Whyfe等证明癌的发生是癌基因的激活和抑癌基因失活的结果。 1989年：Greider等首先在纤毛原生动物中发现了端粒酶(telomerase)是以内源性RNA为模板的反转录酶；Hiatt等首次报导了在植物中亦可产生单克隆抗体。 1990年：人类基因组计划(HGP)全面正式启动；Simpson等发现了对mRNA前体编辑起指导作用的小分子RNA(guide RNA)；Sinclair等在人类Y染色体上发现了新的性别决定基因-SRY基因。 1991年：由欧洲共同体(EC)组织17个国家35个实验室的147位科学家，以手工测序为主要手段，首先完成了第一条完整染色体(酵母3号染色体)的315kb的测序工作；Hake等首次报导在植物中发现含有同源异形盒基因；Blackburn等提出调节聚合序列[通式为(T/A)mGn，m＝124，n＝1~8]的单链DNA可形成分子内或分子间的四螺旋结构，起着稳定染色体的作用。 1993年：Jurnak等在研究果胶酸裂解酶时，发现一种新的蛋白质结构-平行B螺旋(parallel B helix)；Yuan等在哺乳类细胞内发现一种参与调节细胞凋亡并具有剪切作用的蛋白质-IL-1B转换酶(interlukin-1B-convertingenzyme，ICE)。 1994年：日本科学家在((Nature Genetics》上发表了水稻基因组遗传图；Wilson等用3年时间完成了线虫(Celegans)3号染色体连续的2.2Mb的测定，预示着百万碱基规模的DNA序列测定时代的到来。 1995年：Cuenoud等发现了具有酶活性的DNA；Tu等在E.coli中发现了具有转运与信使双功能的RNA-10 Sa RNA。 1996年：Lee等首次报导了酵母转录因子GCN4中的氨基酸片段能自动催化合成自我复制的肽；洪国藩等采用“指纹-锚标”战略构建了高分辨率的水稻基因组物理图谱，DNA片段的长度为120kb；Goffeau等完成了酵母基因组DNA全序列(1.25X10 7bp)的测定。 1997年：Wilmut等首次不经过受精，用成年母羊体细胞的遗传物质，成功地获得克隆羊-多莉(Dolly)；Willard等首次构建了人染色体(HACs)；Salishury等发现DNA一种新的结构形式-四显性组合，这可能是基因交换期间DNA联结的一种方式。 1998年：Renard等用体细胞操作获得克隆牛-Marguerife，再次证明从体细胞可克隆出遗传上完全相同的哺乳动物；GeneBank公布了最新人的“基因图谱98'’，代表了30181条基因定位的信息；Venter对人类基因组计划提出新的战略-全基因组随机测序，毛细管电泳测序仪启动。 从以上所述分子生物学的发展中，可以看出20世纪是以核酸的研究为核心，带动着分子生物学向纵深发展。50年代的双螺旋结构，60年代的操纵子学说，70年代的DNA重组，80年代的PCR技术，90年代的DNA测序都具有里程碑的意义，将生命科学带向一个由宏观到微观再到宏观，由分析到综合的时代。
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激光熔覆技术是20世纪70年代随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术，下面是我整理了激光熔覆技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!
激光熔覆技术的研究进展
介绍了激光熔覆技术的 发展 、 应用 、设备及工艺特点，简述了激光熔覆技术的国内外 研究 现状，指出了激光表面改性技术存在的 问题 ，展望了激光熔覆技术的发展前景。
0引言
激光熔覆技术是20世纪70年代随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术，是指激光表面熔敷技术是在激光束作用下将合金粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化,光束移开后自激冷却形成稀释率极低,与基体材料呈冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体表面耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性等的一种表面强化 方法 [1~3]。如对60#钢进行碳钨激光熔覆后，硬度最高达2200HV以上，耐磨损性能为基体60#钢的20倍左右。在Q235钢表面激光熔覆CoCrSiB合金后，将其耐磨性与火焰喷涂的耐蚀性进行了对比，发现前者的耐蚀性明显高于后者[4]。
激光熔覆技术是一种 经济 效益很高的新技术,它可以在廉价金属基材上制备出高性能的合金表面而不 影响 基体的性质，降低成本,节约贵重稀有金属材料，因此,世界上各 工业 先进国家对激光熔覆技术的研究及应用都非常重视[1-2、5-7]。
1激光熔覆技术的设备及工艺特点
目前 应用于激光熔覆的激光器主要有输出功率为1~10kW的CO2激光器和500W左右的YAG激光器。对于连续CO2激光熔覆,国内外学者已做了大量研究[1]。近年来高功率YAG激光器的研制发展迅速,主要用于有色合金表面改性。据 文献 报道,采用CO2激光进行铝合金激光熔覆,铝合金基体在CO2激光辐照条件下容易变形,甚至塌陷[1]。YAG激光器输出波长为1.06μm,较CO2激光波长小1个数量级,因而更适合此类金属的激光熔覆。
同步注粉式激光表面熔覆处理示意图[8]
激光熔覆按送粉工艺的不同可分为两类:粉末预置法和同步送粉法。两种方法效果相似,同步送粉法具有易实现自动化控制,激光能量吸收率高,无内部气孔,尤其熔覆金属陶瓷,可以显著提高熔覆层的抗开裂性能,使硬质陶瓷相可以在熔覆层内均匀分布等优点。
激光熔覆具有以下特点[2、9]：
( 1) 冷却速度快(高达106 K/s), 属于快速凝固过程,容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相,如非稳相、非晶态等。
( 2)涂层稀释率低(一般小于5%),与基体呈牢固的冶金结合或界面扩散结合，通过对激光工艺参数的调整,可以获得低稀释率的良好涂层,并且涂层成分和稀释度可控;
( 3)热输入和畸变较小, 尤其是采用高功率密度快速熔覆时,变形可降低到零件的装配公差内。
( 4) 粉末选择几乎没有任何限制,特别是在低熔点金属表面熔敷高熔点合金;
(5)熔覆层的厚度范围大,单道送粉一次涂覆厚度在0.2~2.0 mm,
( 6) 能进行选区熔敷,材料消耗少,具有卓越的性能价格比;
( 7) 光束瞄准可以使难以接近的区域熔敷;
( 8) 工艺过程易于实现自动化。
很适合油田常见易损件的磨损修复。
2激光熔覆技术的 发展 现状
激光熔覆技术是—种涉及光、机、电、 计算 机、材料、物理、化学等多门学科的跨学科高新技术。它由上个世纪60年代提出,并于1976年诞生了第一项论述高能激光熔覆的专利。进入80年代,激光熔覆技术得到了迅速的发展,近年来结合CAD技术兴起的快速原型加工技术,为激光熔覆技术又添了新的活力。
目前 已成功开展了在不锈钢、模具钢、可锻铸铁、灰口铸铁、铜合金、钛合金、铝合金及特殊合金表面钴基、镍基、铁基等自熔合金粉末及陶瓷相的激光熔覆。激光熔覆铁基合金粉末适用于要求局部耐磨而且容易变形的零件。镍基合金粉末适用于要求局部耐磨、耐热腐蚀及抗热疲劳的构件。钴基合金粉末适用于要求耐磨、耐蚀及抗热疲劳的零件。陶瓷涂层在高温下有较高的强度,热稳定性好,化学稳定性高,适用于要求耐磨、耐蚀、耐高温和抗氧化性的零件。在滑动磨损、冲击磨损和磨粒磨损严重的条件下,纯的镍基、钴基和铁基合金粉末已经满足不了使用工况的要求,因此在合金表面激光熔覆金属陶瓷复合涂层已经成为国内外学者 研究 的热点,目前已经进行了钢、钛合金及铝合金表面激光熔覆多种陶瓷或金属陶瓷涂层的研究[1、10]。
3激光熔覆存在的 问题
评价激光熔覆层质量的优劣,主要从两个方面来考虑。一是宏观上,考察熔覆道形状、表面不平度、裂纹、气孔及稀释率等;二是微观上,考察是否形成良好的组织,能否提供所要求的性能。此外,还应测定表面熔覆层化学元素的种类和分布,注意 分析 过渡层的情况是否为冶金结合,必要时要进行质量寿命检测。
目前研究工作的重点是熔覆设备的研制与开发、熔池动力学、合金成分的设计、裂纹的形成、扩展和控制 方法 、以及熔覆层与基体之间的结合力等。
目前激光熔敷技术进一步 应用 面临的主要问题是:
① 激光熔覆技术在国内尚未完全实现产业化的主要原因是熔覆层质量的不稳定 性。激光熔覆过程中,加热和冷却的速度极快,最高速度可达1012℃/s。由于熔覆层和基体材料的温度梯度和热膨胀系数的差异,可能在熔覆层中产生多种缺陷,主要包括气孔、裂纹、变形和表面不平度[1]。
② 光熔敷过程的检测和实施自动化控制。
③激光熔覆层的开裂敏感性，仍然是困扰国内外研究者的一个难题，也是工程应用及产业化的障碍[1、11]。目前，虽然已经对裂纹的形成扩进行了研究[1]，但控制方法方面还不成熟。
4 激光熔覆技术的应用和发展前景展望
进入20世纪80 年代以来, 激光熔敷技术得到了迅速的发展, 目前已成为国内外激光表面改性研究的热点。激光熔敷技术具有很大的技术 经济 效益,广泛应用于机械制造与维修、汽车制造、纺织机械、航海[12]与航天和石油化工等领域。
目前激光熔覆技术已经取得一定的成果,正处于逐步走向 工业 化应用的起步阶段。今后的发展前景主要有以下几个方面:
(1)激光熔覆的基础 理论 研究。
(2)熔覆材料的设计与开发。
(3)激光熔覆设备的改进与研制。
(4)理论模型的建立。
(5)激光熔覆的快速成型技术。
(6)熔覆过程控制的自动化。
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激光——人类创造的神奇之光激光的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。意思是“受激辐射的光放大”。激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。它的原理早在 1916 年已被著名的物理学家爱因斯坦发现，但要直到 1958 年激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和生产实践 迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。激光的产生原理：受激辐射基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出的一套全新的理论。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”， 一段激活物质就是一个激光放大器。激光的特点：（一）定向发光普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。（二）亮度极高在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑明显可见。若用功率最强的探照灯照射月球，产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯，人眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，能量密度自然极高。（三）颜色极纯光的颜色由光的波长（或频率）决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳光的波长分布范围约在0.76微米至0.4微米之间，对应的颜色从红色到紫色共7种颜色，所以太阳光谈不上单色性。发射单种颜色光的光源称为单色光源，它发射的光波波长单一。比如氪灯、氦灯、氖灯、氢灯等都是单色光源，只发射某一种颜色的光。单色光源的光波波长虽然单一，但仍有一定的分布范围。如氪灯只发射红光，单色性很好，被誉为单色性之冠，波长分布的范围仍有0.00001纳米，因此氪灯发出的红光，若仔细辨认仍包含有几十种红色。由此可见，光辐射的波长分布区间越窄，单色性越好。激光器输出的光，波长分布范围非常窄，因此颜色极纯。以输出红光的氦氖激光器为例，其光的波长分布范围可以窄到2×10-9纳米，是氪灯发射的红光波长分布范围的万分之二。由此可见，激光器的单色性远远超过任何一种单色光源。（四）能量密度极大光子的能量是用E=hγ来计算的，其中h为普朗克常量，γ为频率。由此可知，频率越高，能量越高。激光频率范围3.846*10^(14)Hz到7.895*10^(14)Hz.激光能量并不算很大，但是它的能量密度很大（因为它的作用范围很小，一般只有一个点），短时间里聚集起大量的能量，用做武器也就可以理解了。目前激光技术及其应用研究内容包括：⑴超快超强激光：超快超强激光主要以飞秒激光的研究与应用为主，作为一种独特的科学研究的工具和手段，飞秒激光的主要应用可以概括为三个方面，即飞秒激光在超快领域内的应用、在超强领域内的应用和在超微细加工中的应用。其中飞秒激光超微细加工是当今世界激光、光电子行业中的一个极为引人注目的前沿研究方向。⑵新型激光器研究：激光测距仪是激光在军事上应用的起点，将其应用到火炮系统，大大提高了火炮射击精度。激光雷达相比于无线电雷达，由于激光发散角小，方向性好，因此其测量精度大幅度提高。由于同样的原因，激光雷达不存在"盲区"，因此尤其适宜于对导弹初始阶段的跟踪测量。但由于大气的影响，激光雷达并不适宜在大范围内搜索，还只能作为无线电雷达的有力补足。⑶激光医疗：激光在医学上的应用分为两大类：激光诊断与激光治疗，前者是以激光作为信息载体，后者则以激光作为能量载体。多年来，激光技术已成为临床治疗的有效手段，也成为发展医学诊断的关键技术。它解决了医学中的许多难题，为医学的发展做出了贡献。现在，在基础研究、新技术开发以及新设备研制和生产等诸多方面都保持持续的、强劲的发展势头。⑷激光化学：激光化学的应用非常广泛。制药工业是第一个得益的领域。应用激光化学技术，不仅能加速药物的合成，而又可把不需要的副产品剔在一旁，使得某些药物变得更安全可靠，价格也可降低一些。又如，利用激光控制半导体，就可改进新的光学开关，从而改进电脑和通信系统。激光化学虽然尚处于起步阶段，但其前景十分光明。目前全球业界公认的发展最快的、应用日趋广泛的最重要的高新技术就是光电技术。而在光电技术中，其基础技术之一就是激光技术。21世纪的激光技术与产业的发展将支撑并推进高速、宽带、海量的光通信以及网络通信，并将引发一场照明技术革命，小巧、可靠、寿命长、节能半导体(LED)将主导市场。光电技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命和进步，激光产品已成为现代武器的"眼睛"和"神经"。激光的研究必将对相关领域进步起到巨大推动作用。
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机器人控制技术论文篇二 智能控制在机器人技术中的应用 摘要：机器人的智能从无到有、从低级到高级，随着科学技术的进步而不断深人发展。计算机技术、 网络技术 、人工智能、新材料和MEMS技术的发展，智能化、网络化、微型化发展趋势凸显出来。本文主要探讨智能控制在机器人技术中的应用。 关键词：智能控制 机器人 技术 1、引言 工业机器人是一个复杂的非线性、强耦合、多变量的动态系统，运行时常具有不确定性，而用现有的机器人动力学模型的先验知识常常难以建立其精确的数学模型，即使建立某种模型，也很复杂、计算量大，不能满足机器人实时控制的要求。智能控制的出现为解决机器人控制中存在的一些问题提供了新的途径。由于智能控制具有整体优化，不依赖对象模型，自学习和自适应等特性，用它解决机器人等复杂控制问题，可以取得良好效果。 2、智能机器人的概述 提起智能机器人，很容易让人联想到人工智能。人工智能有生物学模拟学派、心理学派和行为主义学派三种不同的学派。在20世纪50年代中期，行为主义学派一直占统治地位。行为主义学派的学者们认为人类的大部分知识是不能用数学方法精确描述的，提出了用符号在计算机上表达知识的符号推理系统，即专家系统。专家系统用规则或语义网来表示知识规则。但人类的某些知识并不能用显式规则来描述，因此，专家系统曾一度陷人困境。近年来神经网络技术取得一定突破，使生物模拟学派活跃起来。智能机器人是人工智能研究的载体，但两者之间存在很大的差异。例如，对于智能装配机器人而言，要求它通过视觉系统获取图纸上的装配信息，通过分析，发现并找到所需工件，按正确的装配顺序把工件一一装配上。因此，智能机器人需要具备知识的表达与获取技术，要为装配做出规划。同时，在发现和寻找工件时需要利用模式识别技术，找到图样上的工件。装配是一个复杂的工艺，它可能要采用力与位置的混合控制技术，还可能为机器人的本体装上柔性手腕，才能完成任务，这又是机构学问题。智能机器人涉及的面广，技术要求高，是高新技术的综合体。那么，到底什么是智能机器人呢?到目前为止，国际上对智能机器人仍没有统一的定义。一般认为，智能机器人是具有感知、思维和动作的机器。所谓感知，即指发现、认识和描述外部环境和自身状态的能力。如装配作业，它要能找到和识别所要的工件，需要利用视觉传感器来感知工件。同时，为了接近工件，智能机器人需要在非结构化的环境中，认识瘴碍物并实现避障移动。这些都依赖于智能机器人的感觉系统，即各种各样的传感器。所谓思维，是指机器人自身具有解决问题的能力。比如，装配机器人可以根据设计要求，为一个复杂机器找到零件的装配办法及顺序，指挥执行机构，即动作部分去装配完成这个机器，动作是指机器人具有可以完成作业的机构和驱动装置。因此，智能机器人是一个复杂的软件、硬件的综合体。虽然对智能机器人没有统一的定义，但通过对具体智能机器人的考察，还是有一个感性认识的。 3、智能机器人的体系结构 智能机器人的体系结构主要包括硬件系统和软件系统两 个方面。由于智能机器人的使用目的不同，硬件系统的构成也不尽相同。结构是以人为原型设计的。系统主要包括视觉系统、行走机构、机械手、控制系统和人机接口。如图1所示： 2.1视觉系统 智能机器人利用人工视觉系统来模拟人的眼睛。视觉系统可分为图像获取、图像处理、图像理解3个部分。视觉传感器是将景物的光信号转换成电信号的器件。早期智能机器人使用光导摄像机作为机器人的视觉传感器。近年来，固态视觉传感器，如电荷耦合器件CCD、金属氧化物半导体CMOS器件。同电视摄像机相比，固体视觉传感器体积小、质量轻，因此得到广泛的应用。视觉传感器得到的电信号经过A/D转换成数字信号，即数字图像。单个视觉传感器只能获取平面图像，无法获取深度或距离信息。目前正在研究用双目立体视觉或距离传感.器来获取三维立体视觉信息。但至今还没有一种简单实用的装置。数字图像经过处理，提取特征，然后由图像理解部分识别外界的景物。 2.2行走机构 智能机器人的行走机构有轮式、履带式或爬行式以及类人型的两足式。目前大多数智能机器人.采用轮式、履带式或爬行式行走机构，实现起来简单方便。1987年开始出现两足机器人，随后相继研制了四足、六足机器人。让机器人像人类一样行走，是科学家一直追求的梦想。 2.3机械手 智能机器人可以借用工业机器人的机械手结构。但手的自由度需要增加，而且还要配备触觉、压觉、力觉和滑觉等传感器以便产生柔软、.灵活、可靠的动作，完成复杂作业。 2.4控制系统 智能机器人多传感器信息的融合、运动规划、环境建模、智能推理等需要大量的内存和高速、实时处理能力。现在的冯?诺曼结构作为智能机器人的控制器仍然力不从心。随着光子计算机和并行处理结构的出现，智能机器人的处理能力会更高。机器人会出现更高的钾能。 2.5人机接口 智能机器人的人机接口包括机器人会说、会听以及网络接日、话筒、扬声器、语音合成和识别系统，使机器人能够听懂人类的指令，能与人以自然语言进行交流。机器人还需要具有网络接n，人可以通过网络和通讯技术对机器.人进行控制和操作。 随着智能机器人研究的不断深入、越来越多的各种各样的传感器被使用，信息融合、规划，问题求解，运动学与动力学计算等单元技术不断提高，使智能机器人整体智能能力不断增强，同时也使其系统结构变得复杂。智能机器人是一个多CPU的复杂系统，它必然是分成若干模块或分层递阶结构。在这个结构中，功能如何分解、时间关系如何确定、空间资源如何分配等问题，都是直接影响整个系统智能能力的关键问题。同时为了保证智能系统的扩展，便于技术的更新，要求系统的结构具有一定开放性，从而保证智能能力不断增强，新的或更多传感器可以进入，各种算法可以组合使用口这便使体系结构本身变成了一个要研究解决的复杂问题。智能机器人的体系结构是定义一个智能机器人系统各部分之间相互关系和功能分配，确定一个智能机器人或多个智能机器人系统的信息流通关系和逻辑上的计算结构。对于一个具体的机器人而言，可以说就是这个机器人信息处理和控制系统的总体结构，它不包括这个机器人的机械结构内容。事实上，任何一个机器人都有自己的体系结构。目前，大多数工业机器人的控制系统为两层结构，上层负责运动学计算和人机交互，下层负责对各个关节进行伺服控制。 参考文献： [1]左敏，曾广平. 基于平行进化的机器人智能控制研究[J]. 计算机仿真，2011，08：15-16. [2]陈赜，司匡书. 全自主类人机器人的智能控制系统设计[J]. 伺服控制，2009，02：76-78. [3]康雅微. 移动机器人马达的智能控制[J]. 装备制造技术，2010.08：102-103. 看了“机器人控制技术论文”的人还看： 1. 搬运机器人技术论文 2. 机电控制技术论文 3. 关于机器人的科技论文 4. 工业机器人技术论文范文(2) 5. 机器人科技论文
摘要: 微型机器人是微电子机械系统的一个重要分支, 由于它能进入人类和宏观机器人所不及的狭小空间内作业, 近几十年来受到了广泛的关注。本文首先给出了近年来国内外出现的几种微型机器人, 在分析了其特点和性能的基础上, 讨论了目前微型机器人研究中所遇到的几个关键问题, 并且指出了这些领域未来一段时间内的主要研究和发展方向。 关键词: 微型机器人; 微驱动器 近年来, 采用MEMS 技术的微型卫星、微型飞行 器和进入狭窄空间的微机器人展示了诱人的应用前 景和军民两用的战略意义。因此, 作为微机电系统技 术发展方向之一的基于精密机械加工微机器人技术 研究已成为国际上的一个热点, 这方面的研究不仅有 强大的市场推动, 而且有众多研究机构的参与。以日 本为代表的许多国家在这方面开展了大量研究, 重点 是发展进入工业狭窄空间微机器人、进入人体狭窄空 间医疗微系统和微型工厂。国内在国家自然科学基 金、863 高技术研究发展计划等的资助下, 有清华大 学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、广东工业大 学、上海大学等科研院所针对微型机器人和微操作系 统进行了大量研究, 并分别研制了原理样机。目前国 内对微型机器人的研究主要集中在三个领域[6] : (1) 面向煤气、化工、发电设备细小管道探测的微型机器 人。(2) 针对人体、进入肠道的无创诊疗微型机器 人。(3) 面向复杂机械系统非拆卸检修的微型机器 人。 1 微型机器人的发展和研究状况 根据国内开展微型机器人研究的实际情况, 我们 着重讨论微型管道机器人、无创伤微型医疗机器人和 特殊作业的微型机器人。 111 微型管道机器人 微管道机器人是基于狭小空间内的应用背景提 出的, 其环境特点是在狭小的管状通道或缝隙行走进 行检测, 维修等作业。由于与常规条件下管内作业环 境有明显不同, 其行走方式及结构原理与常规管道机 器人也不同, 因此按照常规技术手段对管道机器人按 比例缩小是不可行的。有鉴于此, 微型管道机器人的 行走方式应另辟蹊径。近年来随着微电子机械技术的 发展和晶体压电效应和超磁致伸缩材料磁- 机耦合 技术应用的发展, 使新型微驱动器的出现和应用成为 现实。微驱动器的研究成果已成为微管道机器人的重 要发展基础[1] 。 日本名古屋大学研制成一种微型管道机器人, 可 用于细小管道的检测, 在生物医学领域的小空间内作 微小工作。这种机器人可以由管道外面的电磁线圈驱 动, 而无须以电缆供电。日本东京工业大学和NEC 公司合作研究的螺旋式管内移动微机器人, 在直径为 Φ2514mm的直管内它的最大运动速度是260mm/ s , 最 大牵引力是12N。法国Anthierens 等人研制出了适用 于Φ16mm的蠕动式机器人, 此种微型机器人的最大 运动速度为5mm/ s , 负载可达20N , 具有很高的运动 精度, 负载大, 但运动速度较慢且结构复杂。 国内的上海大学和上海交通大学都研制出了惯性 冲击式管道微机器人, 上海交通大学的微机器人采用 层叠型压电驱动器驱动; 上海大学的微机器人驱动器 有层叠型和双压电薄膜两种类型[3] 。图1 所示为双压 电薄膜微小管道机器人其运动机理, 该机器人采用双 压电薄膜驱动器, 相对于单压电薄膜, 增大了驱动 力, 提高了承载能力。该机构的最大移动速度可以达 到15mm/ s , 具有前进、后退、上升和下降功能。 112 微型医疗机器人的发展 近几年来, 医疗机器人技术的研究与应用开发进 展很快, 微型医疗机器人是其中最有发展前途的应用 领域, 据日本科学技术政策研究所预测, 到2017 年 医疗领域使用微型机器和机器人的手术将超过全部 医疗手术的一半。因此日本制定了采用“机器人外科 医生”的计划, 并正在开发能在人体血管中穿行、用 于发现并杀死癌细胞的超微型机器人。美国马里兰州 的约翰·霍普金实验室研制出一种“灵巧药丸”, 实际 上是装有微型硅温度计和微型电路的微型检测装置, 吞入体内, 可以将体内的温度信息发给记录器。瑞典 科学家发明了一种大小如英文标点符号的机器人, 未 来可移动单一细胞或捕捉细菌, 进而在人体内进行各 种手术。 国内的的许多科研院所主要开展了无创伤微型 医疗机器人的研究, 取得了一些成果。无损伤医用机 器人主要应用于人体内腔的疾病医疗, 它可以大大减 轻或消除目前临床上使用的各类窥镜、内注射器、内 送药装置等医疗器械给患者带来的严重不适合及痛 苦。中国科学技术大学在国家自然科学基金的资助下 研制出了基于压电陶瓷驱动的多节蛇行游动腹腔手 术术微型机器人, 该机器人将CCD 摄像系统, 手术 器械及智能控制系统分别安装在微型机器人的端部, 通过开在患者腹部的小口, 伸入腹腔进行手术。其特 点是响应速度快, 运动精度高, 作用力与动作范围 大, 每一节可实现两个自由度方向上±60°范围内迅 捷而灵活的动作, 图2 所示的是利用腹腔手术机器人 进行手术的场景[5] 。浙江大学也研制出了无损伤医用 微型机器人的原理样机, 该微型机器人以悬浮方式进 入人体内腔(如肠道, 食道) , 可避免对人体内腔有 机组织造成损伤, 运行速度快, 速度控制方便。 113 特殊作业微型机器人的发展 除了上述提到的微型管道机器人和无创伤微型 医疗机器人以外, 国内外一些科研工作者广泛开展了 进行特殊作业微型机器人的研究。这种微型机器人配 备相应的传感器和作业装置, 在军事和民用方面具有 非常好的发展前景。 美国国家安全实验室制造出了有史以来世界上 最小的机器人, 这部机器人重量不到28g , 体积为 411cm3 , 腿机构为皮带传送装置, 该机器人可以代替 人去完成许多危险的工作。美国海军发明了一种微型 城市搜救机器人, 该机器人曾在2001 年“9111”事 件发生后的世贸废墟搜救现场大显身手。日本三菱电 子公司、松下东京研究所和Sumitomo 电子公司联合研 制出只有蚂蚁大小的微型机器人, 该机器人可以进入 空间非常狭小的环境从事修理工作, 身体两侧有两个 圆形的连接器可以与其他机器人相连接完成一些特殊 的任务。 由于自然界中的生物具有人类无法比拟的某些机 能, 因此近年来利用自然界生物的运动行为和某些机 能进行机器人设计、实现其灵活控制、受到了机器人 学者的广泛重视。国内已有多所高校和科研院所在开 展微型仿生机器人方面的研究。上海交通大学基于仿 生学原理, 利用六套并联平面四连杆机构、微型直流 电动机及相应的减速增扭机构研制出了微型六足仿生 机器人, 体积微小, 具有良好的机动性。该机器人长 30mm, 宽40mm, 高20mm, 重613 克, 其步行速度达 到3mm/ s[2] 。上海大学也进行了一些微型仿生机器人 的研究工作。 2 微型机器人发展中面临的问题 (1) 驱动器的微型化 微驱动器是MEMS 最主要的部件, 从微型机器人 的发展来看, 微驱动技术起着关键作用, 并且是微机 器人水平的标志, 开发耗能低、结构简单、易于微型 化、位移输出和力输出大, 线性控制性能好, 动态响 应快的新型驱动器(高性能压电元件、大扭矩微马 达) 是未来的研究方向。 (2) 能源供给问题 许多执行机构都是通过电能驱动的, 但是对于微 型移动机器人而言, 供应电能的导线会严重影响微型 机器人的运动, 特别是在曲率变化比较大的环境中。 微型机器人发展趋势应是无缆化, 能量、控制信号以 及检测信号应可以无缆发送、传输。微型机器人要真 正实用化, 必须解决无缆微波能源和无缆数据传输技 术, 同时研究开发小尺寸的高容量电池。 (3) 可靠性和安全性 目前许多正在研制和开发的微型机器人是以医 疗、军事以及核电站为应用背景, 在这些十分重要的 应用场合, 机器人工作的可靠性和安全性是设计人员 必须考虑的一个问题, 因此要求机器人能够适应所处 的环境, 并具有故障排除能力[4] 。 (4) 新型的微机构设计理论及精加工技术 微型机器人和常规机器人相比并不是简单的结 构上比例缩小, 其发展在一定程度上和微驱动器和精 加工技术的发展是密切相关的。同时要求设计者在机 构设计理论上进行创新, 研究出适合微型机器人的移 动机构和移动方式。 (5) 高度自治控制系统 微机器人要完成特定的作业, 其自身定位和环境 的识别能力是关键, 开发微视觉系统, 提高微图象处 理速度, 采用神经网络及人工智能等先进的技术来解 决控制系统的高度自治难题是最终实现实用化的关 键。 3 结论 微机器人还处于实验室理论探索时期, 离实用化 还有相当的距离。存在许多关键的技术没有得到解 决, 这些问题的解决过程中同时会带动许多相关学科 的发展。只有当这些问题解决以后, 微型机器人的实 用化才会成为可能。我们要勇于创新, 抓住这个前沿 课题, 将微型机器人技术应用到国民经济建设发展影 响较大的领域。
整改防护林、彻底治雾霾统计学家、数学家王见定教授， 最近就“ 雾霾问题”向国家献策 撕开防护林，救活全北京，救活全中国 与改革开放几乎同时起步的“三北防护林工程”，至今已走过35个年头。此绿化防沙工程被称为：“中国绿色长城”，“生态工程之最”，西起新疆，东至黑龙江，路经13省、市、自治区的559个县，全长近4500公里，死死把境内八大沙漠，四大沙地，和一片黄土高原包围或挡在其以外。虽然工程尚未全部完成，但已初见成效，由西北刮向内地的大风沙基本被挡住，甚至多区域出现了旅游、避暑、休闲的胜地，基本达到了原来防风治沙的目的。但新的问题出现了，那就是改革开放的30多年来，由于经济持续的高速发展的同时，环境保护的相应的政策和配套措施没有跟上，造成了自然环境的严重破坏，危及到人的生存空间。其中雾霾问题是当前重中之重。全民都在谈论雾霾怎么解决。国家在谈，环保学者在谈，老百姓在谈，就是拿不出一个切实可行的办法。其中环保、气候专家（院士、研究员、博士...）一致指出欧美、日本用了20-50年时间，才理顺了本国的大气，中国即使在欧美、日本之后有成功经验可借用，依照目前的经济、科技实力用10年时间治理好那只能是人间奇迹。在他们看来中国在一、二十年内治理好雾霾是不可能的。也就是说中国百姓只能在长期雾霾中煎熬？本人倒有一个良方，不同以上专家、学者的说法，可供政府使用。那就是我们在严格执行减排情况下，同时要借老天之力，不借老天之力是万万不行的。北京的雾霾几乎与刮风高度相关。今天刮大风，雾霾很快消散；大风一停，雾霾接踵而来。如果不靠风，只有大范围的停工、停产、停车...雾霾才会消散，这已成为老百姓的共识。可是长期停工、停产、停车...老百姓吃什么，喝什么，住什么...怎么生存？下面就只能在风上下功夫。王见定教授是一个具有复杂阅历、社会科学、自然科学贯通的学者和实践者，他对我们的国家具有深厚的情感，对于这种现状他不能不闻不问不管。他在仔细考查了相关的资料以后，确认我国现仍属季风国家（尽管大气专家说全球大气变暖）。冬季是来自西伯利亚的寒风，夏季是来自海洋的东南风。哪为什么西伯利亚的寒风，冬天很少见了？仔细考查以后发现，问题只能出现在这又长又宽的防护林上。三北防护林工程，窄的地方有几十公里宽，宽的地方有几百公里。防护林乔灌混杂种植，灌草混杂种植，其中高大的乔木均在二、三十米以上，对地表风有一定的减速作用（成语“树大招风”就是这个道理）。经过这样几十公里、甚至几百公里的乔木的减速，再强劲的西伯利亚风也成了微风，所以近些年来，北京的大风沙天很少见了，华北地区也是这样。现在的方法有了，王见定教授指出：我们只需要把防护林的乔木改种矮小的灌木，强劲的西伯利亚的地表风的减速会变得缓慢，经过防护林的西北风还能达到3-4级的水平。有了常态下的3-4级风，在我们严格遵守减排政策的配合下，就可以使北京、华北地区的空气保持在优良或轻度污染的水平。再有夏季的东南风，由于处在西北、华北、东北部的防护林的改造，也能顺利通过防护林，使北京、华北、东北的雾霾得到相当的扩散。也就是说通过防护林的整改，使得长年的西北风、东南风运行通畅，北京、华北、以至全国严重的雾霾必然得到实质性的改善。这样就为生活在北京、华北、以至全国的老百姓争取到可以持久的生活空间，并在不超过二十年的时间最后彻底战胜雾霾。实施方法及说明：（1）马上开始1000公里的“乔改灌”工作，增加10万工人（工人以当地农民为主）每月工资不低于5000元。(2 )此项工作建议由“中央全面深化改革领导小组”牵头，国家环保局和国家林业局具体操办。（ 3）在“乔改灌”的过程中，适当扩大灌草混种的面积，使得原有的防沙作用还有所加强。（4）在1000公里的“乔改灌”的工作基础上，逐渐将此工作推广到4500公里。（5）大部分乔木已到了过、成熟期（枯死期），现改种为灌木真是天赐良机，改种灌木比乔木成本低的多。改种的灌木、草木以选用当地灌草木为好，它们具有天然的适应性，且成本低。（6）改造的资金由国家财政支出。（鼓励有财力的公司参与捐赠） 参考文献:（1）王见定：《国民经济行业排列的有序化与经济矢量》，第51届国际统计大会论文集，土耳其，1997.（ 2）王见定、李颖伯：《经济矢量的合成和资源的有效配置》，国际社会和经济发展大会论文集，墨西哥，1998.（ 3）王见定：《社会统计学与数理统计学的统一》，前沿科学，2008年第2期、北京，2008.
电除尘是利用高压电源产生的强电场发生电晕放电，使悬浮尘粒在电场力的作用下，将悬浮尘粒从气体中分离出来的技术。下面是我精心推荐的电除尘技术论文，希望你能有所感触!
减排节能电除尘新技术应用研究
【摘要】本文从电除尘器技术发展现状、减排节能电除尘新技术，以及其他技术这三个方面对减排节能电除尘新技术应用研究进行阐述。
【关键词】减排节能;电除尘技术;应用;研究
中图分类号： TE08 文献标识码： A
一、前言
随着科学技术的不断发展，为了更好的进行节能减排，并且减少污染物的排放，节能减排电除尘新技术得到了广泛的应用。
二、电除尘器技术发展现状
我国全面系统地对电除尘器技术进行研究和开发始于上个世纪60年代。在1980以前，我国在国际电除尘器领域还处于非常落后的地位。改革开放以来，我国国民经济持续不断地高速增长，环境保护对国民经济的可持续发展显得愈来愈重要。受市场经济下的利益驱动，国内许多大、中型环保产业对电除尘器进行技术研究和开发方面的投入不断加大，电除尘器的应用得到了长足的发展。国家更是将高效电除尘器技术列入“七五”国家攻关项目。通过对引进技术的消化、吸收和合理借鉴，到上世纪90年代末，我国电除尘器技术水平基本上赶上国际同期先进水平。
进入21世纪以后，我国把“大力推进科学技术进步，加强环境科学研究，积极发展环保产业”作为经济发展的重要相关政策，环保产业进一步得到重视。随着国家对污染控制要求的不断提高，对粉尘排放的要求也大幅提高。电除尘器作为控制大气污染、解决环保与经济发展之间的矛盾的主要设备之一，其应用技术进一步得到飞速发展。
目前，电除尘器已广泛应用于火力发电、钢铁、有色冶金、化工、建材、机械、电子等众多行业。我国作为世界电除尘器大国立足于国际舞台，不仅在数量上，而且在技术水平上都已进入国际先进行列。电除尘器技术从设备本体到计算机控制的高低压电源，以及绝缘配件、振打装置、极板极线等已全部实现国产化，并且已有部分产品出口到30多个国家和地区。
在1980年以前，我国电除尘器的规模绝大多数都在100m2以下，而其行业占有量为有色冶金行业32% ，钢铁行业30% ，建材行业18% ，电力行业8% ，化工行业5% ，轻工行业4% ，其他行业0% 。
随着我国经济的飞速发展，尤其是电力、建材水泥行业的发展达到空前水平，到上世纪90年代中期，电除尘器行业占有量的格局已改变为：电力行业72% ，建材水泥行业17% ，钢铁行业5% ，有色冶金行业3% ，其他行业3% 。目前火力发电行业的电除尘器用量已占全国总量的75% 以上，648m2的电除尘器已在100MW的火电厂中成功运行。在化工行业，由于受国际硫磺价格的影响，从上世纪90年代中期采用硫磺制酸工艺取代硫铁矿制酸工艺的企业急剧上升，使得电除尘器的行业占有量也随之大幅下降，直到近两年才有触底反弹的迹象。
三、减排节能电除尘新技术
1、余热利用提效技术
在火力发电中，由于煤粉变粗、煤的含水量过多等因素很容易造成锅炉排放的烟雾温度过高，很大程度地降低了电除尘器的工作效率。煤烟温度的过高对电除尘器的影响主要表现在：
1)高温烟雾会增加烟气量，同时使得电场的风速增加，造成烟尘经过电除尘器的处理时间变短，降低除尘效率。
2)高温烟雾也会降低电场的击穿电压，增加了气体分子间的间隙，不利于电子与之碰撞，从而造成电离效应增加，降低除尘效率。
3)容易形成反电晕(除尘器极板上高比电阻尘产生的局部放电)，早晨尘粉二次飞扬，降低除尘效率。
2、高频供电技术
火电厂使用的电源主要为工频段在50Hz 的常规电源，而高频电源对电子和微电子等技术的应用，利用波形转换可以满足电除尘电力要求的同时，有很多优点：
1)提高效率。如果给电除尘器使用高频电源，利用高频电源的电气特性以及放电的性能，可以将电除尘的效率提高很多倍，同时还能降低烟气的排放量。
2)节能。同样利用高频电源的一些特性，可以将电除尘的效率因数提高至0.9，更加的节省能源消耗。
3)体积小，使用便捷。普通的电源在制作中由于工艺的局限性，很难在现有的基础上将体积进一步缩小。而高频电源则因使用的变压器与控制系统集成的技术，体积很小，在安装中可以考虑安装在电除尘器的顶部。集成化的特点也决定了其可以使用更少的电缆，也更加节省空间。
4)绿色环保。高频电源采用了三相电源供电的方法，使用起来对整个电网的影响小，其最大的特点还是无缺相的损耗以及无污染，同时在电路的设计中增加了短路、开路、超温保护等功能，完全可以在十分恶劣的条件下使用。
3、三氧化硫调质技术
三氧化硫是火电厂烟气的主要污染物之一，所以在电除尘技术中如果能减少三氧化硫的排放量，或者能进一步减小排放的三氧化硫对环境的污染，才能达到国家减排的要求。三氧化硫烟气调质技术可以将一定量的三氧化硫与烟气中的少量水分通过一定手段结合成酸气溶胶，这种溶胶在通过除尘器的时候能够轻易地吸附于粉尘表面，从而达到电除尘的效率。
4、低二次扬尘技术
低二次扬尘技术主要是为了解决在电除尘过程中烟气在电风作用下产生的二次扬尘带来的除尘效率低的问题。低二次烟尘技术主要有以下几种措施：
1)对电除尘器内部的振打机构进行一定的改进，优化振打工作的程序，通过合理配置振打的强度以及去除不必要的振打来降低二次扬尘的浓度，让聚集在极板上的粉尘聚成块状而脱落。
2)对电场进行改进来克服高流速下的二次扬尘。目前使用的对电场的改进主要有使用高频电源来减少电晕闭塞，增加电场的工作效率;在电场中增加变阻流格栅，减少扬尘量;增加电场的面积来扩大对烟气流通的阻断作用范围，进一步降低风速。
5、气流分布技术
在对火电厂电除尘技术进行改进的时候，出了对于烟尘成分的研究，还出现了一种气流分布的新技术。这种技术是考虑了在大型的电除尘器中气流分布和浓度分布对于排放量的影响。
为了解决这种气流分布不均带来的影响，气流分布技术从最原始的检测分析入手，通过对电除尘器内部的结构以及气道中气流分布装置的安装情况进行研究，经过一系列的实验来找到影响气流分布的原因，从而对症下药。这种技术主要是通过复杂的运算来找出修正的方案，可以有效保证气流室内的气流分配均匀，最大限度地提高电除尘的效率。
四、其他技术
1、机电多复式双区电收尘技术
常规的电除尘器粉尘荷电与收尘功能是在同一个电场内完成，电场场强往往受荷电电压限制，使电除尘效果不能得到最佳发挥。这里提供一种阴阳极分小区布置、复式组合的机电多复式双区收尘电场新型产品技术，根据设计要求，可沿电场长度方向设置2~3 组荷电与收尘小区并呈复式交错布置。
2、节能电控提效技术
主要是通过对不同煤种、不同工况、不同负荷条件下的各种运行数据的分析、归纳和总结，对电场动态伏安曲线族与工况特性变化的关系规律进行对比和分析，建立不同的工况特性分析诊断的数学模型，基于该模型可以可靠地计算出电除尘器的反电晕指数和常电晕指数，正确地反映整台电除尘器的工况状态和变化趋势。结合锅炉负荷、烟气量、烟气温度、吹灰信号等多种信号;自动分析、诊断电场工况;实时自动选择高压供电的供电占空比和运行参数;实现综合节能，使电除尘器始终运行在功耗最小、效率最高状态。
3、湿法电收尘技术
湿法电除尘器采用洗涤电极的方法，可确保电极清洁，并可有效捕集细微粉尘、去除 SO3及一些重金属等，主要应用在冶金环境除尘等常温型工况场合。用在燃煤锅炉湿法脱硫后，可捕集逃逸的 PM2.5 细微粉尘等，有效解决石膏雨等问题，实现近似零排放。但要注意解决好设备防腐以及废水循环处理。
4、全布袋技术和电加袋技术
全布袋除尘工艺不仅在技术上可行，且具有投资省、占地少、运行费用低等优势，是符合我国特点的新技术，是典型的节能环保工程。电加袋除尘器由电除尘器改造而成，改善了电除尘器的除尘效率收粉尘“比电阻”的影响很大，除尘效率低的缺点。
五、结语
总的来说，各种新技术的不断被研发和应用，极大地促进了节能减排技术的发展，在一定程度上减少了颗粒污染物的排放，促进了生活环境的改善。
参考文献
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[3]顾范华 燃煤电厂电除尘技术的评估研究和应用 [J] 《电源技术应用》 -2013年3期-
[4]文杰 减排节能电除尘新技术的应用分析 [J] 《建筑遗产》 -2013年17期-
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济南钢铁集团总公司(简称济钢)干熄焦工程是国家“九五”重点节能示范工程项目，于1999年3月建成投产，汽轮机发电机(额定容量6000kW)于2000年7月28日正式并网运行。干熄焦工程主要由熄焦系统、循环系统、汽水发电系统、环境除尘系统4大流程组成。具体工艺流程：焦炉推焦车将1000℃左右的红焦装入焦罐，在干熄炉内自上而下与炉底部进入的180℃的惰性循环气体(氮气)逆向接触换热，冷却至250℃以下经排焦装置排出。氮气与红焦换热后温度升至800℃左右经过一次除尘器进入锅炉，与炉水再次进行换热，温度降至180℃以下，经过二次除尘由循环风机送回干熄炉循环使用。加热后的炉水产生高温高压蒸汽(5.4MPa，450℃)，送往背压汽轮发电机组发电，发电后0.9～1.2MPa的背压蒸汽并入济钢低压蒸汽管网，用于生产和生活。干熄焦系统锅炉蒸汽额定流量为2×35t/h，额定压力为5.4MPa，干熄焦发电系统机组额定容量6000kW；而目前实际运行状况为：流量20～30t/h，压力4.6MPa，2000年日均发电量45000kW.h左右，尚不及额定功率的1/2。干熄焦发电系统的运行能力远没有得到充分发挥，背压忽高忽低，非计划检修时有发生，致使干熄焦生产及干熄焦发电系统不能顺利运行。2影响发电原因分析针对干熄焦汽轮发电机组投用后发电量低的问题，经调研、分析、论证，认为制约发电量进一步提高的因素是:(1)重视程度不够。干熄焦系统没有纳入整个生产工序控制之列，未纳入日常考核。(2)管理制度不健全。济钢干熄焦装置是全国第三套，几乎没有成熟的经验可借鉴，各项管理制度不健全、不完善。(3)存在设计缺陷。由于设计方面的原因，干熄焦装置在工艺、设备等方面存在着一定的缺陷，发电机组不能在良性工况下发电。(4)岗位操作不力。济钢干熄焦技术先进，是全国第一套设备国产化率达到90以上的装置。由于技术新、设备新、人员新，所以在岗位操作方面存在一些不适应的地方。3改进措施3.1提高重视程度将干熄焦生产系统纳入整个生产工序控制之列，纳入日常考核，确保该系统正常生产、发电产汽。针对制约干熄焦汽轮发电机组发电能力进一步提高的因素，成立攻关组，认真分析原因，制定整改措施，并逐步予以实施。采用325mm管道向蒸汽主管网回供富余蒸汽，为这部分蒸汽单独设立集汽包，并负责外供，使背压蒸汽供需平衡，彻底解决了背压高影响发电量的问题，并降低了生产成本。3.2加强管理针对干熄焦的运行现状，建立和完善一系列规律制度和考核办法。制定干熄焦运行管理制度、干熄焦发电机组考核办法、干熄焦汽电运行联系制度、关于汽轮机发电机组并网运行的有关规定、干熄焦计划检修管理制度，并认真贯彻执行，严格落实考核，使干熄焦发电的生产组织、过程控制、设备管理、安全运行、岗位操作等有章可循，为干熄焦发电系统的稳定、高效运行奠定了坚实的基础。3.2.1干熄焦发电机组考核根据干熄焦发电机组运行的状况，为使干熄焦发电机组能在现有的条件下，最大限度地提高有功功率，制定干熄焦发电机组考核办法：每天发电量基准值：46000kW.h；日实际发电量：Q(计划检修停机时间剔除)。则：Q＜46000kW.h时，减工资额=(46000-Q)×0.1(元)Q＞46000kW.h时，增工资额=(Q-46000)×0.1(元)实行月度考核的考核方式，每月5日前将上月指标完成情况及奖罚意见明细报出。3.2.2干熄焦计划检修管理制定干熄焦计划检修管理制度，避免了以往检修的盲目性、随意性，做到定期检修。每月检修24h，每季检修72h，每年进行20～30天的年修。将干熄焦检修逐步纳入到济钢大的系统检修中，减少了非计划停机时间。3.3加强技术改造3.3.1加强工艺技术改造(1)校正偏差。通过对干熄炉中央风帽中间风筒开孔尺寸及中央风帽基础重新调整，校正了中央风帽的中心偏差；并将中央风帽的材质由普通16Mn钢板改为不锈钢，使干熄炉的配风更加均匀，并减少了零星红焦数量的产生。(2)校正料位偏析。通过调整干熄焦炉两端排焦扇形阀行程，基本上解决了干熄焦炉的料位偏析现象，使熄焦更加充分，有效地提高了热能利用率。(3)增设充氮点。在干熄焦炉的排焦部位增设充氮点，通过补充氮气，减少了有毒气体一氧化碳的排放量，改善了熄焦效果。3.3.2加强设备改造(1)改造循环风机。制作更换了钢制底座，并用混凝土对其基础进行了加固，更换转子，基本解决了循环风机震动问题。(2)改造变频器。更换了整流桥、可控硅、逆变桥、电容等，解决了变频器频繁跳闸问题。(3)改造提升系统钢丝绳。提升系统钢丝绳由原来的右旋改为左右旋，解决了提升过程中的扭曲现象。(4)改造排焦皮带。排焦皮带由普通型更换为耐高温、耐磨的E型皮带，延长了皮带使用寿命，提高了干熄焦生产效率。(5)改造提升电气室。提升电气室由于距离热源比较近，密封性差，且温度高、灰尘大、震动大，提升电气故障率高。为此，利用干熄焦系统大修之际对提升电气室进行移位改造，并安装了提升电气故障显示屏，大大降低了提升电气故障率。(6)改造除尘风机、除尘器。对环保除尘风机、湿式多管除尘器等设备进行了技术改造，稳定了干熄焦系统的运行。3.4加强岗位技能培训建立取证上岗制度，定期组织各岗位操作人员参加业务学习班，认真学习操作规程，充分认识安全标准化作业的重要性，提高操作人员的业务素质，防止各类误操作事故的发生，保证干熄焦系统的安全顺利运行。4结语以上措施的实施，有效地提高了发电机的有功功率。运行实践证明：干熄焦系统实现了均衡稳定生产，发电机组日平均发电量可达到57000kW.h；日平均产汽量为925t。日平均发电量比2000年提高11516kW.h；日平均产汽量提高145t。以干熄焦发电机组年实际运行330天计，则年发电创效益可达940.5万元；年产蒸汽效益达2442万元。来源：中国自动化网嗨，快来啊！光看电力文章太乏味，82万电力人喊你一起来探讨，点此进入最火电力论坛!北极星电力网为广大电力人士打造的期刊分享平台正式上线啦！文章发表，杂志订阅全部免费啦！投稿热线:>>更多热门电气招聘公告·【正泰集团子公司】正泰电气股份有限公司诚聘精英 2012-6-11·【华电管控 中国电力高科技第一股】国电南自急聘精英 2012-6-8·【中国500强】人民电器集团有限公司诚聘精英 2012-6-7·【中外合资 丰厚薪酬】上海艾帕电力电子有限公司2012年急聘信息 2012-6-6·【五险一金+奖金+带薪假期】南京南电继保自动化有限公司诚聘精英 2012-6-5·全球500强—施耐德电气（中国）投资有限公司2012年最新招聘信息 2012-6-4·【线缆龙头上市企业】远东控股集团有限公司急招营销经理 2012-6-1·【国网科学研究院】全资子公司普瑞特高压输电技术有限公司招研发设计人员 2012-5-31·世界500强—ABB(中国)有限公司2012招聘岗位公告 2012-5-30·【上海电气】上海电气电站集团诚邀您的加盟 2012-5-29《提高干熄焦汽轮发电机组有功功率措施》的相关文章·浅谈电能管理系统在某轧钢厂的应用·浅析数据中心末端供电智能母线系统应用及产品监控选型·数据中心机房UPS供电系统可靠性分析及应对策略·浅谈IT隔离电源系统在医院安全用电中的应用·浅谈应急照明在工业建筑的设计应用·剩余电流动作继电器在游乐场中的安全应用·安科瑞多回路无线智能电量采集监控装置·安科瑞红外测温方案助力滁州某新能源光伏产业工厂安全用电·浅析电力物联网云平台监控系统分析·浅谈mqtt协议与终端监测设备结合-Susie 周《提高干熄焦汽轮发电机组有功功率措施》的相关新闻·国家统计局：2023年1月中旬液化天然气价格比上期降6.7%·关注 | 英国电力供应紧张 鼓励居民参加“需求侧响应”·江苏常州武进区政府印发关于支持武进区氢能产业发展的若干措施的通知·北京电力交易中心公示一家售电公司市场注销公告·中广核新能源董事长张志武会见运达股份董事长高玲·国家统计局：电力行业受用电需求增加、同期基数较低等因素推动 利润增长86.3%·3.25亿！中车株洲所中标华润电力150MW风电项目·总装机470万千瓦！中国能建葛洲坝集团签下多个抽水蓄能电站项目·世界最大氢能源矿用宽体车成功交付·储能中标丨100MW/200MWh！湘江电力中标国家电投湖南永州储能电站项目EPC热门文章最新文章枣庄学院远程预付费系统的设计与应用AFPM100消防设备电源监控系统在佛山宏宇大厦的应用华伟表面处理技术（上海）有限公司电力监控系统的设计与应用Acrel-6000/Q电气火灾监控系统在宜兴九如城项目的应用Acrel-3000型在琴川嘉安电能管理系统的设计与应用Acrel-3200远程预付费电能管理系统在安庆百联购物中心的应用AFPM100消防设备电源监控系统在绍兴汇金生活艺术广场的应用安科瑞Acrel-3000电能管理系统在上海市上中路424街坊31丘地块新建商业文化设施项目中的应用Acrel-6000/B电气火灾监控系统在贵州省安顺市妇幼保健院的应用贵州同济堂制药有限公司经开区骨科中药生产基地消防电源监控系统>>更多推荐文章09-28大型浸没式超滤水厂中膜的运行维护管理09-28如何减少CO对SO2检测结果的干扰09-28如何控制垃圾焚烧发电烟气中的NOx污染排放09-28300吨转炉干法除尘系统粉尘排放影响因素及解决对策09-27燃煤电厂脱硫废水零排放高效低成本预处理技术与工程应用09-27曲久辉：农村水环境治理模式09-27中国污泥堆肥技术变迁与发展趋势09-26氨法脱硫在水泥回转窑系统中的应用09-26湿式电除尘技术在火电厂超低排放改造中的应用09-26湿法烟气脱硫氧化空气量不足的原因及应对措施>>更多专业论文09-25有色冶炼烟气同时脱硫脱硝技术研究09-20影响湿法烟气脱硫效率的因素及运行控制措施09-19降低燃煤机组SCR脱硝系统催化剂磨损的流场优化09-19电化学预处理对剩余污泥厌氧发酵制氢效能影响的研究09-19烟气条件对KMnSO4复合NaOH同时脱硫脱硝的影响09-13干法脱硫灰用作路基材料的应用研究09-11钢铁冶金渣用于烧结机烟气脱硫述评08-28大型袋式除尘器在燃煤火力发电厂锅炉尾气治理中的应用探析08-21除油-气浮-A/O-膜池工艺处理芳烃含油污水实例及优势分析08-15SCR脱硝出口的高精度氨氮同时测量方案及对喷氨优化控制的意义>>更多应用与方案09-28大型浸没式超滤水厂中膜的运行维护管理09-28如何减少CO对SO2检测结果的干扰09-28如何控制垃圾焚烧发电烟气中的NOx污染排放09-28300吨转炉干法除尘系统粉尘排放影响因素及解决对策09-27燃煤电厂脱硫废水零排放高效低成本预处理技术与工程应用09-27中国污泥堆肥技术变迁与发展趋势>>更多企业技术09-12关于锅炉低氮燃烧改造后汽温异常分析及调试对策08-29活性污泥法中MLSS降低40%出水仍然达标 怎么做到？07-19含油污泥洁净接收储存泵送技术06-28唐钢焦化厂环保技术应用与实践01-166大案例带你详细了解MVR技术工艺全信息01-11兰炭废水处理工艺重大突破友情链接申请友情链接:QQ：2738544005北极星工程招聘网北极星电气招聘网北极星火电招聘网北极星风电招聘网北极星水电招聘网北极星环保招聘网北极星光伏招聘网北极星节能招聘网光伏论坛招标信息分类电子资料百年建筑网PLC编程培训广告直拨：张先生 岳女士 媒体合作/投稿：陈女士关于北极星 | 广告服务 | 会员服务 | 媒体报道 | 营销方案 | 成功案例 | 招聘服务 | 加入我们 | 网站地图 | 联系我们 | 排行京ICP证080169号京ICP备09003304号-2京公网安备11010502034458号电子公告服务专项备案网络文化经营许可证 [2019] 5229-579号广播电视节目制作经营许可证 (京) 字第13229号出版物经营许可证新出发京批字第直200384号人力资源服务许可证1101052014340号Copyright ©