电子工艺论文3000

全文地址 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。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（）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=、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，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（）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=、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()´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]。

电子电工能从事各类电子设备维护、制造和应用，电力生产和电气制造、维修的复合型技术人才的学科。下面是我为大家整理的电子电工技术论文例文，希望你们喜欢。

浅谈电子设备的维护

摘要: 本文作者介绍了电子仪器设备的日常维护方法和要求，以及在使用中的注意事项、安全用电等问题。

关键词：电子设备;维护

中图分类号: V443文献标识码：A 文章编号：

电子设备在长期的使用过程中，需要维护。认真做好电子仪器的维护，对延长设备寿命、减小设备故障，确保安全运行以及保证仪器设备精度等方面具有十分重要的作用。仪器保管的环境条件一般为:环境温度: 0～40 ℃;相对湿度: 50%～80%(温度 20 ℃±5 ℃);室内清洁无尘，无腐蚀性气体。电子设备的维护措施大致可归纳为下列几项。

1 防热与排热

因为绝缘材料的介电性能、抗电强度会随温度的升高而下降，而电路元器件的参数也会受温度的影响(例如，碳质电阻和电解电容器等往往由于过热而变质、损坏)，特别是半导体器件的特性，受温度的影响比较明显。例如，晶体管的电流放大系数和集电极穿透电流，都会随着温度的上升而增大。这些情况将导致电子仪器工作的不稳定，甚至发生各种故障。因此，对于电子仪器的“温升”都有一定的限制，通常规定不得超过 40 ℃;而仪器的最高工作温度不应超过 65 ℃，即以不烫手为限。通常室内温度以保持在 20～25 ℃最为合适。电子仪器设备说明书中会对使用环境温度作出规定。如果室温超过 35 ℃，应采取通风排热等人工降温措施，也可以缩短仪器连续工作的时间，必要时，应取下机壳盖板，以利散热。但应特别指出: 要禁止在存放电子仪器的室内，用洒水或放置冰块来降温，以免水气侵蚀仪器而受潮。对于内部装有小型排气风扇的仪器设备，应注意其运转情况，必要时应予以定期维护、加油、擦洗等。要防止电子仪器设备受阳光暴晒，以免影响仪器设备寿命。

许多电子仪器，特别是消耗电功率较大的仪器设备，大多在内部装置有小型的排气电风扇，以辅助通风冷却。对于这类仪器，应定期检查电风扇的运转情况。如果运转缓慢或干涩停转，将会导致仪器温升过高而损坏。此外，还要防止电子仪器长时间受阳光暴晒，以免使仪器机壳的漆层受热变黄、开裂甚至翘起，特别是仪器的度盘或指示电表，往往因久晒受热，而导致刻度漆面开裂或翘起，造成显示不准确甚至无法使用。所以，放置或使用电子仪器的场所如有东、西向的窗户，应装置窗帘，特别是在炎热的季节，应注意挂窗帘。

2 防振与防松

小型电子仪器设备的机壳底板上，一般装有防振用弹性垫脚，如果发现这些垫脚变形或脱落，应及时更新。对于大型电子设备，在安装时应采取防振措施。因长期使用运行或环境条件变化引起振动时，应及时报告有关部门，并会同有关部门采取防振措施，予以消除。在搬运或移动仪器时应轻拿轻放，严禁剧烈振动或者碰撞，以免损坏仪器的插件和表头等元件。

对于仪器设备内部接插式器件和印制电路板，通常都装有弹簧压片、电子管屏蔽罩、弹簧垫圈等紧固用的零件，在检修仪器设备时切不可漏装。在搬运笨重电子仪器设备之前，应检查把手是否牢靠，对于塑料或人造革的把手，应防止手柄断裂而摔坏仪器设备，最好用手托住底部搬运。

3 防腐蚀

电子仪器应避免靠近酸性或碱性气体(诸如蓄电池、石灰桶等)。仪器内部如装有电池，应定期检查以免发生漏液或腐烂。如果长期不用，应取出电池另行存放。对于附有标准电池的电子仪器(如数字式直流电压表、补偿式电压表等) ，在搬运时应防止倒置，装箱搬运时，应取出电池另行运送，以免标准电池失效。电子仪器如果需要较长时间的包装存放，应使用凡士林或黄油涂擦仪器面板的镀层部件(如钮子开关、面板螺钉、把手、插口、接线柱等) 和金属的附配件等，并用油纸或蜡纸包封，以免受到腐蚀，使用时，可用干布把涂料抹擦干净。在沿海地区，要经常注意盐雾气体对仪器设备的侵蚀。

4 防尘与防灰

要保证电子仪器处于良好的备用状态，首先应保证其外表的整洁。因此，防尘与防灰是一项最基本的维护措施。

由于灰尘有吸湿性，故当电子仪器设备内部有尘埃时，会使设备的绝缘性能变坏，活动部件和接插部件磨损增加，导致电击穿等，以致仪器设备不能正常工作。大部分的电子仪器都备有专用的防尘罩，仪器使用完毕后应注意加罩，无罩设备应自制防尘罩。防尘罩最好采用质地细密的编织物，它既可防尘又有一定的透气性。塑料罩具有良好的防尘作用，在使用塑料罩的情况下，最好要等待温度下降后再加罩，以免水汽不易散发出去，从而使仪器设备内部金属元件锈蚀，绝缘程度降低。若没有专门的仪器罩，应设法盖好，或将仪器放进柜厨内。玻璃纤维的罩布，对使用者健康有危害，玻璃纤维进入仪器内也不易清除，甚至会引起元器件的接触不良和干涩等问题，因此严禁使用。

5 防潮与驱潮

湿度如同温度一样，对元器件的性能将产生影响，湿度越大对绝缘性能和介电参数影响越大。防潮措施可采取密封、涂覆或浸渍防潮涂料、灌封等，使零部件与潮湿环境隔离，起到防潮作用。电子设备内部的电源变压器和其他线绕元件(如线绕电阻器、电位器、电感线圈、表头动圈等) 的绝缘强度，经常会由于受潮而下降，从而发生漏电、击穿、霉烂、断线等问题，使电子设备出现故障。因此，对于电子仪器，必须采取有效地防潮与驱潮措施。首先，电子设备的存放地点，最好选择比较干燥的房间，室内门窗应利于阳光照射、通风良好。在仪器内部，或者存放仪器的柜厨里，应放置“硅胶袋”以吸收空气中的水分。应定期检查硅胶是否干燥(正常应呈白色半透明颗粒状) ，如果发现硅胶结块变黄，表明它的吸水功能已经下降，应调换新的硅胶袋，或者把结块的硅胶加热烘干，使它恢复颗粒状继续使用。在新购仪器的木箱内，经常附有存放硅胶的塑料袋应扯开取出改装布袋后使用。

6 防漏电

由于电子仪器大都使用市交流电来供电，因此，防止漏电是一项关系到使用安全的重要维护措施，特别是对于采用双芯电源插头，而仪器的机壳又没有接地的情况。如果仪器内部电源变压器的一次绕组对机壳之间严重漏电，则仪器机壳与地面之间就可能有相当大的交流电压(100 ～ 200 V)，这样，人手碰触仪器外壳时，就会感到麻电，甚至发生触电事故。所以，对于各种电子仪器必须定期检查其漏电程度，即在仪器不插市交流电源的情况下，把仪器的电源开关扳置于“通”的部位，然后用绝缘电阻表(习惯上称兆欧表) 检查仪器电源插头对机壳之间的绝缘是否符合要求。

7 定性测试

电子仪器使用之前，应进行定性测试，即粗略地检查仪器设备的工作情况是否正常，以便及时发现问题进行检查或校正。定性测试的项目不要过多，测试方法也应简便可靠，只要能确定仪器设备的主要功能以及各种开关、旋钮、度盘、表头、示波器等表面元器件的作用情况是否正常即可。例如，对于电子电压表的定性测试，要求各电压档级的“零位”调节正常和电压“校正”准确即可;如果无“校正”电压装置，可将量程开关扳置在“3 V”档级，并用手指碰触电子电压表的输入端，如果表头有指示，即表明仪器仪表电压功能正常;又如，对电子示波器的定性测试，要求示波管的“辉度”、“聚焦”、“位移”等调节正常，以及利用本机的“试验电压”或“比较信号”能观测相应的波形即可;再如，对信号发生器，要求各波段均有输出指示即可。

8 结束语

综上所述，在电子设备实际使用过程中，应根据设备的具体情况，正确、合理地选择相关的维护措施，使电子设备能够正常的工作。

参考文献:

[1]毛端海，戚堂有，李忠义. 常用电子仪器维修[M]. 北京: 机械工业出版社，2008.

[2]陈梓诚. 电子设备维修技术[M]. 北京: 机械工业出版社，2007.

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