检测技术与信号处理

关键词： 性质 信号处理 检测 课程

检测技术与信号处理（精选十篇）

检测技术与信号处理 篇1

(一)课程性质

“检测技术与信号处理”是海军工程大学2007年研究生培养方案制(修)订时,为适应海军建设发展和军事训练转变对高层次军事人才培养的需要,进一步优化人才培养顶层设计,提高学科建设水平和高层次人才培养质量,而在机械工程学科专业设立的一门硕士研究生学科专业课程,属于“测试技术”类课程。经过多年的课程建设,每期选修本门的研究生从2人已增加到了12人以上,并在大学2012年组织的新一轮研究生培养方案的制(修)订工作中,被纳入了材料科学与工程、轮机工程等学科专业的硕士研究生课程设置中[1]。可见,随着工程上各研究领域对测试(检测)工作需求的不断增加,本课程也越来越受到重视。本文结合课程教学组多年的教学实践,以提高课程教学效果为目的,从研究生课程教学的特点出发,探讨了本门课程教学改进方法。

(二)课程特点

“测试技术”属于信息科学范畴,涵盖信号获取技术(即传感器技术)、误差分析理论、测试计量技术、信号处理技术、抗干扰技术等,涉及物理、化学、机械和电子等学科知识的交叉融合,研究领域广泛,内容抽象,实践性强。对于高校的机械、仪器、测控、自动化、信息等专业,“测试技术”类课程为必开设课程,一般分本科和研究生两个教学阶段。本科阶段要求学生掌握“测试技术”相关的基本概念和基础知识,能应用所学进行简单的工程实践;研究生阶段则更加注重培养自主学习能力、问题分析能力和科研创新能力。因而,二者的培养目标和教学方式有所不同。

通过对选修本门课的历届研究生学习基础的分析比较,发现在本科阶段已修过“测试技术”相似课程的学生数量占一半左右,学时数一般较少(30学时左右)。本科为“机械设计及自动化”等专业的研究生一般都具备相关学习基础,但由于随后缺少实践运用,使得知识遗忘较严重。对于其他专业,例如“轮机工程”、“材料工程”等,部分高校则未开设“测试技术”相似的课程。由此可见,本课程既要考虑授课内容的基础性,又要涉及其先进性,还要兼顾专业性和面向应用对象的特点。

二、教学效果提升策略

(一)精选整合课程内容

“检测技术与信号处理”课程的内容丰富,如何适应当前研究生培养目标,教学内容的精选非常关键。通过与相关专业教师和选课研究生交流,综合各相关专业的需求、积累的教学经验,以及教学效果总结,课程教学组成员认为课程的主要内容应包含以下几方面。

一是测试基础知识。该部分内容是课程开篇的必备基础知识,包括测试的基本概念、不确定度分析、测试系统特性分析等。重点应掌握后两部分知识点。

二是数字信号处理。主要介绍信号的定义和分类、信号采集与数据预处理、信号的时域分析法、谱分析技术、现代信号分析方法等。重点讲授信号分析处理相关知识。

三是传感器技术。从工作原理和结构上分别介绍压电式、电磁式、光电式、热电式、半导体等各类传感器。重点阐述传感器的性能特点和应用。

四是信号调理。从特性分析和应用特点两方面,深入阐述传感器信号输出后的信号隔离、放大、滤波、调制解调和信号转换(电流/电压和电压/频率)方面的内容。

五是测试技术应用。结合测试系统构成和信号处理技术,讨论对海军舰船主要机电装备进行状态检测的实施办法。通过案例分析,使学生在掌握本门课程基本知识的基础上,学会分析和完成一般的测试任务。

上述课程教学内容确定后,在暂无自编教材的基础上,教科书可优选内容相近的优秀(重点)公开教材,组织编写教学参考资料,并制订中外参考资料目录。同时,教学方法的改进方面也需要针对研究生的教学特点开展实施。

(二)改进教学方法与策略

研究生与本科生不同,总体上思维活跃,已具备了一些相关的基础知识,并具备较强的求知欲、接受能力和自学能力。根据研究生培养目标和学习特点,以及研究生课程特点和课程内容,在教学中可采用讲授、讲座、研讨、自学等几种方式,其授课过程应更倾向于“导”,即引导和指导,而非本科阶段的“讲授”。

“检测技术与信号处理”课程内容理论性较强,实践性要求突出,综合考虑研究生的“学缘”情况,课程教学组采用的教学方法是以研究生为主体,专题研讨为牵引,课堂教学与实验教学相结合。课程讲授、实验教学和专题研讨学时比例为2:2:1。设计教学方法时,需注意如下方面。

1. 精选内容,侧重前沿知识

讲授课程时,应当避免“满堂灌”和追求内容“全面”。鉴于部分研究生已有相关知识,可减少基本概念和基础知识的授课学时,如测量的基础概念、信号的定义和分类、常用传感器的工作原理等。注意教学内容的发展,课程讲授应与时俱进,重点在于新兴的和实用的测试技术上,如测量不确定度、新型传感器、现代信号处理等。教师可结合课题组研究成果,引入最新文献,根据研究生专业的不同,补充授课内容,保持内容的前沿性,使研究生学到有益的知识,并了解课程相关知识发展的前沿问题。

2. 培养阅读能力,组织专题研讨

突出学生为主体的自主学习。授课教师推荐相关参考文献,并强调研究生不仅应完成课前教科书内容的泛读,还要根据自己的学科专业的某一方向或将从事的课题研究,从传感、测试以及信号处理等方面查阅资料和深入阅读,分析总结,制作课件,然后在课堂上进行宣讲交流,并接受质询和点评。

第一,教师提前布置研讨主题的范围,指导研究生进行研讨资料准备。期间不做任何学术方面的限定或评价,以免影响学生的选题和后续准备。

第二,研究生在课堂上宣讲自己的专题。通过宣讲交流,研究生的自学能力、学术水平、课件制作、表达能力、仪态形象、现场驾驭能力等将得到一定程度的锻炼。专题汇报内容要求全面、规范,时间控制在15—20分钟。

第三,针对研究生专题汇报内容,课程参与者(教师、学生等)均可向汇报人提问,尤其是研究生,每人必须提出至少一个观点或质疑。从而激发双方主动思考、辨析和讨论,使台下研究生不是课堂上“被动的听众”,而是专题研讨的参与者和研究者。

第四,教师负责做好阶段性的专题研讨简短总结,对于讨论中有关学术问题的争论,一般不做“对”还是“错”的定论评价,避免在潜意识下影响研究生自由活跃的学术交流氛围。

专题研讨结束后,要求每一位研究生根据汇报过程中的研讨意见,将本人的汇报内容整理后上交。装订成册,作为资料保存,亦可作为课程考核的一部分。此外,可以根据课程的整体安排情况,选择舰船设备液位检测、舰船机械测试、非平稳信号处理等若干个基础、重点和难点问题进行专题讲座,使研究生对测试技术在海军舰船装备的应用情况、进展以及有待解决的前沿课题有一定的了解。由2—3名教师主讲,结合自己的科研成果,通过若干个专题讲座来达到教学目的。

3. 强调主动实验,重视研究过程

“检测技术与信号处理”课程内容属于跨学科交叉融合,理论知识抽象,不易理解,必须辅以实验教学。大部分高校开设的实验以验证性项目为主,不能锻炼和提高学生解决实际问题的能力。本课程依托轮机工程实验室现有的试验台架和实验条件,例如柴油机性能实验平台、旋转机械故障模拟平台、齿轮—滚动轴承实验平台、3560C型B&K振动噪声测试仪等。实验项目设定以自主创新的综合性实验为主,传统验证性实验为辅;强调培养研究生的主动参与、动手实践和综合创新解决问题的能力。研究生作为主体要参与实验的各环节(实验项目设计、检测方法制定、疑难问题分析和事后讨论总结等);教师则作为辅助技术人员,为学生指引正确的研究实施方向,提供技术支持和解惑答疑,帮助学生树立面对工程测试问题时的信心。另外,教师还应特别重视培养研究生在实验研究过程中的严谨细致的作风和团队协作的意识。

(三)变革课程考核方式

课程考核方面是以专题研讨报告、实验项目报告以及期末开卷考试三部分的综合成绩作为最后考核成绩,各部分分值所占比例为:专题研讨报告占40%;实验项目报告占30%;期末考试成绩占30%。研究生如果能够撰写出与“测试技术”相关的独创性学术论文,亦可作为考核加分的参考。

“检测技术与信号处理”课程的教学方法通过几年的不断改进,取得了一定的效果。研究生主要来自于机械工程、材料科学与工程和轮机工程三个专业,虽然彼此专业知识背景不同,但是本课程通过强调以研究生为主体的教学模式,增强了不同学科之间的交流,取长补短。研究生普遍反映通过该课程的学习,拓展了知识视野,学习积极性、自学能力、思维能力、写作能力、研究与创新能力、学术交流能力等多方面能力都得到了培养和增强。

课程教学的改革是一项长期的需要不断坚持的工作,授课教师应该密切关注学术动态,了解学术前沿,不断更新教学内容和改进教学方法,才能激发研究生的学习主动性,传授给学生该领域的技术能力,获得更好的教学效果,从而为部队培养高层次的创新性和实用性人才。

摘要：“检测技术与信号处理”是机械工程、材料科学与工程、轮机工程等专业硕士研究生的专业课程,涉及学生面较广。文章从“检测技术与信号处理”课程的性质与特点出发,从精选与整合课程内容、改进教学方法与策略、变革课程考核方式三个方面提出了提升该门课程教学效果的策略。

关键词：研究生,教学效果,检测技术与信号处理

参考文献

数字信号处理技术的运用与发展论文 篇2

4结束语

总而言之，数字信号处理技术具有很多的优势，并且其优势都被广泛的开发出来受到了重视并应用到了多个行业之中，发挥着重大的作用。为了能够更加使数字信号处理技术发挥其用处，必须清楚的意识到今后的发展方向，只有这样数字信号处理技术才能不断的进行优化，从而最大化的发挥其作用。

参考文献

[1]李鹏.基于新形势下的数字信号处理技术的应用和发展研究[J].电子测试,(06):76-77.

[2]蔡馥韩.关于数字信号处理技术的应用现状与发展研究[J].中国新通信,(10):87-88.

检测技术与信号处理 篇3

【关键词】农村生活污水；处理技术；防治策略；环境

0.前言

我国农村地区生活污水处理率低，绝大部分的生活污水未经处理直接排放，农村污水治理工程非常少，很多处理技术仅仅处于示范研究的阶段。开发适合处理农村生活污水的治理技术所面临的不仅仅是技术的问题，还涉及到农村经济的问题。

1.国外研究技术现状

发达国家在20世纪70年代以后，点源和城市污染治理已基本完成，水污染防治和水环境保护的重点转向面源和农村，农村水环境的改善和面源污染防治日益受到政府和科技部门的重视。

1.1澳大利亚“FILTER”污水处理系统

1.2韩国湿地污水处理系统

韩国试验研究的湿地污水处理系统，实质上也是一种土地-植物系统，这种系统使污水中的污染物质经湿地过滤或被土壤吸收，或被微生物转变成无害物质。优点是需要的能源少，维护的成本低；缺点是需要占用大量的土地，并且需要解决土壤和水中的充分供氧问题以及受气温和植物生长季节的影响等。

1.3日本农村生活污水处理系统

日本处理农村生活污水的系统主要有：生物膜法、石井法、生态厕所法和毛细管土壤渗滤处理系统。生物膜法和石井法都是利用微生物氧化分解有机物为无机物的功能，选择适当的填料利于微生物的生长和繁殖，所需的设备简单，能源消耗低，成本和维护费用低，而处理污水的效率很高。生态厕所在不需要水冲的前提下，在座便器下方建造一个长方形池，内填充锯木屑作为载体，并辅以较小的动力搅拌，通过有氧微生物的发酵，将排泄物转化为无臭味的气体。

其他的处理技术还有法国蚯蚓生态滤池、“LIVINGMACHINE”生态处理系统等。

2.农村生活污水主要处理方法

国外先进的农村生活污水处理技术和经验有很多，都是经过了长时间的探索、实践而产生的，结合我国农村生活污水的特点，应该吸收和借鉴技术成熟、经济可行的技术来为我国农村生活污水处理服务。在此基础上，制定国家级的技术标准、设计规范与操作指南，使技术有标准可依。中国在农村污水处理方面开展研究较晚，随着经济实力的增强，尤其是发达省份在经济发展到一定阶段以后，逐步认识到农村污水处理问题的重要性，并开始采用一些实用、合理、低能耗和低运行费用的技术来处理污水。主要有以下一些处理技术。

2.1厌氧沼气池处理技术

在中国农村生活污水处理的实践中，最通用、节俭、能够体现环境效益与社会效益结合的生活污水处理方式是厌氧沼气池。它将污水处理与其合理利用有机结合，实现了污水的资源化。污水中的大部分有机物经厌氧发酵后产生沼气，发酵后的污水被去除了大部分有机物，达到净化目的；产生的沼气可作为浴室和家庭用炊能源；厌氧发酵处理后的污水可用作浇灌用水和观赏用水。在农村有大量可以成为沼气利用的原材料：农作物秸秆和人畜粪便等。沼气池工艺简单，成本低（一户约需费用一千元左右），运行费用基本为零，适合于农民家庭采用。而且，结合农村改厨、改厕和改圈，可将猪舍污水和生活污水在沼气池中进行厌氧发酵后作为农田肥料，沼液经管网收集后，集中净化，出水水质达到国家标准后排放。

2.2净化槽

净化槽可以分为用于处理一家一户生活污水的“小型净化槽”和用于处理楼房、住宅小区生活污水的“大中型净化槽”，在中国农村，可以村为单位设计适合的净化槽。净化槽有多种类型及处理工艺，可分为接触曝气、厌氧滤床接触曝气、旋转圆板、散水滤床、标准活性污泥等。

2.3污水土地处理系统

污水土地处理系统是一种将自然生态净化与人工湿地工艺相结合的小规模污水处理生态工程技术，对污水中的污染物实现净化并对污水及氮磷等加以利用。

2.4稳定塘

传统稳定塘处理技术优点是：运行维护费低，系统基本不耗能；可充分利用地形，节省投资；无需污泥处理；可实现污水资源化。但也存在诸多缺点，比如：处理效果受气候条件影响大；有机负荷低，占地面积大等。随着研究的逐步深入，发展了很多新型塘和组合塘工艺，进一步强化了稳定塘的优势。如高效藻类塘、水生植物塘、多级串联塘和高级综合塘系统。在中国，特别是在缺水干旱地区，稳定塘是实施污水资源化利用的有效方法，近年来成为中国着力推广的一项技术。

2.5人工湿地处理系统

人工湿地是一种由人工建造和监督控制的、与沼泽地类似的地面，它利用自然生态系统中的物理、化学和生物三重协同作用来实现对污水的净化。具有高效率、低投资、低运转费、低维持技术、处理量灵活、能耗低和处理效果好的优点。广大农村地区可以根据地区的不同，选择合适的水生植物，这种方法更加适用于具有湿地的地区。

3.我国农村生活污水的防治策略

3.1完善农村环境保护的政策、法规、标准体系

在《全国农村环境污染防治规划纲要》（2007—2020年）中，到2010年，重点流域和区域、经济发达地区和欠发达地区力争完成村镇生活污水处理率分别达到30%、20%和10%；到2020年，重点流域和区域、经济发达地区和欠发达地区力争完成村镇生活污水处理率分别达到60%、50%和30%。要完成《纲要》目标，必须抓紧研究制定村镇生活污水、垃圾处理及设施建设的政策、标准和规范，逐步建立农村生活污染治理设施的投入和运行机制。对北方农业生产高度集约化地区、重要饮用水水源地、南水北调沿线、重要湖泊水域和南方河网地区等水环境敏感地区，制定并颁布污染物排放及治理技术标准。加快制定农村环境质量监测、评价标准。抓紧制定《农村环境保护条例》等法律法规标准，把农村环境保护纳入法制化管理轨道，有效防止污染与生态破坏。

3.2明确不同区域的功能定位和发展方向

依据各地区域、交通、资源环境承载力、经济和人口集聚条件等情况，划分为优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发四类主体功能区。根据这四类不同的主体功能区，来调整农村的产业发展方向。

3.3加强环境基础设施及能力建设

建立和完善农村环境监测预警体系。按照《全国环境监测站建设标准》，积极推进县级监测站的常规监测能力建设。研究制定农村环境质量监测、统计、评价標准，开展农村环境质量评价工作，定期公布全国和区域农村环境状况。加强农村饮用水水源地、自然保护区、基本农田等重点区域的环境质量监测。加强危险化学品、危险废物、放射性废物监管，防范环境风险。督促各级政府和重点企业制定突发环境事件应急预案，配备必要应急设施，提高农村地区突发环境事件的应急处置能力。建设农村环境执法监督体系。按照《全国环境监察标准化建设标准》，加快县级环境监察机构标准化建设，提高机动性执法、现场取证、通信联络、信息处理、快速反应等配套执法能力，重点对中西部地区予以支持。到2010年，力争全国县级环保执法队伍基本达到能力建设标准化要求。强化农村地区环境监管和准入，禁止不符合区域功能定位和发展方向、不符合国家产业政策的项目在农村地区立项。严格建设项目环境管理，依法执行环境影响评价和“三同时”等环境管理制度。对造成农村生态破坏与环境污染的违法行为，严肃查处。加强环境安全检查，重点排查沿江沿河和人口密集区的石油、化工、冶炼等企业，消除环境隐患。

【参考文献】

［１］翟洪凯,窦宁,尹树红，等.浅析农村沼气发展中存在的问题和对策[J].现代农业，2007,(12):26-28.

心音信号的检测与处理 篇4

心音是在心动周期中,由于心肌收缩和舒张,瓣膜启闭,血流冲击心室壁和大动脉等因素引起的机械振动,通过周围组织传到胸壁,将耳紧贴胸壁或将听诊器放在胸壁一定部位,听到的声音。通常很容易听到第一和第二心音,通常将第一心音作为心室收缩的标志,其响度和性质变化,常可反映心室肌收缩强、弱和房室瓣膜的机能状态;将第二心音作为心室舒张的标志,其响度常可反映动脉压的高低。

心电和心音是反映心血管功能状态的两种不同的检测手段,通常的生理参数监测多选用单导联心电,通过AG-clAG电极获取体表微弱的心电信号,经过仪用放大器放大以及带通滤波等信号调理手段获得ECG信号。粘贴电极的电生理提取方法,由于电极对人体的刺激作用,不适合长时间使用,长时间的粘贴电极,会使局部皮肤瘙痒、甚至溃烂。在低负荷生理参数提取的课题研究过程中,探索采用非粘贴电极的心跳信息获取技术,通过对心音信号的检测与处理,实现非粘贴电极的心搏信息获取。

1 固体振动传感器

心音是心脏跳动过程中对胸壁的冲击振动,如何有效获取这些振动信号,尽可能降低运动伪迹的干扰是信号提取技术的关键。尝试过PVDF压电类材料实现心搏冲击的检测,进而采用动圈式固体振动传感器实现心搏/心音信号的获取,PVDF压电类材料提取心冲击信号时容易受到呼吸运动的干扰,且对身体活动敏感,而采用固体振动传感器,则不受呼吸运动影响,具有较强的抗干扰能力,而且可以用同一传感器实现心搏和鼾声信息的获取,可用于睡眠呼吸事件检测。固体振动传感器(见图1),相对于其他心音信号传感器,如驻极体式、动圈式、电容式等,动圈式固体振动传感器具有较好的低频相应特性(心音的听音范围为20～600Hz)。

2 信号调理电路

动圈式振动传感器的基本原理在于振动引起线圈的磁通量变化,进而在线圈两端产生感生电动势,采用仪用放大器可实现线圈两端差动信号的提取。由于传感器、电缆和负载组成的电路的时间常数决定心音传感器的频响,为保证传感器的频响特性并减少线缆引入的运动伪迹干扰,通过封装技术将LT1789为核心的仪用放大电路封装在传感器内部(见图2)。

3 硬件检波与特征点识别

由于先期研究的目的在于心搏信息的获取,而不是心音成份分析,为降低微处理器的采样负荷,我们使用硬件检波与特征点识别技术(见图3)。

为降低硬件电路设计的复杂性,我们巧妙地利用运放的单电源供电特性,实现双向检波,加法电路以及后续的积分电路实现心音包络的准确提取。图3中双运放MAX4163采用双电源供电,第一级的作用是隔直放大,提取交变的音频信号并将其幅度适当放大,便于后续检波,第二级的作用是反向跟随,与后续的二极管检波电路实现反向检波功能;四运放MAX4164使用单电源供电,结合二极管HD1、HD2分别实现反向和正向振动信号的检波,UHR2B是一个加法器,将双向信号合成,再经过RC低通后,获得心音信号的包络曲线,UHR2D起到进一步放大的作用,将其调理到适合微处理器AD采样的动态范围。对于该包络,微处理器可以很低的采样率获取包络曲线,或者通过比较器变成相应的脉冲信号,通过计数的方式获取心动信息。硬件提取心音包络与心电的同步采集对照(见图4)。

4 数字信号处理技术

为对比硬件检测技术的性能,我们对检波之前的心音振动信号,以高速AD(1000Hz,12bits)进行采样,采集到PC机中,在MATLAB平台上进行相应的信号处理。图5为心音与心电的同步信号。

在数字信号处理时,首先对心音信号取绝对值,相当于硬件电路的双向检波和求和电路,在MATLAB里使用abs()函数,接着对绝对值信号进行低通滤波处理,便可获得心音包络,相当于硬件上的RC低通滤波,在MABLAB里使用smooth()函数,或者自己设计低通滤波器,使用filter()函数实现。同步的心音、心电、绝对值以及积分所得的包络线(见图6),数字信号处理方法可得到与硬件处理相当的结果,相比于硬件处理技术,软件处理具有参数调节灵活、效果验证方便的特点,可以通过调整低通滤波器参数,得到理想的心音包络线。

5 结论

动圈式固体振动传感器能够有效地提取心音信号,硬件检波及包络线提取技术能够有效地提取心音包络,从而实现低负荷心冲击信号提取,该技术已经成功运用到低负荷生理参数提取的研究项目中,初步的数字信号处理技术验证硬件检测技术的可靠性。在后续研究中,将通过高速AD采集心音信号,对其进行时域和频域的分析,时频分析方法(WVD、CWD、CKD) 对心音这种非平稳信号,有较高的时频分辨率,对于揭示心音产生的生理机制有着积极的作用,在理论研究和临床诊断中有一定的实用价植。心音图结合心电图,能够大大提高心血管疾病的鉴别和诊断水平,对于了解心血管功能,选择治疗,判断病理以及研究某些疾病的机理都提供很有价值的资料。

参考文献

[1]于云之,聂邦畿.心音的临床意义及研究现状〔J〕,现代医学仪器与应用,1997,9(3)∶9～12

[2]肖仪华,裴驭力.基于笔记本计算机的心音分析仪〔J〕,北京生物医学工程,1999(1)∶34～38

[3]杨乐平,李海涛,赵勇,等.LabVIEW高级程序设计〔M〕,北京:清华大学出版社,2002

[4]元秀华,谢定.心音信号测量中的噪声干扰分析与滤除方法〔J〕,中国现代医学杂志,1999,9(6)∶67

[5]吴延军,徐泾平,赵艳.心音的产生与传导机制〔J〕,生物医学工程学杂志,1996,13(3)∶280～288

污泥处理技术与发展趋势 篇5

污泥处理技术与发展趋势

摘要：概述污泥处理传统技术与现状,介绍卫生填埋处理、焚烧处理、土地利用处理、远洋倾倒或深海抛投处理等多种污泥处理技术,并对污泥处置的新技术和发展趋势作相关介绍.作 者：朱书景 薛改凤 张垒 ZHU Shu-jing XUE Gai-feng ZHANG Lei 作者单位：武钢研究院,湖北,武汉,430080期 刊：武钢技术 Journal：WUHAN IRON AND STEEL CORPORATION TECHNOLOGY年，卷(期)：2010,48(3)分类号：X511关键词：污泥 土地利用 焚烧 卫生填埋

污水处理的技术原理与特点 篇6

[关键词]水资源；污水处理；技术原理；特点

引言

近年来，随着我国经济的飞速发展和国民生活水平的整体提升，对于水资源的利用量连年攀升，其中以工业用水和生活用水为主。我国虽然幅员辽阔，水资源丰富，但是我国人口眾多，人均水资源比例非常少，再加上工业用水对我国浅表部分的水资源的污染，可见我国无资源仍然比较匮乏。因此，我国对于污水处理技术的使用和发展，势在必行，提高污水处理技术是缓解我国水资源困境的必行之路。目前，我国大部分城市的污水处理厂均采用AO、AAO、SBR以及其改良工艺、氧化沟以及其改良工艺等技术进行污水处理。均具有较好的污水处理效率，但是不同的工艺的原理和特点都不尽相同，本文便以东莞市石鼓污水处理有限公司的污水处理技术为依据，对不同的污水处理技术的原理和特点进行了分析，以期在工艺选择的时候作为参考。

1.常见的污水处理工艺

1.1生物法

生物法是利用活性污泥中的好氧细菌和其他原生动物将污水中的有机物进行吸附、氧化和分解，最终将这些有机物分解成二氧化碳和水的处理方法。这种方法早在上世纪就发明创造出来，一直是世界各国处理污水的主要方法，尤其是对于城市污水处理，占据非常重要的位置，我国的大多数城市的污水处理工艺也均以生物污水处理法为主。这种方法的显著特点是，反应迅速并且处理速度快，缺点就是对于周围温度和PH值的要求比较高。其主要处理模式包括活性污泥法、氧化塘法、厌氧生物处理法、生物膜法和土地处理法。

1.2化学法

污水处理化学法就是利用添加化学试剂的方法将污水中的离子除去掉。但是这种处理方法有一个最大的缺陷就是，容易引入其他的化学物质，污水处理不彻底。化学法主要包括氧化还原法、化学沉淀法、混凝法、消毒法和中和法。

1.3物理法

污水处理物理法就是通过譬如活性炭吸附等物理变化的方法，用网吸附固体物质的污水处理方法。物理法是除了生物法之外，进行污水处理最常用的方法，因为它处理速率快，并且可以循环使用。其主要处理模式包括沉淀法、过滤法、气浮法、格栅法、调节匀和法和离心分离法。

1.4物理化学法

污水处理物理化学法是将物理法和化学法综合利用进行污水处理的方法。它可以综合两者的优点进行废水的净化，主要特点是出水水质好，占地面积少。物理化学污水处理方法主要包括萃取法、膜分离法、离子交换法、吸附法、吹脱与汽提法和蒸发与结晶法。

上述四种处理工艺法中，生物法是目前最常用的污水处理方法，因为它效率高，并且成本低。而这四种处理方法可以单独使用，也可以根据不同的污水水质进行综合利用，目前大部分国家都是采用综合利用的方式进行污水处理，并不是单独使用其中一种，我国最常用的综合利用工艺是生物法和物理化学法。

2.东莞市石鼓污水处理有限公司污水处理技术简述

2.1公司概况

东莞市石鼓污水处理有限公司（原东莞市东江水务有限公司市区污水处理厂）成立于2002年6月，是东莞市水务局下属国有独资企业，是东莞市政府进行环境治理的重要工程之一。位于南城区石鼓村王洲，占地面积26.52万平方米，日处理生活污水设计能力为40万吨，是东莞市目前采用二级处理最大的一家生活污水处理厂。

污水厂概算总投资20亿元，其中厂区投资5.4亿元，管网投资14.46亿元。厂区 、管网全部由东莞市财政投资兴建。分三期建成，其中一期于2001年9月动工，2002年6月投入试运行，占地面积9.4万平方米，采用厌氧-氧化沟工艺（A/O工艺），处理能力为10万吨/日；二期于2003年9月动工，2004年8月28日投入试运行，占地面积6.81万平方米，采用缺氧、厌氧-氧化沟工艺（A2/O工艺），处理能力为10万吨/日；三期工程于2009年上半年动工，2013年1月投入试运行，占地面积10.31万平方米，采用多模式A2/O工艺，处理能力为20万吨/日。截污主干管总长度为14.77Km，管径为D1400mm至D2600mm；支干管总长度为4.9Km，管径为D300mm至D1600mm 。其污水处理工艺流程图如图1所示。

图1 东莞市石鼓污水处理有限公司工艺流程图

2.2东莞市石鼓污水处理有限公司污水处理技术

在进行城镇污水处理的时候，要选用合理的污水处理技术，要综合考虑建设和维修的费用的高低、工艺运行的稳定性以及当地的自然地理环境等多种因素，来进行选择。东莞市石鼓污水处理有限公司污水的处理技术都是采用厌氧生物处理技术这种生物化学法进行污水处理，其中无论是AO工艺还是AAO工艺，都将其与氧化沟污水处理法进行结合综合使用。

2.2.1氧化沟污水处理工艺：氧化沟污水处理工艺，最初是由荷兰TNO在20世纪中期研制而成的，其与普通的活性污泥处理法不同，它是采用封闭的循环式池型，将污水和活性污泥的混合液在其中不断的循环流动，并且兼具推流式和混合式的特点。这种处理工艺，流程也比较简单，操作方便，处理出来的水质较好，工艺可靠，进行建造基建费用较少，运行费用低。最大的缺陷就是泡沫问题。无论是污泥膨胀问题，还是污水中油脂的富集问题，亦或是泥龄过长问题都会产生大量的泡沫，使得污泥上浮，流速不均。

2.2.2一期——厌氧-氧化沟工艺（A/O工艺）：东莞市石鼓污水处理有限公司第一期污水处理技术采用的是厌氧-氧化沟工艺（A/O工艺），是综合采用AO和氧化沟污水处理工艺的技术。AO工艺是采用SNP特种悬浮型生物填料，其显著性优点是，系统污泥浓度高、能耗低、运行费用低、停留时间短、产泥量少、操作管理简单并且运行比较灵活。而且这种工艺所需的设施施工周期短，投资低，占地面积小而且外观美观，另外，维修检修工作量低，操作简单容易上手，从而污水的处理效率高。其主要的缺点就是缺少独立的污泥回流系统，无法培养独立性质的污泥，遇到一些难以降解的物质，处理率比较低，脱氮效果不好，运行不够稳定，也或多或少的影响处理的效率。为了弥补AO工艺这些缺陷，便将氧化沟污水处理工艺与其综合使用。

2.2.3二期、三期——缺氧、厌氧-氧化沟工艺（A2/O工艺）：AAO工艺是将传统的生物硝化工艺和活性污泥法相结合，有效的将污水中的有机物、氮和磷处理掉。它的工艺布置形式可以为厌氧、缺氧和好氧三种。将厌氧池放在前面，可以使聚磷微生物有限获得碳源，并且得到充分的释磷，然后通过菌种间的协作，将有机物转化成挥发酸，借助水解聚磷释放的能量将其吸收进入体内，并且储存起来，提供后续好氧条件下过量摄磷和自身增殖所需要的碳源和能量。污水通过厌氧反应器进入缺氧反应器，进行脱氧，多功能去除BOD、氮和磷等。这种多种反应池相结合使用的工艺，大大促进了污水处理的效率。其主要工艺流程如图2所示。

图2 AAO工艺污水处理主要工艺流程图

3.结束语

污水是人类滥用和工业发展使用水资源的产物，水资源的有限的，随着污水排放量的日益增加，污水排放量超出了水资源的自净功能，便伴随着水资源的日益枯竭，如果不进行及时的技术性处理便会造成巨大的经济损失和自然资源的污染。通过本文依照东莞市石鼓污水处理有限公司的污水处理技术展开的污水处理技术的讨论，可以对污水处理技术有大致的了解，因此我们必须在此基础上加强污水处理技术的建设，大规模建立污水处理厂，提高污水处理技术，加快步伐进入污水深度处理阶段，改善我国的水资源使用情况，从根本上改变我国的水资源利用环境，促进我国国民经济的可持续健康发展。

参考文献

[1]杨肇健.三沟式氧化沟在处理城市污水中的应用[J].给水排水，1996.

[2]吕继奎.化学环保概论[M].化学工业出版社，2005.

[3]GB8978-1996 污水综合排放标准.

[4]东莞市石鼓污水处理有限公司一、二、三期工程运营实例，2014.

[5]范文漪.泰安污水处理厂工程简介[J].给水排水，2002.

信号机故障检测与处理 篇7

城市轨道交通车辆在运行过程中, 需根据信号设备所提供的信息运行。信号机是城市轨道交通联锁系统中的重要的终端设备之一, 是不可或缺的组成部分。以地面信号机为主的信号系统, 驾驶员必须按照信号机的显示运行。城市轨道交通主要以车载信号为主, 正线无岔区段不设置地面信号机, 在道岔区域设置地面防护信号机, 用以满足列车折返需要。有危及行车安全的地点, 应设置地面信号机。在车辆段根据需要设置相应数量的调车信号机。信号机通常设置在线路的右侧, 基本颜色有红、黄、绿三种, 辅助颜色有蓝色、月白色两种。红色波长最长, 传播距离最远, 用作禁止信号;绿色与红色反差较大, 用作按规定速度运行信号;信号机显示黄灯时, 表示列车需降速通过进入到侧线。蓝色与月白色通常用于车辆段内的调车信号, 蓝色为禁止信号, 月白色为允许信号。

信号机故障是信号系统常见的故障之一, 影响行车安全, 降低运行效率。

2 信号机故障分析

调车信号相对简单, 其点灯控制电路如图1所示, 未排列进路时灯丝信号继电器 (DXJ) 处于落下状态, 蓝灯点亮, 信号处于禁止状态。当灯丝信号继电器 (DXJ) 吸起后, 白灯点亮, 信号处于开放状态。驾驶员需按照信号机的指示行车。

当车辆段调度员发现调车信号机白灯出现灯丝报警时, 需及时联系信号段维修人员及时处理。维修人员在做线路设备检测时, 首先观察灯丝信号继电器 (DXJ) 的状态, 若白灯亮, 证明是报警电路本身出现问题, 及时处理即可。若白灯熄灭, 需测试室外允许信号 (白灯) 电灯电压是否为交流220V, 若是, 则可认定为此项故障为室外断线故障, 故障主要有四个方面:电缆断线, 变压器Ⅰ次侧, Ⅱ次侧断线, 箱内配线断线, 灯泡坏或灯泡主副灯丝断线。逐一排查即可清楚故障。若室内输出电源XJZ与XJF不是交流220V, 则测试熔断器RD1和RD2是否熔断, 没有熔断则为室内混线故障, 需逐段排除;熔断器已经熔断, 换上新的熔断器再一次熔断, 则可判断为室外或室内混线事故。确定混线事故的发生地点, 需在分线判处拆下一根故障回路的电缆线, 若有电阻值则为室内电缆混线, 若电阻无穷大则为室外混线 (电缆混线、变压器Ⅰ次侧, Ⅱ次侧短路, 配线短路) 。调车信号故障处理程序流程如图2所示。其他信号机点灯电路不同, 故障处理程序相似。

3 信号故障处理

信号机故障时, 控制中心调度员通过计算机界面第一时间接收到报警信息, 在信号机故障状态下, 线路中的车辆应在调度员的统一指挥下继续运行, 待运营结束或者天窗时间段, 由信号段工作人员再对信号机设备进行检测维修。图3具体分析了在基于通信的列车自动控制系统 (CBTC) 模式及后备模式下的车辆行车处理流程如图3所示。即驾驶员应该在调度员的指挥下, 遵照以下操作流程处理问题。

信号机故障发生时:车站区域控制器列车自动监控系统 (ATS) 与控制中心ATS系统将会显示相应的报警信息。修复后, 信息栏会显示相应的信号机灯丝断丝故障已恢复, 信号机恢复到正常的红灯显示状态。

信号机其它故障处理程序类似, 都是在控制中心调度员统一指挥下, 驾驶员遵照相应的程序操控列车运行, 信号段维修人员在合适的时间修复故障。

4 结论

信号故障的及时排除能提高城市轨道交通运营效率, 保证列车行车安全。故障发生时, 调度员应及时通告信号段, 驾驶员按照要求行车, 信号段维修人员应及时有效的排除故障, 恢复运营。

摘要：信号机是城市轨道交通中必不可少的信号终端设备。本文重点分析了信号机故障原因分析及行车处理办法。

关键词：信号机,城市轨道交通,故障处理

参考文献

[1]常仁杰, 吴广荣.信号基础设备维护.化学工业出版社.2013.

[2]唐小惠.城市轨道交通信号机简介.科技风, 2014.

测试技术与信号处理的课程教学改革 篇8

关键词：测试技术与信号处理,激发式教学,项目引导

《测试技术与信号处理》课程是我校机械类专业本科生的基础必修课,一般在大三上学期开设。课程知识面较广,是融合了信号及其信号分析、传感器技术、模拟电路技术、数字信号处理技术等内容的一门综合性课程。课程首先讨论常用信号以及信号变换处理基本方法,测试系统的特性,常用传感器及其信号模拟电路设计、数字信号处理以及常用物理量的测试方法。它涵盖了诸多学科,尤其是在第二章的常见信号处理方法中,涉及了傅里叶变换、小波分析等抽象内容。为了加深对理论部分的理解,必须通过大量的实验来验证,因此对实践环节要求较高。针对上述难点,本文首先分析以往教学模式下的缺陷,之后对我们进行的教学模式改革进行汇总。

一、以往教学方法的不足

1.基础知识环节薄弱。测试技术与信号处理课程内容涉及面很广,是一门综合型课程。包括信号与系统、检测技术,微机原理等众多技术,是一门多学科交叉的课程。例如在第二章测试信号的基本特性的时候,要对时域信号进行傅里叶变换、微积分等运算,尤其是在讲解傅里叶的基本特性的时候,使用了众多的积分变换的知识。这些都是以前所学的高等数学中的知识,而这部分内容学生一般在大一就学过了,隔了一年多的时间,部分内容学生都忘了,因而进展较慢。在上课的时候,教师还得带领学生复习以前的相关知识,造成整体教学进度缓慢,学生学起来也比较吃力。

2.教学方法单一。以往的教学过程中,一般都是教师占据主导地位,学生跟着教师的思路一步一步学习理解。这种“填鸭式”教学方法虽然有利于教师有效的把握教学进度和学生的掌握能力,结果是会造成学生被动得死记硬背,理解了表象,但是难以深入的举一反三,完全抹杀了学生的积极性和创新性。这对后续的内容也造成了教学内容的脱节,难以贯穿整个知识体系。比如在讲解随机信号这一节的相关函数应用中,对于相关函数的有关运算,深奥、难以理解,而且涉及到以往高数的概率论与数理统计的内容,很多学生学得不是很好。大多数学生在计算的过程中,只能按照书本上的基本公式求解,计算过程复杂烦琐。

3.实验力度不够。测试技术与信号处理课程由于涵盖的内容非常广,对实验的要求比较高,涉及到信号处理、模拟信号调理等相关知识,而且实验难度也比较大。在实验教学中,主要存在两个问题:一是由于实验难度大,现有实验仪器设备又不足,因此难以完成较为复杂的实验。然而如果简化实验,则又达不到预期的实验效果,使得学生在学习理论课的过程中无法与实践相结合,与实际问题相脱节,觉得该课程深奥难懂,枯燥无味。二是实验教学中一般要求学生按照实验指导书步骤操作,学生只能根据实验一步一步的进行,无法扩宽相关知识,从点到线的理解;无法全面理解相关知识的内在联系,从而不能提高学生的积极性和主观性。

二、深化教学改革

1.教学内容的增加。通常情况下,教学进程是教师以课程教学大纲为基础,逐步深入地讲解各个章节内容。比如讲到第五章“常用传感器”这一章节,按照大纲要求主要讲解电阻应变式、电感式、电容式、压电式、光电式、热电式等传统的物性型传感器的基本原理、特性、信号调理电路及实际应用。这些传感器都是传统的教学内容,多少年都没有变化,已经相当成熟。随着现代科技的发展,越来越多的传统传感器已无法满足现代化机电装备要求,很多综合性能传感器、智能型以及小型化传感器成为了传感器今后的发展趋势。特别是基于多学科内容的生物传感器以及纳米型、微小型传感器等都在原有的传统传感器基础上有了很大的提升,应用范围更广。我们在原有的教学大纲基础上适当增加这些新技术、新知识,使学生能够及时了解当前传感器的发展方向,以提高他们的学习积极性。我们在本课程教学过程中增加了智能型传感器、网络型传感器的相关知识,这类传感器尤其在计算机测控领域应用广泛,它可以直接将物理量转化为数字信号,便于就地显示和数据远传。

2.激发式教学模式的推进。测试技术与信号处理是机械类本科学生的一门综合性的课程,主要是培养学生掌握信号与系统、常用传感器、信号调理技术、机械工程测试技术的专业性基础课程,具有很强的实用性和应用性。目前,很多学生出于就业压力,往往侧重于“短平快”的技能练习,上课不能很好地集中注意力,积极性逐渐减弱。我们在教学过程中适当搜集周边相关企业实际遇到的难题,以这些问题入手,逐步讲解解决这些问题的思路、原理和方法,这样极大的激发了学生的学习兴趣,达到了良好的效果。

3.以精品课程建设为重点,整体优化、突出课程的实用性。在课程教学改革中,首先应该是以教学大纲的基本要求为准则,重点是以基础性和知识、能力、素质协调发展、综合提高为原则。课程综合体系的建设主要以基础课和教学平台建设为重点,逐步带动专业课建设。目前已经取得了一定的成效,测试技术与信号处理已分别建成校级和省级精品课程。

在课程建设工作中,课程责任人应按照精品课的标准,制定切实可行的课程建设规划,课题组成员通过定期检查、评估、课程研讨等措施,以加强课程建设工作。课程建设注重教学内容的改革,结合班级同学对知识点实际掌握能力的基础和本领域发展水平及趋势的基础上,制定改革的总体方向。对于每一章节内容,则要求在充分理解课程内容的前、后相关课程的基础上,及时进行课程内容的调整与优化,把教改成果和学科当前最新发展技术添加到教学内容中。

4.以科研项目为基础来提高学生的实践能力。提出“以工程案例和生产实践为主线的测试技术课程教学模式”,利用良好的试验教学平台,开放实验室、科技创新实践平台,针对教学知识点,结合工程题目设计实验案例,让学生自己设计和集成测试系统,重点培养创造意识,增强工程分析和实际应用能力。在课堂讲授过程中,结合实际工程案例,利用教师承担过的科研项目以及积累的实际应用案例,从案例中提取出适当难度的子问题,作为一个小的子项目来让学生实际进行设计,使学生能够更加深入地感受到测试技术的基本原理价值,避免枯燥无味的书本理论分析,提高了学生的学习积极性。从问题的提出,方案的制订,到传感器的选型、模拟信号调理电路的设计、滤波等一系列环节,均由学生以小组为单元参与设计,每个组的设计方案均有所不同。最终学生都能很好的完成设计,指导教师再逐一对设计方案进行点评,学生也很有成就感,达到了很好的学习效果。

在理论课和实验课程之外,我们还根据相关题材,组建课题小组,所有学生、只要对该课程感兴趣的都可以参加。经过与学院沟通,利用现有的实验室及仪器,开展科研项目课题。大多数项目均与应用紧密结合,提倡解决实际问题。在实际项目难题的解决中,学生一方面加深了对机械工程测试技术书本理论知识的理解,另一方面培养了学生浓厚的学习兴趣,形成了良好的学习习惯。在这几年的全国大学生电子设计大赛以及校级和省级的机械设计大赛中,本院学生均取得了较好的成绩,很多同学还在核心期刊上发表多篇科技论文以及专利。

5.建设了《测试技术与信号处理》精品课程网站。在精品课程的建设中,我们非常重视现代网络技术在教学中的运用,重点制作了网络课程和多媒体课件,进行了《测试技术与信号处理》教学网站的设计建设。该网站适用于高等工科院校机械类专业及相关专业的课程的教师备课授课、学生网上学习互动使用。通过网站的建设,可以将重点内容、图、动画、虚拟仪器、仿真测试、网上答疑与互动等素材有机地结合。对于书本中难以理解的理论和原理性知识以动画、视频等展现,便于学生理解。但是在教学过程中,重点内容还是要结合板书进行深入的讲诉,使学生愿意主动参与,更好的掌握课程的理解。尤其是网站内的答疑互动环节,也使很多疑难问题,可以方便的给同学们解答。另外,根据同学们所提出的问题,也可以帮助教师把握同学们掌握的程度。对于共性的疑难点,在上课的过程中再次详细讲述,同学们便能更加深入的理解。

三、结语

《测试技术与信号处理》课程教学方法的探讨,使我们深刻地认识到原有教学方法存在的诸多不足之处。只有通过一系列的教学改革,才能激发学生的学习兴趣,提高教学质量。这些方法同时还用在了其他的相关课程中,也取得了很好的效果。在教改过程中,我们认识到现有的教学方法还可以进行更深入的完善,可以做得更好,还需要不断努力并认真总结。今后,我们主要在教学团队整体水平的提高、深化教学内容和教学方法、完善教材建设、进一步加强网络课程建设方面努力,相信一定能取得更好的效果。

参考文献

[1]赵文礼,颜志刚,等.测试技术基础[M].北京:高等教育出版社,2009.

[2]慕丽,王欣威.《机械工程测试技术基础》课程教学改革探讨[J].装备制造技术,2010,(1):212-214.

[3]李敏通.机械工程测试技术教学方法研究探索[J].教法研究,2012,(2):189-190.

[4]杨俊.测控技术与仪器专业创新人才培养探索与实践[J].高等教育研究学报,2010,2(33):14-16.

检测技术与信号处理 篇9

1 多速率数字信号的处理

宽带数字中频软件无线电的原理,是对宽带频谱范围进行数字化,但前提条件,是将带通采样定理与前置滤波器进行有机结合,达到设计效果。带通采样定理的应用降低了中频采样频率,同时满足需要,但如果采样频率寄生进行处理,就会对增加采样量化的降噪比,有助于设计目标的实现。所以要在两者之间寻找合理的平衡点,就需要把采样频率调高,同时使得瞬间采样带宽达到一定的带宽值。对于多速率信号的处理,基本理念中抽去以及内插理论技术变得十分重要。

1.1 有关数字信号速率的整数倍抽取

整数倍抽取的定义,就是把原始采样序列x(n)每隔D-l个数据取一个,从而形成一个全新的序列x,也就是

xD(m)=x(mD) (1)

式中,D为正整数。若x(n)序列的采样率取sf,则其无模糊带宽则为fs/2。根据计算公式,可以得出,抽取序列的频谱XD(ejω),是由抽取之前原始序列频谱χ(ejω),经过频率转移并且进行D倍展宽,最后由D个频谱叠加得到。

经上述的分析,可得到如图1所示,带宽<πD的低通滤波器。如果原始信号的频谱分量<π(I),就可以将前置低通滤波器省略。

1.2 数字信号处理的整数倍内插

对于数字信号处理的整数倍内插,就是在两个原始抽样点之间插入(I-1)个零点,这就是整数倍内插。如果原始抽样序列是x(n),那么经过整数倍内插后的序列可通过相应的数学表达式进行表达,但是可以画出内插、经过压缩后的频谱如图3所示。

1.3 关于采样率的分数倍变换

上述数字处理技术,均为抽去和内插之间的特殊关系,实际是采样率变换方式中的一种特殊变换:整数倍变换,实际还存在着分数倍变换。如果分数倍变换比R=RD/I。那么可以进行完I倍内插后,再进行D倍抽取得到设计效果,但须注意内插与抽取的顺序需要特别规定,即先进性内插,再进行抽取。就可以保证,中间序列的基带频谱宽度大于原始信号频谱的基带谱宽度,达到设计要求,否则会导致信号失真。

1.4 关于抽样率转换的多级实现

经过多级变换实现高倍数抽取系统,可分为两个途径,第一种是寻求最优化的方法,根据每秒钟的乘法次数作为基准,找出各级内部最佳的抽取以及内插因子,完成对各级滤波器的设计。第二种是通过抽取或者内插器进行处理,这种抽取器的抽取因子为2。同时这种抽取以及内插因子为2的抽取以及内插器,可使用半带滤波器进行有效的滤波,并且,对于这种带有冲击响应的滤波器,其中有近1/2冲击响应的值为0。对于抽样率转换系统而言,它的总抽取因子,并不是在任何情况下,都可以用2的幂次方进行表示,但用某个整数与2的幂次方的乘积进行表示确是可行的,因此在能够多级实现抽样率转换系统中,就会出现抽取或内插因子是一个整数的抽取或者内插器。在这类的抽取以及内插器中,一般都是通过积分梳状滤波器实现抗混叠以及去镜像滤波的。

1.5 正交变换的有关理论

对于在自然界中可实现的信号都称为实信号,实信号的频谱具有共轭对称性,是指实信号的征服频率是堆成的,分量正好相反。依据此特性,对于任何实信号,都可对某一部分作相应的描述,然而不会丢失任何信息,也不会产生虚假信号。

数字上下变频器采用的基本处理方法,就是对信号进行分解、信号分析以及调制解调。但实际中较难找到理想的,通过Hilbert变换的阶跃滤波器,以至于数字信号处理经常采用正交分解进行处理,就是数字序列(fn)和两个正交本振序列cos(o)t和sin(o)t经过相乘后,凭借着数字低通滤波来实现。由于结果是两个正交本振序列和的乘积,所以就保证其正交性。此外,从工作原理上,数字上下变频概念,就是把输入的数字信号以及一个本地震荡数字信号,经过相乘完成频谱转移。这种技术内容主要包括:数字控制振荡器、数字混频器以及低通滤波器。通信系统中无线电信号处理与软件无线电技术密不可分,只有掌握才能更好地在科技生产中适应潮流发展。然而对于软件无线电技术,应尽量将其放在一个开放软件平台上,实现其功能。在尽可能靠天线近的地方,使用宽带模数转换,能够尽早完成信号数字化,这是软件无线电的基本处理思想。无线电系统包括射频、中频、和基带3个部分。软件无线电是理想状态或是永远不存在的假设,但是可通过软件无限关键技术,实现其部分功能,这是软件无线电关键技术意义所在。

2 软件无线电的关键技术

2.1 宽带智能天线技术

作为软件无线电硬件出入口,对于理想的无线电系统,天线应该覆盖要求的所有无线通信波段。目前技术无法达到相应要求,但人们可采用组合式多频段天线,来尽量弥补缺陷,因此使用宽带智能天线被看作能够实现多频段天线系统的最佳方案。随着科技发展,很快RF微型机电系统,是一种高度小型化的器件,这种器件的研究成功,可使宽带实现可重构天线的设计方案成为可能。通过软件无线电以及智能天线相互渗透、相互促进的作用,可在将来无线通信中得到广泛应用,也会使得这种技术得到推广,将在其他无线电技术领域达到科技创新的最终目的。

2.2 高速数字信号处理部分

此部分包括基带处理、调制解调以及数字上下变频等方面。其中分为解扩和解跳在内两部分,这部分功能在于可实现对单片可编程器件要求更高,使得各器件能够更好地结合在一起,以至于完成更多功能。若在单片可编程器件无法满足处理能力时,可用多个芯片并行处理的方式,提高运算能力来解决此问题,需要注意的是,数字下变频中难点是数字下变频和滤波以及二次采样,还有分离所需要的信号等问题。

2.3 高速A/D和D/A转换

软件无线电结构具有的基本特征,是对模数及数模转换器的要求很高,其中重要的是采样速率以及采样精度。所以对于A/D和D/A转换器而言,安装位置至关重要,近射频端。此特性也直接反映软件的软化程度。如果AD/变换器的动态范围在100～120 dB之间,同时最大输入信号频率在1～5 GHz之间,就会符合理想的软件无线电标准。然而采样速率是由信号带宽决定的,所以采样速率一般要求在信号带宽的2.5倍以上。此外通过采取多个A/D并联使用的方法,达到进一步提高器件性能的目的。

2.4 高速DSP以及FPGA技术

DSP又称为数字信号处理器,是发展软件无线电的关键技术,无线电台的实现,需要快速数据处理,以及强大的精度支持,在当前无线电技术,运用的主要方案,有数字信号处理技术DSP以及专用集成芯片,还有现场可编程的门阵列FPGA,或者几种技术的结合产物。对于软件无线电而言,其核心部分是高速DSP芯片。随着微电子技术的不断发展,对于数字信号处理器件速度以及性能均有提高。对于DSP而言,通过一种精简指令的技术结构,对数字信号进行处理,此结构具有尺寸小、功耗低以及性能高的优点。因此,很多DSP厂商都进行改进处理,制成DSP系统集成电路,这种电路将DSP芯核、MPU芯核以及专用的处理单元,结合外围电路单元以及存储单元,统一进行集成。FPGA就是现场可编辑逻辑门阵列,作为一种可重编程器件,能够实现的功能已超过现今的DSP处理器,不仅可实现软件的可编程性,还可加速硬件,同时进行重构。因此,FPGA可以成为真正的“软”硬件,同时融合硬件与软件的优点,能够实现在定制硬件以及灵活软件之间的折衷。近年来,对于FPGA的发展,可以看到,无论是在规模,还是处理速度上,以及功率消耗上,都有明显进步,这为软件无线电发展奠定有力的基础。DSP与FPGA的完美结合,被认为是最理想的软件无线电与硬件相结合的成功范例。FPGA可以用于对接口协处理,从而更好地与DSP以及通用处理器,进行有效连接,不仅降低系统成本同时提高系统性能。并且可以自由选择基带处理算法的位置,因而提高了SDR的算法灵活性。

但当前由于受到硬件器件的限制,要实现软件无线电技术的数字化,主要是针对中频段进行处理,随着技术不断发展,软件无线电定会实现。

3 结束语

对于通信系统中无线电数字处理技术以及无线电关键技术,主要目的是可以在实际中起到作用,满足需求,因此随着信息技术以及计算机技术的发展,必将会导致新技术的变革与创新,所有技术瓶颈不再是问题,这些数字处理技术以及关键技术,也将成为无线电技术中具有基础性技术。

参考文献

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[2]程佩清.数字信号处理[M].2版.北京:清华大学出版社,2001.

[3]杨小牛,邹少丛,楼才义,等.软件无线电技术与实现[M].北京:电子工业出版社,2004.

[4]王永毅.软件无线电的结构模型及关键技术[J].西安邮电学院学报,2001(3):45-49.

猪精液品质检测与处理 篇10

1.1 猪精液的理化特性

正常公猪的精液单次射精量为200-500mL, 密度为2-3亿/mL, 颜色为乳白色或浅灰色, 呈云雾状, 略带腥味, PH值为7.0-7.5。

1.2 猪精子的形态和结构

猪精子分头部、颈部和尾部等三个主要部分, 表面有质膜覆盖, 是含有遗传物质并有活动能力的雄配子。

(1) 头部

猪精子的头主要由细胞核构成, 内含遗传物质DNA。

(2) 颈部

猪精子的颈部位于头的基部, 是头和尾的连接部, 也可作为精子头的部分。精子尾部有纤丝在该部与头相连接。颈部是精子最脆弱的部分, 特别是精子在成熟、体外处理和保存过程中, 某些不利因素的影响极易造成尾的脱离, 形成无尾精子。

(3) 尾部

精子最长的部分, 是精子的代谢和运动器官。精子主要靠尾部的鞭索波动推动精子向前运动, 由于精子能量来自尾的中段, 头部有缺陷或损伤的精子仍可有运动的能力。

(4) 畸形率及畸形精子分类

畸形率是指异常精子的百分率, 一般要求畸形率不超过18%, 其测定可用普通显微镜, 但需伊红或姬姆沙染色, 相差显微镜可直接观察活精子的畸形率。公猪使用过频或高温环境会出现精子尾部带有原生质滴的畸形精子;畸形精子种类有很多, 如巨型精子、短小精子、双头或双尾精子、顶体膨胀或脱落、精子头部残缺或与尾部分离、尾部变曲。要求每头公猪每2周检查一次精子畸形率。

2 实验室精液质量检测指标

2.1 感官检测

(1) 颜色

正常的精液是乳白色或浅灰色, 呈云雾状, 精子密度越高, 色泽愈浓, 其透明度愈低。异常精液:如带有绿色或黄色是混有脓液或尿液;带有浅红色或红褐色是含有血液, 表明精液中有炎症物, 这样的精液应舍弃不用, 并会同兽医寻找原应, 及时治疗。

(2) 气味

正常猪精液略带腥味, 如果气味异常, 可能是混有尿液、脓液、粪渣或其他异物的表现, 应废弃不用。气味异常常伴有颜色的变化, 因此可将色泽和气味检查结合进行, 使鉴定结果更为准确。

(3) pH

以pH计或pH试纸测量。正常精液的pH值为7.0-7.5, 呈中性或弱碱性。

(4) 采精量的测定

测量精液量主要用电子天平称量法。按1g=1mL计, 精液量 (g) = (精子的质量+集精杯的质量) -集精杯子的质量。避免以量筒等转移精液盛放容器的方法测量精液的体积, 减少精子的死亡。

猪的射精量因品种、年龄、使用频率不同有较大的差异, 通常公猪的一次射精量为200-500mL。公猪射精过多或过少, 应分析原因。采精次数过多, 公猪生殖机能衰退, 日常管理不当, 采精技术不熟练均可能造成一次采精量过少;一次采精量过多则可能是由于混入过多的副性腺分泌物及尿液等。

2.2 显微镜检测

(1) 精子活率的检测

精子的活率是指精液在37℃条件下呈直线运动的精子占全部精子总数的百分率, 它与精子授精能力密切相关, 是评定精液品质的重要指标。精子活率的评定一般用目测估测法在显微镜下观察精子活率, 按0.1-1.0的十级评分法进行评估。检查活率时应在37℃条件下进行。

(2) 精子密度检查

精子密度值即每毫升精液中含有的精子数量, 是确定精液稀释倍数、评定精液品质的一个重要指标, 正常公猪的精子密度为2-3亿/mL, 有的可高达5亿/mL。检测精子密度的方法主要有估测法、精子密度仪法、血细胞计数方法等。

(1) 估测法

在显微镜下观察精子的分布, 精子与精子之间的距离少于一个精子长度为“密”, 其距离相当于一个精子的长度为“中”, 其距离大于一个精子的长度为“稀”。此种方法主观性强, 误差大, 只能进行粗略的估计。

(2) 血细胞计数方法

该方法最准确, 但速度太慢, 生产实践中主要用于校正精子密度仪的读数。

血细胞计数方法: (1) 以微量加样器取具有代表性原精液200μl, 用3%Nacl稀释10倍; (2) 在血细胞计数板上放一块盖玻片, 取一滴稀释液后精液置于计数板的槽中, 靠虹吸将精液吸入计数室内; (3) 在高倍镜下计数5个中方格内的精子总数, 将该数乘以50万, 即得原精液每毫升的精子数 (即精液密度) 。

(3) 精子畸形率检测

精子畸形率的大小对精子的受精能力存在一定的影响。先前的研究指出, 精液中畸形的精子比率过高将会减少精液的受精能力, 但对于畸形率过高的精液通过增加精液的用量也可以提高其受精效果。

精子畸形率的测定可以用伊红或姬姆萨等染料对精子进行染色后用普通显微镜观察, 或者用相差显微镜直接观察或精子的畸形率。

3 精液体外处理过程中的注意事项

3.1 精液稀释注意事项

(1) 稀释液在精液稀释前1-2h配置, 均匀搅拌, 再过滤一次, 密封, 置于37℃恒温水浴箱中。在精液稀释前几分钟添加抗生素, 太早易失效。

(2) 精液稀释要求与精液直接接触的器材, 用蒸馏水清洗并进行高温消毒。

(3) 精液稀释要在25℃的恒温室内进行, 新鲜精液未经品质检查或检查不合格 (直线运动活率<0.7, 区别于活力) 的精液不能稀释。

(4) 新鲜精液采集后应尽快稀释, 原精贮存时间不宜超过3min。

(5) 稀释时严禁太阳光照射精液, 应处于暗处操作。

(6) 精液要求等温稀释。精液与稀释液的温差不能超过1℃, 以精液温度为标准, 来调节稀释液的温度。

(7) 稀释时, 将稀释液沿杯 (瓶) 壁缓慢加入到精液中, 然后轻轻摇动或用消毒玻璃棒沿一个方向缓慢搅拌, 使其混合均匀。

(8) 高倍稀释时, 应先进行低倍稀释 (1:1-2) , 稍待片刻后将余下的稀释液沿壁缓慢加入, 以防造成“稀释打击”。

(9) 稀释倍数的确定:精液稀释的比例应根据原精液的品质、输精量、配种母猪头数以及是否需要运输和贮存而定。一般以每个输精计量含有效精子数40亿以上, 输精量为80-100mL来确定稀释倍数。

(10) 稀释后要求静置片刻再作精子活率检查。如果稀释前后精子活率无太大变化, 即可进行分装与保存;如果活率下降过快, 说明稀释液的配置或稀释操作有问题, 不宜使用, 并应查明原因加以改进。

3.2 精液保存注意事项

(1) 将分装完的精液置22-25℃的室温1-2h后, 放入17℃恒温箱贮存, 也可以将精液瓶用几层纱布或干毛巾包好后直接放置于17℃恒温箱中, 让其温度缓慢下降, 避免因温度下降过快造成死精子数增多等。

(2) 保存过程中要求每12h将精液摇匀一次, 防止精子沉淀而引起死亡。每次摇匀时动作要轻缓均匀, 同时观察精液的色泽状态, 并做好记录, 发现异常及时处理。

(3) 保存过程中要切实注意冰箱内温度的变化 (通过温度计的显示) , 以免因意想不到的原因而造成电压不稳而导致温度升高或降低。

(4) 尽量减少精液保存箱开关次数, 以减少对精子的影响。

(5) 使用前对保存的精液进行活率检查, 活率<0.6的精液应弃之不用。

(6) 用短效稀释液稀释的精液可保存3天, 中效稀释液可保存4-6天, 用长效稀释液稀释的精液可保存7天以上。但无论何种稀释液保存精液, 都应尽快用完, 否则会影响使用效果。

3.3 精液运输应注意的事项

(1) 精液在运输前必须经过严格的检查, 活率<0.7的精液严禁调出。

(2) 包装瓶或包装袋中应尽量排出空气, 以减少在运输过程中的震荡。

(3) 在运输过程中, 应严格避光。

(4) 精液运输到达目的地后, 检查精子活率, 合格后方可接收。

4 小结

精子检测的主要目的就是快速、准确地确定其精液活率, 以满足生产的需要。利用目测及光学显微镜来评价精液的常规指标, 保证了输精质量, 减少了因精液质量差而引起的空怀;反映了种公猪精液品质的好坏, 精液品质好的就充分发挥其遗传潜力, 反之做以治疗或淘汰, 从而减少成本, 减少母猪返情, 提高受胎率和产仔数等。

参考文献

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