PCR技术是一种体外酶促合成、扩增特定DNA片段的方法。下面是我整理的关于pcr技术论文，希望你能从中得到感悟!
技术的研究进展
摘要 PCR技术是一种体外酶促合成、扩增特定DNA片段的方法。因其高强的特异性和灵敏度以及检测速度快、准确性好等优点，已被广泛地应用于水产、微生物检测等许多领域。该文从PCR技术的原理及应用方面进行了综述，并对其发展做出了展望。
关键词 PCR技术;研究进展;应用
中图分类号 Q819 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2012)10-0047-02
PCR(polymerase chain reaction，PCR)即聚合酶链式反应，它是一种体外酶促合成，扩增特定DNA片段的方法。1985年，美国Karray等学者首创了PCR技术，并由美国Cetus公司开发研制[1]。随着科学技术的发展和突破，PCR技术已在多个领域得到广泛地应用，如微生物检测、兽医学、水产养殖等方面。由于该技术具有较强的灵敏度、准确度和特异性，又能快速进行检测，因而其应用领域也在不断延伸[2-3]。随着PCR技术的不断发展，在常规PCR技术的基础上又衍生出了许多技术，如多重PCR(mutiplex PCR)技术[4]、实时荧光定量PCR(real-time fluorescent quantitative PCR，FQ-PCR)技术[5]、单分子PCR技术[6]。
1 PCR技术原理
PCR技术是根据待扩增的已知DNA片段序列、人工合成与该DNA 2条链末端互补的2段寡核苷酸引物，在体外将待检DNA序列(模板)在酶促作用下进行扩增。PCR的整个技术过程经若干个循环组成，一个循环包括连续的3个步骤：第1步是高温条件下的DNA模板变性，即模板DNA在93~94 ℃的条件下变性解链;第2步是退火，即人工合成的2个寡核苷酸引物与模板DNA链3’端经降温至55 ℃退火;第3步是延伸，即在4种dNTP底物同时存在的情况下，借助TaqDNA聚合酶的作用，引物链将沿着5’-3’方向延伸与模板互补的新链[7]。经过这个循环后，合成了新链，可将其作为DNA模板继续反应，由此循环进行。循环进程中，扩增产物的量以指数级方式增加，一般单一拷贝的基因循环25~30次，DNA可扩增l00万~200万倍[1]。PCR反应的步骤很简单，但是具体的操作是复杂的，如退火温度的确定、延伸时间的长短以及循环数等。因此，不同的反应体系应该确定适当的反应条件，以避免假阴性或假阳性等情况的产生。
2 PCR技术的分类
在传统PCR技术的基础上，根据人们的需要以及各个领域的应用要求，又衍生出很多种类的PCR技术。新技术在各领域广泛应用并逐渐改进，为进一步的研究提供了基础。
实时荧光定量PCR技术
1996年，学者经过研究，在传统PCR技术的基础上，首创了实时荧光定量PCR技术，新技术已经应用至医学领域、分子生物学和其他基础研究领域。实时荧光定量PCR技术基于传统技术的优势，还具有实时性、准确性、无污染，实现了自动化操作和多重反应，是PCR技术研究史上从定性到定量的飞跃[8]。
荧光定量PCR技术最大的特点是能将荧光基团加入到PCR反应体系中，借助于荧光信号，累积实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析[9]。实时监测这一特点是常规PCR技术所不具有的，因为其对扩增反应不能进行随时的检测。常规PCR技术的扩增终产物需要在凝胶电泳等条件下才能进行，无法对起始模板进行准确的定量，而荧光定量PCR技术的反应进程可以根据荧光信号的变化做出准确的判断[10-11]。一个PCR循环反应结束之后，定量PCR仪可以收集1个荧光强度信号，荧光信号强度的变化可以反映产物量的变化情况，这样就可以得到1条荧光扩增曲线[12]。荧光信号在指数扩增阶段，PCR产物荧光信号的对数值与起始模板量之间存在线性对应关系，然后进行定量分析[13]。
多重PCR技术
多重PCR(mutiplex PCR)技术是PCR技术的一种，为同一管中加入多对特异性引物，与PCR管内的多个模板反应，在一个PCR管中同时检测多个目标DNA分子。多重PCR技术可以扩增一个物种的一个片段，也可以同时扩增多个物种的不同片段[14]。
在同一反应体系中，多重PCR技术进行多个位点的特异性扩增时，引物间的配对、引物间的竞争性扩增等会对扩增效果产生重要影响。一方面，如果能选择适宜的反应体系和反应条件，可极大地提高多重PCR的扩增效果[15]。主要包括退火温度、退火及延伸时间、PCR缓冲液成分、dNTP的用量、引物及模板的量等。另一方面，DNA的抽提质量也影响多重PCR扩增效率，如DNA抽提不干净或降解都将影响PCR扩增效果[16]。
单分子PCR技术(SM-PCR)
单分子PCR技术是在传统PCR技术的基础上发展的，基本循环过程相同，但在反应条件、模板数量、DNA 聚合酶选择、引物设计方面具有不同点。该技术是以少量或单个DNA分子为模板进行的PCR[17]。
单分子PCR技术反应中，DNA 模板浓度极低，这就要求模板有较高的质量。因为这是试验成败的决定性因素。在设计引物时，应该严格控制GC的含量和Tm值，同时尽量避免引物间存在可配对序列。在反应混合物模板数极低的情况下，若引物之间存在少量配对序列，扩增时极易形成二聚体，使反应无法进行，得不到所需要的产物[18]。由于单分子PCR技术反应的变性温度(96~98 ℃)大多比常规PCR技术(94 ℃)略高，因而对DNA 聚合酶热稳定性的要求也更加严格，需要有较好的热稳定性，以防止温度过高而使其失活。其变性时间(5~15 s)、退火时间及延伸时间也短于常规PCR技术[17]。
3 PCR技术的应用
PCR技术在水产上的应用
基因表达是检测某个基因在不同发育期或不同组织中的表达量变化，或受到某种试验处理过程中的影响而出现表达量变化的情况。有学者应用real-time PCR技术研究碳水化合物含量对翘嘴红鲴糖代谢酶G6Pase、GK以及PEPCK表达量的影响[19-21]，研究结果可为翘嘴红鲴饲料配方中的最合适糖含量提供理论依据。孙淑娜等[22]研究叶酸拮抗剂对斑马鱼心脏发育相关基因BMP2b及HAS2表达的影响，表明叶酸拮抗剂对早期胚胎的心脏发育影响较大，可导致斑马鱼心脏发育延迟及心脏形态异常，并下调斑马鱼心脏发育相关基因BMP2b及HAS2的表达，这可能是叶酸生物学活性受抑后导致心脏发育异常的机制之一。Sawyer et al[23]以斑马鱼的未受精卵、胚胎、仔鱼和成鱼为研究材料，采用实时荧光定量PCR技术，检测了P450aromA和P450aromB在不同组织的表达量，表明在各组织中均有2种基因的表达，但表达量显著不同，呈现组织特异性。
PCR技术在微生物检测上的应用
1990年，Bej et al[24]在利用多重PCR的方法检测了Leg-ionella类菌种和大肠类细菌，其结果是通过点对点方法固定的多聚dT尾捕捉探针和生物素标记的扩增DNA进行杂交来检测的。张志东等检测口蹄疫病毒(FMDV)持续性感染的带毒动物，表明实时荧光定量PCR技术具有快速检测、准确、客观等优势，较优于传统的检测方法[25-26]。Metzger-Boddien et al[27]对PCR-ELISA的方法进行了评价，结果显示，样品中沙门氏菌的检出率可以达到98%。
4 展望
传统PCR技术以及衍生出来的新型PCR技术自面世以来，已被广泛应用到生命科学的各个领域。随着技术方法的不断改进与完善，荧光定量PCR技术将会逐渐完善并广泛应用。多重PCR技术在食品病原微生物、非致病微生物及环境微生物检测中具有重要作用;未来的研究主要集中在去除食品抑制因子干扰、改进样品前处理技术等方面，其次是整合应用多重PCR与其他技术，必将在未来食品微生物检测中有非常好的应用前景。
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基因与环境——调查探究生物基因是否会因环境而改变基因是在生物体内细胞核中染色体上DNA的片段，控制生物的性状。基因也是上一代给子代留下的遗传物质。转基因技术就是通过科学科技的人工方法改变某一生物的基因，使之的基因发生改变，性状也随之而改变，从而达到改良品种的目的。可以说任何生物所有的状态都与基因有关。所以说，要了解生物首先要了解基因。基因可以通过人工技术发生改变，除此之外，生物的基因是否还会因为环境的改变而变化呢？首先我们从最简单的开始。一、在同一地点挖出泥土，挑选饱满又大致一样的绿豆30颗，两个一样的花盆。接着种下绿豆，每天浇等量的水，把a盆放在阳光明媚处，b盆放在阴暗处；二、在同一地点挖出泥土，挑选饱满又大致一样的绿豆30颗，两个一样的花盆。接着种下绿豆，c、d两盆都放在阳光明媚处，每天给c浇大量的水，给d浇小量的水；三、在不同地点挖出泥土，挑选饱满又大致一样的绿豆30颗，两个一样的花盆。接着种下绿豆，每天浇等量的水，把e、f都放在阳光明媚处；四、挑选饱满又大致一样的绿豆30颗，两个一样的花盆。接着用泥土种下绿豆盆H，用水种下绿豆盆I，每天浇等量的水，都放在阳光明媚处；长大后发现，各盆的情况均不相同。所以我们初步认为生物基因会因环境而改变。后来我们又发现一些实例。以人类为例来说，人体内的基因会因为环境而发生改变。在我们的日常生活和工作中，会有许多知道或还不知道的因素，对我们体内数万亿个细胞的代谢产生影响。 这些有害因素可能体细胞的DNA发生作用，导致DNA的破坏，相应的基因的功能发生异常变化，影响到生命的安全和健康，当然细胞内还存在着相当完善的机制能够修复这些损害。但当DNA的破坏程度超过修复机制的修复能力时，就在细胞水平发生了问题，从少量细胞发生问题发展到临床可能表现为疾病并被检出的阶段所经历的时期可能是比较漫长的，在这个过程中，如果借助基因检测技术，那么早期发现某些疾病完全是可能的，这将大大降低医疗费用，大大减少患者的痛苦。其他生物也是如此吗？许多实验表明，确实如此。一项针对多种拟南芥的基因研究表明，环境因素对物种遗传多样性和基因组的影响很大。除了实验室中科学家的“最爱”，世界各地还分布着多种野生拟南芥。它们的生长速度、叶子颜色以及发枝方式都是不同的。在最新的研究中，由德国马普发育生物学研究所Detlef Weigel领导的国际科学家小组，从美洲、非洲和亚洲以及其他极地和亚热带区域搜集了19种拟南芥，并将它们的基因序列（约亿个碱基对）与实验室用拟南芥基因组进行了对比研究，从而确定了相关的遗传差异。所得到的结果令人吃惊：它们遗传差异的广度远远超过了所谓的“改进基因组”。研究人员发现，平均每180个碱基对中就有一个是可变的。同时研究表明，大约4%的实验室用拟南芥基因组要么与野生种类差异很大，要么完全不存在于野生种类的拟南芥中。此外，大约十分之一的野生拟南芥基因是有缺陷的，无法完成正常的功能。新的研究结论为科学家提出了许多新的基础性问题。Weigel表示，“或许并不存在所谓的一个物种的基因组。迄今为止，对个体DNA序列的认识并不能使科学家充分理解一个物种的遗传潜能。”此外，拟南芥基因组的可塑性也令人惊讶。尽管拟南芥的基因组中的基因数量与人类和一些作物相当，但它整个基因组的大小不及后两者的十二分之一。同时，拟南芥基因组中几乎没有重复序列和无关联的“垃圾”序列。进一步研究表明，拟南芥与外界环境相互作用相关（比如抵御病原体和感染）的基因，其可变性大大超过其他功能基因。Weigel认为，这一遗传特性反映出拟南芥对当地生存环境的适应性，正是这些易变基因使得拟南芥能够经受干燥和潮湿，炎热和寒冷，并调节自身的生长季节。还有另一个关于动物基因和环境的事例。美国国家科学院对转基因动物对周边环境造成影响的问题高度重视。美国食物和药品管理局（FDA）要求该委员会专家组列出与动物生物技术相关的科学热点问题。在2002年8月12日公布的报告中，该委员会将转基因动物对自然生态系统环境的影响摆在所有热点问题的首位。一家美国公司（麻萨诸塞州的ABFW公司）生产了一种转基因大马哈鱼。该鱼生长速度非常快，长至成鱼的速度是普通大马哈鱼的三倍。一些科学家和环境组织对该鱼表示出强烈担忧。他们认为，转基因鱼会在与野生大马哈鱼的生存竞争中处于优势，并可能将一些有害的基因带给环境中的其他动物。但这家公司声称已经收集到有关该报告关心的热点问题的一系列资料。“我们将要投放市场的只是不能繁殖的雌性大马哈鱼，并不存在这样的环境问题。”虽然这一事例，没有直接说明，环境对基因的改变，但是转基因会对环境造成危害这一观点也间接说出确切的答案。也就是说生物基因会因环境而改变。基因和环境因素的相互作用基因作用的表现离不开内在的和外在的环境的影响。在具有特定基因的一群个体中，表现该基因性状的个体的百分数称为外显率；在具有特定基因而又表现该一性状的个体中，对于该一性状的表现程度称为表现度。外显率和表现度都受内在环境和外在环境的影响。内在环境指生物的性别、年龄等条件以及背景基因型。外在环境 ：① 温度。温度敏感突变型只能在某些温度中表现出突变型的性状，对于一般的突变型来说，温度对于基因的作用也有程度不等的影响。如实验一，ab两盆绿豆性状表现不一，我们大之人为是有温度影响；②营养。家兔脂肪的黄色决定于基因y的纯合状态以及食物中的叶黄素的存在。如果食物中不含有叶黄素，那么yy纯合体的脂肪也并不呈黄色。y基因的作用显然和叶黄素的同化有关。演化就细胞中DNA的含量来看，一般愈是低等的生物含量愈低，愈是高等的生物含量愈高。就基因的数量和种类来讲，一般愈是低等的生物愈少，愈是高等的生物愈多。DNA含量和基因数的增加与生理功能的逐渐完备是密切相关的。等等。基因最初是一个抽象的符号，后来证实它是在染色体上占有一定位置的遗传的功能单位。这次的调查和探究可以从分说明，生物基因会因环境而改变。另外在给你个参考，希望对你有帮助。生物燃料大有可为_生物论文你认为美国过分依赖进口石油吗？有人认为使用生物燃料的时机如今已经成熟：●最早从今年5月开始，圣路易斯市的公交乘客可以乘坐用柴油和豆油混合燃料驱动的公交汽车。●由于去年的玉米产量很高，以玉米为原料的乙醇生产行业今年打算使乙醇产量达到创纪录的水平。●还有埃德加·莱特利创造的方法。石油一再涨价使这位宾夕法尼亚农民非常烦恼，他开始用一种非常抢手的新式炉子燃料玉米给自家供暖。尽管用粮食作燃料不是新鲜事——鲁道夫·狄塞耳一个世纪之前就以花生油为燃料驱动汽车——但是这种想法突然之间变得非常实用。石油价格越来越高，而粮食价格却非常低，以至于政治家们和众多管理者正在重新考虑这个问题。能够完全燃料的、可再生的生物燃料在欧洲已经得到广泛使用。它可以缓解美国的石油供应，并有助于使美国的农业经济保持稳定。前景亮丽生物燃料甚至没有难闻的气味。用户报告说，以大豆作原料的生物柴油燃烧以后排出的废气有点像炸薯条的味道。专家们说，即使粮食的价格回升，如果美国为了遏制全球变暖而优先发展生物燃料，神巫燃料可能具有光明的前景。自从20世纪70年代人们开始使用汽油混合燃料以来，种植玉米的农民就一直敦促人们更多地使用乙醇作汽油燃料。除了用作牲畜饲料和出口之外，生产生物燃料如今已成为玉米的第三大用途。乙醇生产行业去年用玉米为原料总共生产了16亿加仑乙醇，而且生产规模还在扩大。伊利诺伊州的阿彻—丹尼尔斯—米德兰公司生产的乙醇约占美国总产量德一半，该公司打算把乙醇生产能力再扩大20%。今年最令人惊奇的是生物柴油的问世。实验结果表明，使用豆油和柴油混合燃料同普通柴油的效果一样好（特别寒冷的天气除外），而且比普通柴油干净得多。但是标准的混合燃料——80%柴油和20%豆油——成本太高了。据全国生物柴油委员会说，部分是由于大豆价格低廉，生物柴油的价格已从每加仑4美元降到至美元。这个价格与普通柴油的价格差不多，足以使许多人考虑使用生物柴油。政府补贴政府的补贴也促进了生物燃料的发展。去年11月份，美国农业部决定今后两年每年拿出亿美元补贴乙醇生产厂家，用以增加乙醇和生物柴油等生物燃料的使用。至少有5个州正在考虑制订税收鼓励政策，以便进一步鼓励使用生物柴油。再上述政策的鼓励下，生物柴油的产量剧增——由1999年的50万加仑猛增到2000年的500万加仑。据估计，仅美国农业部制订的鼓励出事就可使生物柴油产量再提高3650万加仑。这些数目还是无法同每年560亿加仑的柴油产量相比。但是主张生产生物燃料的人士说，如果石油行业像布什政府日前宣布的那样，再2006年之前被迫转产低硫柴油，豆油可能会成为与生物燃料配套使用的主要润滑剂。实际上，润滑剂为粮食提供了另一个由希望的市场。研究人员已经用粮食为原料开发出同样廉价而且更有益于环境的替代品，取代石油产品用作半拖车挂钩、铁轨和链锯的润滑剂。此类项目将有助于给美国长期不振的农业注入资金。据可再生燃料协会说，仅乙醇生产一项每年就能为农民增加45亿美元的收入。
1，基因与环境 ——调查探究生物基因是否会因环境而改变 基因是在生物体内细胞核中染色体上DNA的片段，控制生物的性状。基因也是上一代给子代留下的遗传物质。 转基因技术就是通过科学科技的人工方法改变某一生物的基因，使之的基因发生改变，性状也随之而改变，从而达到改良品种的目的。 可以说任何生物所有的状态都与基因有关。所以说，要了解生物首先要了解基因。基因可以通过人工技术发生改变，除此之外，生物的基因是否还会因为环境的改变而变化呢？ 首先我们从最简单的开始。 一、 在同一地点挖出泥土，挑选饱满又大致一样的绿豆30颗，两个一样的花盆。接着种下绿豆，每天浇等量的水，把a盆放在阳光明媚处，b盆放在阴暗处； 二、 在同一地点挖出泥土，挑选饱满又大致一样的绿豆30颗，两个一样的花盆。接着种下绿豆，c、d两盆都放在阳光明媚处，每天给c浇大量的水，给d浇小量的水； 三、 在不同地点挖出泥土，挑选饱满又大致一样的绿豆30颗，两个一样的花盆。接着种下绿豆，每天浇等量的水，把e、f都放在阳光明媚处； 四、 挑选饱满又大致一样的绿豆30颗，两个一样的花盆。接着用泥土种下绿豆盆H，用水种下绿豆盆I，每天浇等量的水，都放在阳光明媚处； 长大后发现，各盆的情况均不相同。所以我们初步认为生物基因会因环境而改变。 后来我们又发现一些实例。 以人类为例来说，人体内的基因会因为环境而发生改变。在我们的日常生活和工作中，会有许多知道或还不知道的因素，对我们体内数万亿个细胞的代谢产生影响。 这些有害因素可能体细胞的DNA发生作用，导致DNA的破坏，相应的基因的功能发生异常变化，影响到生命的安全和健康，当然细胞内还存在着相当完善的机制能够修复这些损害。但当DNA的破坏程度超过修复机制的修复能力时，就在细胞水平发生了问题，从少量细胞发生问题发展到临床可能表现为疾病并被检出的阶段所经历的时期可能是比较漫长的，在这个过程中，如果借助基因检测技术，那么早期发现某些疾病完全是可能的，这将大大降低医疗费用，大大减少患者的痛苦。 其他生物也是如此吗？ 许多实验表明，确实如此。 一项针对多种拟南芥的基因研究表明，环境因素对物种遗传多样性和基因组的影响很大。除了实验室中科学家的“最爱”，世界各地还分布着多种野生拟南芥。它们的生长速度、叶子颜色以及发枝方式都是不同的。在最新的研究中，由德国马普发育生物学研究所Detlef Weigel领导的国际科学家小组，从美洲、非洲和亚洲以及其他极地和亚热带区域搜集了19种拟南芥，并将它们的基因序列（约亿个碱基对）与实验室用拟南芥基因组进行了对比研究，从而确定了相关的遗传差异。 所得到的结果令人吃惊：它们遗传差异的广度远远超过了所谓的“改进基因组”。研究人员发现，平均每180个碱基对中就有一个是可变的。同时研究表明，大约4%的实验室用拟南芥基因组要么与野生种类差异很大，要么完全不存在于野生种类的拟南芥中。此外，大约十分之一的野生拟南芥基因是有缺陷的，无法完成正常的功能。 新的研究结论为科学家提出了许多新的基础性问题。Weigel表示，“或许并不存在所谓的一个物种的基因组。迄今为止，对个体DNA序列的认识并不能使科学家充分理解一个物种的遗传潜能。”此外，拟南芥基因组的可塑性也令人惊讶。尽管拟南芥的基因组中的基因数量与人类和一些作物相当，但它整个基因组的大小不及后两者的十二分之一。同时，拟南芥基因组中几乎没有重复序列和无关联的“垃圾”序列。 进一步研究表明，拟南芥与外界环境相互作用相关（比如抵御病原体和感染）的基因，其可变性大大超过其他功能基因。Weigel认为，这一遗传特性反映出拟南芥对当地生存环境的适应性，正是这些易变基因使得拟南芥能够经受干燥和潮湿，炎热和寒冷，并调节自身的生长季节。 还有另一个关于动物基因和环境的事例。 美国国家科学院对转基因动物对周边环境造成影响的问题高度重视。 美国食物和药品管理局（FDA）要求该委员会专家组列出与动物生物技术相关的科学热点问题。在2002年8月12日公布的报告中，该委员会将转基因动物对自然生态系统环境的影响摆在所有热点问题的首位。 一家美国公司（麻萨诸塞州的ABFW公司）生产了一种转基因大马哈鱼。该鱼生长速度非常快，长至成鱼的速度是普通大马哈鱼的三倍。一些科学家和环境组织对该鱼表示出强烈担忧。他们认为，转基因鱼会在与野生大马哈鱼的生存竞争中处于优势，并可能将一些有害的基因带给环境中的其他动物。但这家公司声称已经收集到有关该报告关心的热点问题的一系列资料。“我们将要投放市场的只是不能繁殖的雌性大马哈鱼，并不存在这样的环境问题。” 虽然这一事例，没有直接说明，环境对基因的改变，但是转基因会对环境造成危害这一观点也间接说出确切的答案。 也就是说生物基因会因环境而改变。 基因和环境因素的相互作用基因作用的表现离不开内在的和外在的环境的影响。在具有特定基因的一群个体中，表现该基因性状的个体的百分数称为外显率；在具有特定基因而又表现该一性状的个体中，对于该一性状的表现程度称为表现度。外显率和表现度都受内在环境和外在环境的影响。 内在环境指生物的性别、年龄等条件以及背景基因型。 外在环境 ： ① 温度。温度敏感突变型只能在某些温度中表现出突变型的性状，对于一般的突变型来说，温度对于基因的作用也有程度不等的影响。如实验一，ab两盆绿豆性状表现不一，我们大之人为是有温度影响； ②营养。家兔脂肪的黄色决定于基因y的纯合状态以及食物中的叶黄素的存在。如果食物中不含有叶黄素，那么yy纯合体的脂肪也并不呈黄色。y基因的作用显然和叶黄素的同化有关。演化就细胞中DNA的含量来看，一般愈是低等的生物含量愈低，愈是高等的生物含量愈高。就基因的数量和种类来讲，一般愈是低等的生物愈少，愈是高等的生物愈多。DNA含量和基因数的增加与生理功能的逐渐完备是密切相关的。 等等。 基因最初是一个抽象的符号，后来证实它是在染色体上占有一定位置的遗传的功能单位。这次的调查和探究可以从分说明，生物基因会因环境而改变。 另外在给你个参考，希望对你有帮助。 生物燃料大有可为_生物论文 你认为美国过分依赖进口石油吗？有人认为使用生物燃料的时机如今已经成熟： ●最早从今年5月开始，圣路易斯市的公交乘客可以乘坐用柴油和豆油混合燃料驱动的公交汽车。 ●由于去年的玉米产量很高，以玉米为原料的乙醇生产行业今年打算使乙醇产量达到创纪录的水平。 ●还有埃德加·莱特利创造的方法。石油一再涨价使这位宾夕法尼亚农民非常烦恼，他开始用一种非常抢手的新式炉子燃料玉米给自家供暖。 尽管用粮食作燃料不是新鲜事——鲁道夫·狄塞耳一个世纪之前就以花生油为燃料驱动汽车——但是这种想法突然之间变得非常实用。石油价格越来越高，而粮食价格却非常低，以至于政治家们和众多管理者正在重新考虑这个问题。能够完全燃料的、可再生的生物燃料在欧洲已经得到广泛使用。它可以缓解美国的石油供应，并有助于使美国的农业经济保持稳定。 前景亮丽 生物燃料甚至没有难闻的气味。用户报告说，以大豆作原料的生物柴油燃烧以后排出的废气有点像炸薯条的味道。专家们说，即使粮食的价格回升，如果美国为了遏制全球变暖而优先发展生物燃料，神巫燃料可能具有光明的前景。 自从20世纪70年代人们开始使用汽油混合燃料以来，种植玉米的农民就一直敦促人们更多地使用乙醇作汽油燃料。除了用作牲畜饲料和出口之外，生产生物燃料如今已成为玉米的第三大用途。 乙醇生产行业去年用玉米为原料总共生产了16亿加仑乙醇，而且生产规模还在扩大。伊利诺伊州的阿彻—丹尼尔斯—米德兰公司生产的乙醇约占美国总产量德一半，该公司打算把乙醇生产能力再扩大20%。 今年最令人惊奇的是生物柴油的问世。实验结果表明，使用豆油和柴油混合燃料同普通柴油的效果一样好（特别寒冷的天气除外），而且比普通柴油干净得多。但是标准的混合燃料——80%柴油和20%豆油——成本太高了。据全国生物柴油委员会说，部分是由于大豆价格低廉，生物柴油的价格已从每加仑4美元降到至美元。这个价格与普通柴油的价格差不多，足以使许多人考虑使用生物柴油。 政府补贴 政府的补贴也促进了生物燃料的发展。去年11月份，美国农业部决定今后两年每年拿出亿美元补贴乙醇生产厂家，用以增加乙醇和生物柴油等生物燃料的使用。至少有5个州正在考虑制订税收鼓励政策，以便进一步鼓励使用生物柴油。 再上述政策的鼓励下，生物柴油的产量剧增——由1999年的50万加仑猛增到2000年的500万加仑。据估计，仅美国农业部制订的鼓励出事就可使生物柴油产量再提高3650万加仑。 这些数目还是无法同每年560亿加仑的柴油产量相比。但是主张生产生物燃料的人士说，如果石油行业像布什政府日前宣布的那样，再2006年之前被迫转产低硫柴油，豆油可能会成为与生物燃料配套使用的主要润滑剂。实际上，润滑剂为粮食提供了另一个由希望的市场。研究人员已经用粮食为原料开发出同样廉价而且更有益于环境的替代品，取代石油产品用作半拖车挂钩、铁轨和链锯的润滑剂。 此类项目将有助于给美国长期不振的农业注入资金。据可再生燃料协会说，仅乙醇生产一项每年就能为农民增加45亿美元的收入。2，转基因食品利与弊 关键字：食品 目前 美国 组织 基因 作物 农作物 转基因 基因技术 ①转基因食品概念，产生基理稍有点科学常识的人都知道，基因是控制生物性状的最基本单位，记录着生物生殖繁衍的遗传信息。通过修改基因能改变一个有机体的部分或全部特征。转基因食品就是移动动植物的基因并加以改变，制造出具备新特征的食品种类。譬如利用生物技术将某些动物的基因转移到其它物种上去，通过改造生物的遗传组织，使其出现原物种原来并不具备的特征，这些转变可以按照人类所需要的目标来完成。举这样的例子来加以说明：人们可以用鲜鱼的基因帮助西红柿、草莓等普通植物来抵御寒冷；把某些细菌的基因接入玉米、大豆的植株中，就可以更好地保护它们不受害虫的侵袭。而以这些转基因生物为原料加工生产的食品就是转基因食品。②转基因食品发展状况据联合国粮农组织的材料，1997年全世界转基因作物的播种面积约为1100万公顷，1998年上升到近3000万公顷，1999年底，估计将达4000万公顷，平均增幅超过lO0％。 美国是转基因技术采用最多的国家。自20世纪90年代初将基因改制技术实际投入农业生产领域以来，目前美国农产品的年产量中55％的大豆、45％棉花和40％的玉米已逐步转化为通过基因改制方式生产。目前，大约有20多种转基因农作物的种子已经获准在美国播种，包括玉米、大豆、油菜、土豆、和棉花。据估计，从1999年到2004年，美国基因工程农产品和食品的市场规模将从40亿美元扩大到200亿美元，到2019年将达到750亿美元。有专家预计：21世纪初，很可能美国的每一种食品中都含有一定量基因工程的成分。其它还有阿根廷、加拿大也是转基因农业生产发展迅速的国家。 我国的转基因研究也有较大的发展，并且在基因药物、转基因作物、农作物基因图与新品种等方面具有相对比较优势。但真正进入商业化生产的则较少，就农作物而言，目前只有抗虫棉、矮牵牛花、抗病毒甜椒、抗病毒蕃茄和延熟蕃茄等。③转基因食品对人体益弊及转基因食品安全性；直到目前为止，转基因食品在推出市场前都没有经过长远的安全评估，人类长期食用是否安全仍然成疑，而科学界对这些食品是否安全也没有共识。——持肯定态度的说法：美国第一批转基因西红柿上市以来，全球约有2亿多人食用过数千种转基因食品，5年多来尚未报道过一例食品安全事件；我国进口转基因大豆较多，据估计约有一半的大豆色拉油中含有转基因成分，目前没有出现任何问题。 基因技术的突破使科学家们得以用传统育种专家难以想象的方式改良农作物，其优点是显而易见的。第一，可降低生产成本。一个品种的基因加入另一种基因，会使该品种的特性发生变化，具备原品种所不具备的因子，从而增强了抗病、抗杂草或抗虫害能力，由此可减少农药和除草剂的用量，降低种植成本。第二，可提高作物单位面积产量。一种作物的基因改良后，更容易适应环境，能更有效抵御各种灾害的袭击，并使产量更高。第三，转基因技术可以使开发农作物的时间大为缩短。利用传统的育种方法，需要七、八年时间才能培育一个新的品种，而基因工程技术培育出一种全新的农作物品种，时间可缩短一半。因此，有专家认为，不出多少年，转基因技术将改变世界。转基因技术可根据人们的需要，赋予农作物新的特性。例如可以使农作物自己释放出杀虫剂，可以使农作物在旱地或盐碱地上生长，或者生产出营养更为丰富的食品。科学家还利用转基因技术，开发能够生产防病的疫苗和食品的农作物。农业版图。——持否定态度的说法： 1999年的转基因马铃薯事件，英国的一位研究人员公布的实验结果说：用含有转基因的马铃薯饲养大鼠，引起了大鼠器官生长异常、体重减轻、免疫系统遭到破坏。这一实验结果立即引起轰动，导致了世界范围的对转基因食品安全性的怀疑。1999年5月英国的权威科学杂志(自然)刊登了美国康奈尔大学副教授约翰?罗西的一篇论文，引起世人的震惊。论文说，研究人员把抗虫害转基因玉米——BT基因玉米的花粉撒在苦苣菜叶上，然后让蝴蝶幼虫啃食这些菜叶。四天之后，有44％的幼虫死亡，活着的幼虫身体较小，而且无精打采。而另一组幼虫啃食撒有普通玉米花粉的菜叶，则未有出现死亡率高或发育不良的现象。论文据此推断，BT转基因玉米花粉含有毒素。 人们怀疑，转基因农作物和以此为原料制造的转基因食品对人体是否也有危害，比如，具有抗虫害、自动除杂草的转基因作物其作用机理与传统农药有无不同，会不会将有毒性的物质“传送”给消费者的有机体系?还有，某种转基因食品可以抵御细菌入侵，那么是否会使我们体内外的细菌产生变异而对所有的抗菌素产生免疫力?目前，这些问题尚无法作出明确的解释。并且，英国的研究人员近来在实验室中证实：小白鼠在食用转基因土豆10天后，其肾、脾和消化道都出现了损伤。这就更加深了人们的恐惧心理。 中国科学院的《科学新闻》最近发表的一篇文章，将转基因食物“可能”对人类健康的危害总结为3点：某些毒素可引起人类急、慢性中毒，某些转基因作物可引起人的过敏反应，转基因产品营养成分变化，使人的营养结构失衡。——现状： 世界粮农组织、世界卫生组织及经济合作组织这些国际权威机构都表示，人工移植外来基因可能令生物产生“非预期后果”。即是说我们到现在为止还没有足够的科学手段去评估转基因生物及食品的风险。国际消费者联会（成员包括115个国家的250个消费者组织）表示“现时没有一个政府或联合国组织会声称转基因食品是完全安全的。”
这个写论文~一般是需要你自己在网上找下参考范文的吧~你应该去看下（生物过程、微生物前沿）等等这类的生物类型的期刊~自己去研究研究下吧
人类基因组计划明确的内容
李宝键教授在“展望21世纪的生命科学”一文中谈到基因组研究计划研究重要性时，引用《Scinence》上“第三次技术命革”中的一句话：“下一个传大时代将是基因组革命时代，它正处于初期阶段。”在当前的研究水平上，只要涉及生命体重要现象的课题，几乎离不开对基因及其作用的分析。2000年6月26日，英美两国首脑会同公私两大人基因组测序集团向世人正式宣告，人基因组的工作草图已绘制完成。科学家把这作为生命科学进入新时代的标志，即后基因组时代(post-genome era)。因此有必要对基因组及其研究内容和进展作一个了解。1基因组学及其研究内容基因组(GENOME)一词是1920年Winkles从GENes和chromosOMEs组成的，用于描述生物的全部基因和染色体组成的概念。1953年Watson和Crick发现DNA双螺旋结构，标志分子生物学的诞生，随着各学科的发展，当前生物学研究进入新的进代，在生物大分子水平上将不同的研究技术和手段有机的结合以攻克生物学难题。基因组研究可以理解为：(1)基因表达概况研究，即比较不同组织和不同发育阶段、正常状态与疾病状态，以及体外培养的细胞中基因表达模式的差异，技术包括传统的RTPCR，RNase保护试验，RNA印迹杂交，但是其不足是一次只能做一个。新的高通量表达分析方法包括微点阵(microarrary)，基因表达序列分析(serial analysis of gene expression，SAGE)，DNA芯片(DNA chip)等；(2)基因产物-蛋白质功能研究，包括单个基因的蛋白质体外表达方法，以及蛋白质组研究；(3)蛋白质与蛋白质相互作用的研究，利用酵母双杂交系统，单杂交系统(one-hybrid system)，三杂交系统(thrdee-hybrid system)以及反向杂交系统(reverse hybrid system)等。1986年美国科学家Thomas Roderick提出了基因组学(Genomics)，指对所有基因进行基因组作图(包括遗传图谱、物理图谱、转录图谱)，核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分析的一门科学。因此，基因组研究应该包括两方面的内容：以全基因组测序为目标的结构基因组学(structural genomics)和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学(functional genomics)。结构基因组学代表基因组分析的早期阶段，以建立生物体高分辨率遗传、物理和转录图谱为主。功能基因组学代表基因分析的新阶段，是利用结构基因组学提供的信息系统地研究基因功能，它以高通量、大规模实验方法以及统计与计算机分析为特征。随着1990年人类基因组计划(Human Genome Project，HGP)的实施并取得巨大成就，同时模式生物(model organisms)基因组计划也在进行，并先后完成了几个物种的序列分析，研究重心从开始揭示生命的所有遗传信息转移到从分子整体水平对功能的研究上。第一个标志是功能基因组学的产生，第二个标志是蛋白质组学(proteome)的兴起。2 结构基因组学研究内容结构基因组学(structural genomics)是基因组学的一个重要组成部分和研究领域，它是一门通过基因作图、核苷酸序列分析确定基因组成、基因定位的科学。遗传信息在染色体上，但染色体不能直接用来测序，必须将基因组这一巨大的研究对象进行分解，使之成为较易操作的小的结构区域，这个过程就是基因作图。根据使用的标志和手段不同，作图有三种类型，即构建生物体基因组高分辨率的遗传图谱、物理图谱、转录图谱。遗传图谱通过遗传重组所得到的基因在具体染色体上线性排列图称为遗传连锁图。它是通过计算连锁的遗传标志之间的重组频率，确定他们的相对距离，一般用厘摩(cM，即每次减数分裂的重组频率为1%)来表示。绘制遗传连锁图的方法有很多，但是在DNA多态性技术未开发时，鉴定的连锁图很少，随着DNA多态性的开发，使得可利用的遗传标志数目迅速扩增。早期使用的多态性标志有RFLP(限制性酶切片段长度多态性)、RAPD(随机引物扩增多态性DNA)、AFLP(扩增片段长度多态性)；80年代后出现的有STR(短串联重复序列，又称微卫星)DNA遗传多态性分析和90年代发展的SNP(单个核苷酸的多态性)分析。物理图谱物理图谱是利用限制性内切酶将染色体切成片段，再根据重叠序列确定片段间连接顺序，以及遗传标志之间物理距离［碱基对(bp)或千碱基(kb)或兆碱基(Mb)的图谱。以人类基因组物理图谱为例，它包括两层含义，一是获得分布于整个基因组30 000个序列标志位点(STS，其定义是染色体定位明确且可用PCR扩增的单拷贝序列)。将获得的目的基因的cDNA克隆，进行测序，确定两端的cDNA序列，约200bp，设计合成引物，并分别利用cDNA和基因组DNA作模板扩增；比较并纯化特异带；利用STS制备放射性探针与基因组进行原位杂交，使每隔100kb就有一个标志；二是在此基础上构建覆盖每条染色体的大片段：首先是构建数百kb的YAC(酵母人工染色体)，对YAC进行作图，得到重叠的YAC连续克隆系，被称为低精度物理作图，然后在几十个kb的DNA片段水平上进行，将YAC随机切割后装入粘粒的作图称为高精度物理作图.转录图谱利用EST作为标记所构建的分子遗传图谱被称为转录图谱。通过从cDNA文库中随机条区的克隆进行测序所获得的部分 cDNA的5＇或3＇端序列称为表达序列标签(EST)，一般长300～500bp左右。一般说，mRNA的3＇ 端非翻译区(3＇-UTR)是代表每个基因的比较特异的序列，将对应于3＇-UTR的EST序列进行RH定位，即可构成由基因组成的STS图。截止到1998年12月底，在美国国家生物技术信息中心(NCBI)数据库中分布的植物EST的数目总和已达几万条，所测定的人基因组的EST达180万条以上。这些EST不仅为基因组遗传图谱的构建提供了大量的分子标记，而且来自不同组织和器官的EST也为基因的功能研究提供了有价值的信息。此外，EST计划还为基因的鉴定提供了候选基因(candidantes)。其不足之处在于通过随机测序有时难以获得那些低丰度表达的基因和那些在特殊环境条件下(如生物胁迫和非生物胁迫)诱导表达的基因。因此，为了弥补EST计划的不足，必须开展基因组测序。通过分析基因组序列能够获得基因组结构的完整信息，如基因在染色体上的排列顺序，基因间的间隔区结构，启动子的结构以及内含子的分布等。3功能基因组学研究功能基因组学(functional genomics)又往往被称为后基因组学(postgenomics)，它利用结构基因组所提供的信息和产物，发展和应用新的实验手段，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使得生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。这是在基因组静态的碱基序列弄清楚之后转入基因组动态的生物学功能学研究。研究内容包括基因功能发现、基因表达分析及突变检测。基因的功能包括：生物学功能，如作为蛋白质激酶对特异蛋白质进行磷酸化修饰；细胞学功能，如参与细胞间和细胞内信号传递途径；发育上功能，如参与形态建成等采用的手段包括经典的减法杂交，差示筛选，cDNA代表差异分析以及mRNA差异显示等，但这些技术不能对基因进行全面系统的分析。新的技术应运而生，包括基因表达的系统分析，cDNA微阵列，DNA芯片等。鉴定基因功能最有效的方法是观察基因表达被阻断或增加后在细胞和整体水平所产生的表型变异，因此需要建立模式生物体。比较基因组学(Comparative Genomics)是基于基因组图谱和测序基础上，对已知的基因和基因组结构进行比较，来了解基因的功能、表达机理和物种进化的学科。利用模式生物基因组与人类基因组之间编码顺序上和结构上的同源性，克隆人类疾病基因，揭示基因功能和疾病分子机制，阐明物种进化关系，及基因组的内在结构。目前从模式生物基因组研究中得出一些规律：模式生物基因组一般比较小，但编码基因的比例较高，重复顺序和非编码顺序较少；其G+C%比较高；内含子和外显子的结构组织比较保守，剪切位点在多种生物中一致；DNA 冗余，即重复；绝大多数的核心生物功能由相当数量的orthologous蛋白承担；Synteny连锁的同源基因在不同的基因组中有相同的连锁关系等。模式生物基因组研究揭示了人类疾病基因的功能，利用基因顺序上的同源性克隆人类疾病基因，利用模式生物实验系统上的优越性，在人类基因组研究中的应用比较作图分析复杂性状，加深对基因组结构的认识。 此外，可利用诱变技术测定未知基因，基因组多样性以及生物信息学（Bioinformatics）的应用。4蛋白质组学研究基因是遗传信息的携带者，而全部生物功能的执行者却是蛋白质，它有自身的活动规律，因而仅仅从基因的角度来研究是远远不够的，必须研究由基因转录和翻译出蛋白质的过程，才能真正揭示生命的活动规律，由此产生了研究细胞内蛋白质组成及其活动规律的新兴学科——蛋白质组学（proteomics）。蛋白质组（proteome）是由澳大利亚Macquarie大学的Wilkins和Williams于1994首先提出，并见于1995年7月的“Electrophonesis”上，指全部基因表达的全部蛋白质及其存在方式，是一个基因、一个细胞或组织所表达的全部蛋白质成分，蛋白质组学是对不同时间和空间发挥功能的特定蛋白质群体的研究。它从蛋白质水平上探索蛋白质作用模式、功能机理、调节控制以及蛋白质群体内相互作用，为临床诊断、病理研究、药物筛选、药物开发、新陈代谢途径等提供理论依据和基础。 蛋白质组学旨在阐明生物体全部蛋白质的表达模式及功能模式，内容包括鉴定蛋白质表达、存在方式（修饰形式）、结构、功能和相互作用方式等。它不同于传统的蛋白质学科，是在生物体或其细胞的整体蛋白质水平上进行的，从一个机体或一个细胞的蛋白质整体活动来揭示生命规律。但由于蛋白质具有多样性和可变性，复杂性，低表达蛋白质难以检测等，应该明确其研究的艰难性。总体上研究可以分为两个方面：对蛋白质表达模式（或蛋白质组成）研究，对蛋白质功能模式（目前集中在蛋白质相互作用网络关系）研究。对蛋白质组研究可以提供如下信息：从基因序列预测的基因产物是否以及何时被翻译；基因产物的相对浓度；翻译后被修饰的程度等。由于蛋白质数目小于基因组中开放阅读框（ORF, open reading frame）数目，因此提出功能蛋白质组学（functional proteomics），功能蛋白质指在特定时间、特定环境和试验条件下基因组活跃表达的蛋白质，只是总蛋白质组的一部分。功能蛋白质组学研究是位于对个别蛋白质的传统蛋白质研究和以全部蛋白质为研究对象的蛋白质研究之间的层次，是细胞内与某个功能有关或某种条件下的一群蛋白质。对蛋白质组成分析鉴定，要求对蛋白质进行表征化，即分离、鉴定图谱化，包括两个步骤：蛋白质分离和鉴定。双向凝胶电泳（2-DGE）和质谱（MS）是主要的技术。近年来，有关技术和生物信息学在不断并迅速开发和发展中。蛋白质组研究技术体系包括：样品制备；双向聚丙烯酰胺凝胶电泳（two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis,2-D PAGE）；蛋白质的染色；凝胶图像分析；蛋白质分析；蛋白质组数据库。其中三大关键是：双向凝胶电泳技术、质谱鉴定、计算机图像数据处理与蛋白质数据库。5与基因组学相关学科诞生随着基因组学研究的不断深入，人类有望揭示生命物质世界的各种前所未知的规律，完全揭开生命之谜，进而驾驶生命，使之为人类的社会经济服务。基因组研究和其它学科研究交叉，促进一些学科诞生，如营养基因组学（nutritional genomics），环境基因组学（environmental genomics），药物基因组学（phamarcogenomics），病理基因组学（pathogenomics），生殖基因组学(reproductive genomics)，群体基因组学(population genomics)等。其中，生物信息学正成为备受关注的新型产业的支撑点。生物信息学是以生物大分子为研究，以计算机为工具，运用数学和信息科学的观点、理论和方法去研究生命现象、组织和分析呈指数级增长的生物信息数据的一门科学。研究重点体现在基因组学和蛋白质两个方面。首先是研究遗传物质的载体DNA及其编码的大分子量物质，以计算机为工具，研究各种学科交叉的生物信息学的方法，找出其规律性，进而发展出适合它的各种软件，对逐步增长的DNA 和蛋白质的序列和结构进行收集、整理、发布、提取、加工、分析和发现。由数据库、计算机网络和应用软件三大部分组成。其关注的研究热点包括：序列对比，基因识别和DNA序列分析，蛋白质结构预测，分子进化，数据库中知识发现（Knowledge Discovery in Database, KDD）。这一领域的重大科学问题有：继续进行数据库的建立和优化；研究数据库的新理论、新技术、新软件；进行若干重要算法的比较分析；进行人类基因组的信息结构分析；从生物信息数据出发开展遗传密码起源和生物进化研究；培养生物信息专业人员，建立国家生物医学数据库和服务系统［5］。20世纪末生物学数据的大量积累将导致新的理论发现或重大科学发现。生物信息学是基于数据库与知识发现的研究，对生命科学带来革命性的变化，对医药、卫生、食品、农业等产业产生巨大的影响。邹承鲁教授在谈论21世纪的生命科学时讲到，生物学在20世纪已取得巨大的发展，数理科学广泛而又深刻地深入生物学的结果在新的高度上揭示了生命的奥妙，全面改变了生物学的面貌。生物学不仅是当前自然科学发展的热点，进入21世纪后将仍然如此。科学家称21世纪是信息时代。生物科学和信息科学结合，无疑是多个学科发展的必然结果。
题目：人类基因组计///作者///院系：///年级：///学号：摘要：人类基因组计划由美、英、日、中、德、法等国参加进行了人体基因作图，测定人体全部DNA序列创建计算机分析管理系统，检验相关的伦理、法律及社会问题，进而通过转录物组学和蛋白质组学等相关技术对基因表达谱、基因突变进行分析，可获得与疾病相关基因的信息。在揭示人类发展历史，基因治疗，农作物绿色革命，DNA鉴定方面具有深远影响。关键字：人类基因组计划正文：人类基因组计划人类基因组计划于20世纪80年代提出，由国际合作组织包括有美、英、日、中、德、法等国参加进行了人体基因作图，测定人体23对染色体由3×109核苷酸组成的全部DNA序列，于2000年完成了人类基因组“工作框架图”。2001年公布了人类基因组图谱及初步分析结果。其研究内容还包括创建计算机分析管理系统，检验相关的伦理、法律及社会问题，进而通过转录物组学和蛋白质组学等相关技术对基因表达谱、基因突变进行分析，可获得与疾病相关基因的信息。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。人类基因组计划在二十多年的时间里取得了较大进展。人类基因组计划最早在1985年由诺贝尔奖获得者，美国的杜尔贝克Renato Dulbecoo提出。最初目的是完成人类基因组全长约30亿个核苷酸的碱基序列测定，阐明所有人类基因并确定其在染色体上的位置，从而破译全部的人类遗传基因。1986年3月7日，杜尔贝克在《科学》杂志上发表了一篇题为“癌症研究的转折点——测定人类基因组序列”的文章，指出癌症和其它疾病的发生都与基因有关，并提出测定人类整个基因组序列的途径和重要意义。1988年美国能源部和国家卫生研究院率先在美国开展人类基因组计划，并经国会批准由政府给予资助。此后，成立了一个国际间的合作机构——人类基因组织(Human Genome Organization)，由多个国家筹集资金和科研力量，积极参加这一国际性研究计划。1990年10月，国际人类基因组计划正式启动，预计用15年时间，投资30亿美元，完成30亿对碱基的测序，并对所有基因(当时预计为8万～10万个)进行绘图和排序。全球性人类基因组计划有美国、英国、日本、法国、德国和中国六个国家负责，其中美国承担了全部任务的54%，英国33%，日本7%，法国，德国，中国于1999年9月获准加入人类基因组计划并承担了1%的测序任务，即3号染色体断臂自D3S3610标志至端粒区段约3000万个碱基的全序列测定。中国1993年启动了相关研究项目，相继在上海和北京成立了国家人类基因组南、北两个中心，并承担人类基因组计划中1%的测序任务。经过多个国家的科学家的共同协作，人类终于在20世纪90年代完成了对自身基因组测序的初步工作。2003年6月，中、美、日、德、法、英等六国科学家宣布首次绘成人类基因组“工作框架图”。2003年4月14日，中、美、日、德、法、英等六国科学家宣布人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。2004年，人类基因组完成测序；2005年，人类X染色体测序工作基本完成，并公布了该染色体基因草图。HGP的主要任务是人类的DNA测序，包括下图所示的四张谱图，此外还有测序技术、人类基因组序列变异、功能基因组技术、比较基因组学、社会、法律、伦理研究、生物信息学和计算生物学、教育培训等目的。1、遗传图谱（genetic map）又称连锁图谱(linkage map)，这是根据基因或遗传标记之间的交换重组值来确定它们在染色体上的相对距离、位置的图谱。其图距单位是厘摩（coml），以纪念现代遗传学奠基人摩尔根。遗传图谱的建立为基因识别和完成基因定位创造了条件。意义：6000多个遗传标记已经能够把人的基因组分成6000多个区域，使得连锁分析法可以找到某一致病的或表现型的基因与某一标记邻近（紧密连锁）的证据，这样可把这一基因定位于这一已知区域，再对基因进行分离和研究。对于疾病而言，找基因和分析基因是个关键。2、物理图谱（physical map）物理图谱是指有关构成基因组的全部基因的排列和间距的信息，它是通过对构成基因组的DNA分子进行测定而绘制的。绘制物理图谱的目的是把有关基因的遗传信息及其在每条染色体上的相对位置线性而系统地排列出来。DNA物理图谱是指DNA链的限制性酶切片段的排列顺序，即酶切片段在DNA链上的定位。因限制性内切酶在DNA链上的切口是以特异序列为基础的，核苷酸序列不同的DNA，经酶切后就会产生不同长度的DNA片段，由此而构成独特的酶切图谱。因此，DNA物理图谱是DNA分子结构的特征之一。DNA是很大的分子，由限制酶产生的用于测序反应的DNA片段只是其中的极小部分，这些片段在DNA链中所处的位置关系是应该首先解决的问题，故DNA物理图谱是顺序测定的基础,也可理解为指导DNA测序的蓝图。广义地说，DNA测序从物理图谱制作开始，它是测序工作的第一步。制作DNA物理图谱的方法有多种，这里选择一种常用的简便方法──标记片段的部分酶解法，来说明图谱制作原理。用部分酶解法测定DNA物理图谱包括二个基本步骤：(1)完全降解 (2)部分降解3、序列图谱（sequence map）随着遗传图谱和物理图谱的完成，测序就成为重中之重的工作。DNA序列分析技术是一个包括制备DNA片段化及碱基分析、DNA信息翻译的多阶段的过程。通过测序得到基因组的序列图谱。4、基因图谱（DNA map）基因图谱是在识别基因组所包含的蛋白质编码序列的基础上绘制的结合有关基因序列、位置及表达模式等信息的图谱。在人类基因组中鉴别出占具2%~5%长度的全部基因的位置、结构与功能，最主要的方法是通过基因的表达产物mRNA反追到染色体的位置。原理基因图谱的意义在于它能有效地反应在正常或受控条件中表达的全基因的时空图。通过这张图可以了解某一基因在不同时间不同组织、不同水平的表达；也可以了解一种组织中不同时间、不同基因中不同水平的表达，还可以了解某一特定时间、不同组织中的不同基因不同水平的表达。人类基因组计划的实施具有重大意义和影响。第一，揭示人类发展历史破译生命密码的人类基因组计划有助于人们对基因的表达调控有更深入的了解。同时，人类基因组图谱对揭示人类发展、进化的历史具有重要意义。对进化的研究，不再建立在假说的基础上，利用比较基因组学，通过研究古代DNA，可揭示生命进化的奥秘以及古今生物的联系，帮助人们更好地认识人类在自然界中的地位。第二，基因治疗获得人类全部基因序列将有助于人类认识许多遗传疾病以及癌症等疾病的致病机理，为分子诊断、基因治疗等新方法提供理论依据。在不远的将来，根据每个人DNA序列的差异，可了解不同个体对疾病的抵抗力，依照每个人的“基因特点”对症下药，这便是21世纪的医学——个体化医学。更重要的是，通过基因治疗，不但可预防当事人日后发生疾病，还可预防其后代发生同样的疾病。第三，基因工程药物研究基因工程药物，是重组DNA的表达产物。广义的说，凡是在药物生产过程中涉及用基因工程的，都可以成为基因工程药物。基因技术应用于制药工业，可以生产出高效、高产、廉价、不再苦口的防治疾病的新药物，从而引起制药工业的革命性变革。对于肝炎、心血管疾病、肿瘤、艾滋病等目前尚无良药可治的重大疑难病，人们对生物工程寄予厚望，期待基因工程技术生产出有效地治疗药物。第四，农作物的绿色革命科学家们在利用基因工程技术改良农作物方面已取得重大进展，基因技术的突破使科学家们得以用传统育种专家难以想象的方式改良农作物。例如，基因技术可以使农作物自己释放出杀虫剂，可以使农作物种植在旱地或盐碱地上，或者生产出营养更丰富的食品。科学家们还在开发可以生产出能够防病的疫苗和食品的农作物。基因技术也使开发农作物新品种的时间大为缩短。利用传统的育种方法，需要七、八年时间才能培育出一个新的植物品种，基因工程技术使研究人员可以将任何一种基因注入到一种植物中，从而培育出一种全新的农作物品种，时间则缩短一半。第五，DNA鉴定DNA鉴定已经给法医科学和犯罪司法系统带来了一场革命。DNA已经成为无数审判中的关键证据，帮助警察和法庭鉴别暴力犯罪中的罪犯，而且可信度非常高。它能够确定犯罪的人，同时也能够证明误判的人无罪。不仅如此，DNA鉴定还可以用于帮助寻找失踪的人、谋杀或事故中的受害者；还可以用于证明或否认父子关系。第六，转基因动物随着基因工程技术的飞速发展及其在动物上的应用，转基因动物的发展呈现出一片“大好形势”。比如基因育种能提供高产优质抗病的“超级动物”；基因工程疫苗为畜牧业节省了大笔开支；通过转基因动物进行器官移植。人类基因组的重要性由以上的事实我们可以看出，要想解开人类自身的秘密，就要从破解基因的密码做起。对人类基因的了解和掌控，也将对人类物种的进化、人类社会的进步产生强大推动作用。通过对人类基因已知和未知领域的探索，可以找到更好的基因更有利人类进步的基因，人类社会将从本质上发生突破性的飞越。因此我们可以说，这项耗资大耗时长的人类基因组计划确实是非常必要而且永世受益的。对于生物学界来说这可能是很小的一步，但对人类社会来说却是非常大的一步。尽管该计划已宣告完成，但该计划尚未得出令人满意的人类基因图谱，因此，科学工作者们对人类基因组的探索研究仍在紧张的进行中。希望在不久的将来，人类能解开基因的面纱，了解它掌控它，给人类社会带来无穷的财富。参考文献：1、章波《人类基因研究报告》重庆出版社 2006年版2、钱俊生、孔伟、卢大振《生命是什么》中共中央党校出版社2000年12月版3、C.丹尼斯、R.加拉格尔、.沃森 序《人类基因组 我们的DNA》科学出版社2003年4月版4、杨业洲、陈廉《人类基因组计划》实用妇产科杂志2001年1月第17期 (Journal of Practical Obstetrics and Gynecology 2001 January )5、参考资料：《科学》（Science）
现代生命科学技术的论文基因芯片——“生物信息精灵”——浅谈数学、计算机在现代生命科学研究中的作用二十世纪是物理科学的世纪，而二十一世纪则是生命科学的世纪。生命科学，尤其是生物技术的迅猛发展，不仅与人类健康，农业发展以及生存环境密切相关，而且还将对其它学科的发展起到促进作用，所谓"今天的科学，明天的技术，后天的生产"。而生命科学的基础性研究是现代生物技术的源泉、科学和技术创新的关键。现代生物技术，是一门领导尖端科技的学科，正因如此，我很想知道它与数学——我得专业课，计算机等理论或技术是怎样有机的联系在一起的。基于此，我利用课余时间查阅了许多网站、书籍，并有了小小的收获。现就“基因芯片”技术，浅谈如下。一、基因芯片简介基因芯片，也叫DNA芯片，是在90年代中期发展出来的高科技产物。基因芯片大小如指甲盖一般，其基质一般是经过处理后的玻璃片。每个芯片的基面上都可划分出数万至数百万个小区。在指定的小区内，可固定大量具有特定功能、长约20个碱基序列的核酸分子（也叫分子探针）。 由于被固定的分子探针在基质上形成不同的探针阵列，利用分子杂交及平行处理原理，基因芯片可对遗传物质进行分子检测，因此可用于进行基因研究、法医鉴定、疾病检测和药物筛选等。基因芯片技术具有无可比拟的高效、快速和多参量特点，是在传统的生物技术如检测、杂交、分型和DNA测序技术等方面的一次重大创新和飞跃。二、基因芯片技术 生物芯片技术是于90年代初期随着人类基因组计划的顺利进行而诞生，它是通过像集成电路制作过程中半导体光刻加工那样的微缩技术，将现在生命科学研究中许多不连续的、离散的分析过程，如样品制备、化学反应和定性、定量检测等手段集成于指甲盖大小的硅芯片或玻璃芯片上，使这些分析过程连续化和微型化。也就是说将现在需要几间实验室、检验室完成的技术，制作成具有不同用途的便携式生化分析仪，使生物学分析过程全自动化，分析速度成千上万倍地提高，所需样品及化学试剂成千上万倍地减少。可以预见，在不远的将来，用它制作的微缩分析仪将广泛地应用于分子生物学、医学基础研究、临床诊断治疗、新药开发、司法鉴定、食品卫生监督、生物武器战争等领域。 生物芯片技术是目前应用前景最好的DNA分析技术之一，分析对象可以是核酸、蛋白质、细胞、组织等。目前全世界用生物芯片进行疾病诊断还处于研究阶段，国外已将其用于观察癌基因及肌萎缩等一些遗传病基因的表达和突变情况。 生物芯片技术还可以用于治疗，例如已开发出在4平方毫米的芯片上布满400根有药物的针，定时定量为病人进行药物注射。另外，科学家还在考虑制作定时释放胰岛素治疗糖尿病的生物芯片微泵及可以置入心脏的芯片起搏器等。生物芯片技术与组合化学相结合将开辟另一个极有价值的应用方向，即为新药研制提供超高通量筛选平台技术，这必将使新药研究开发和传统中药的成分评估获得重大突破。三、基因芯片的应用技术举例1、基因破译 目前，由多国科学家参与的“人类基因组计划”，正力图在21世纪初绘制出完整的人类染色体排列图。众所周知，染色体是DNA的载体，基因是DNA上有遗传效应的片段，构成DNA的基本单位是四种碱基。由于每个人拥有30亿对碱基，破译所有DNA的碱基排列顺序无疑是一项巨型工程。与传统基因序列测定技术相比，基因芯片破译人类基因组和检测基因突变的速度要快数千倍。 基因芯片的检测速度之所以这么快，主要是因为基因芯片上有成千上万个微凝胶，可进行并行检测；同时，由于微凝胶是三维立体的，它相当于提供了一个三维检测平台，能固定住蛋白质和DNA并进行分析。 美国正在对基因芯片进行研究，已开发出能快速解读基因密码的“基因芯片”，使解读人类基因的速度比目前高1000倍。图1所示为一种内嵌基因芯片的基因检测装置。2、基因诊断 通过使用基因芯片分析人类基因组，可找出致病的遗传基因。癌症、糖尿病等，都是遗传基因缺陷引起的疾病。医学和生物学研究人员将能在数秒钟内鉴定出最终会导致癌症等的突变基因。借助一小滴测试液，医生们能预测药物对病人的功效，可诊断出药物在治疗过程中的不良反应，还能当场鉴别出病人受到了何种细菌、病毒或其他微生物的感染。利用基因芯片分析遗传基因，将使10年后对糖尿病的确诊率达到50％以上。 未来人们在体检时，由搭载基因芯片的诊断机器人对受检者取血，转瞬间体检结果便可以显示在计算机屏幕上。利用基因诊断，医疗将从千篇一律的“大众医疗”的时代，进步到依据个人遗传基因而异的“定制医疗”的时代。3、基因环保 基因芯片在环保方面也大有可为。基因芯片可高效地探测到由微生物或有机物引起的污染，还能帮助研究人员找到并合成具有解毒和消化污染物功能的天然酶基因。这种对环境友好的基因一旦被发现，研究人员将把它们转入普通的细菌中，然后用这种转基因细菌清理被污染的河流或土壤。4、基因计算 DNA分子类似“计算机磁盘”，拥有信息的保存、复制、改写等功能。将螺旋状的DNA的分子拉直，其长度将超过人的身高，但若把它折叠起来，又可以缩小为直径只有几微米的小球。因此，DNA分子被视为超高密度、大容量的分子存储器。 基因芯片经过改进，利用不同生物状态表达不同的数字后还可用于制造生物计算机。基于基因芯片和基因算法，未来的生物信息学领域，将有望出现能与当今的计算机业硬件巨头――英特尔公司、软件巨头――微软公司相匹敌的生物信息企业。四、基因芯片的实际应用 基因芯片在生命科学、医药研究、环境保护和农业等领域有极其重要的应用价值。在基因芯片的驱动下，人类正进入一个崭新的生物信息时代。1、在美国科学家第一次将一个他们称之为生物芯片的计算机芯片植入人体的细胞上，从而使人体细胞与计算机连接。这是美国科学家波利斯·鲁宾斯基（Boris Lubinsky）和他的同事黄永（译音）在3月份的美国《生物医学微设备》杂志中著文披露的。 2、人体细胞外面包有一个细胞膜，该细胞膜具有使特定物质单向通过的功能。多年来，科学家们一直寻求找到用电冲击的方法，使所希望的物质进入细胞膜，但直 到目前为止，所用的方法有时成功，有时失败。而使用鲁宾斯基和黄永研究出来的 新方法，细胞膜由计算机得到一个信号，让某些物质进入到细胞中。随具体场合的 不同，这些物质可以是例如用来改变基因的遗传物质，也可以是药物或蛋白质。这样，就可以更好地使这些物质发生效力。 鲁宾斯基等科学家打算研制出能对例如神经细胞和肌肉等人体组织发出指令的生物芯片，这样至少会使人所服用的药物发挥更大的效力。俄亥俄州立大学生物医学工程中心主任莫里罗·弗拉里称鲁宾斯基的这项发明是处在发展阶段早期的具有潜在作用的实验室工具。美国科学家们称，他们已经找到了一种能使人体细胞和电路进行交配的生物工程芯片，它能在医学和基因工程学方面发挥关键的作用。 这种比头发还小还细的微型装置使健康人体细胞和电子芯片结合，通过电脑对芯片进行控制，科学家认为他们能够控制细胞的活动。 电脑向细胞芯片发送电脉冲，激发细胞膜孔张开，并激活细胞。科学家希望能够大批量地生产这种细胞芯片，并能够把它们植入人体，取代或修正病变组织。 领导这项研究的加州大学机械工程学教授鲍里斯·鲁宾斯基说：“细胞芯片还使科学家在复杂的基因治疗过程中更准确地进行控制，因为他们能够更准确地开启细胞孔。” 鲁宾斯基还说：“我们在生物学领域里引入了工程学的精髓，我们完全可以在不影响周围其它细胞的情况下输入DNA、提取蛋白质以及注射药物。” 该细胞芯片的出现与长期存在的一种理论有关，即一定量的电压能够穿透细胞膜。 多年来，科学家一直在进行用电力轰击细胞试验的遗传研究，希望藉此引入新的疗法和基因物质。研究人员希望能最终制造出与激活不同的身体组织（从肌肉到骨骼到大脑）所需的准确的电压量相调合的细胞芯片。那样的话，将会有数以千计的细胞芯片用来治疗各种类型的疾病。3、用独创技术自行研制的中国第一片应用型基因芯片于近日在第一军医大学正式诞生。 据第一军医大学有关负责人透露，该军医大研制成功的基因芯片，是中国首次应用一种创新的基因片扩增技术，率先攻克了内地同行在基因芯片研究中首先面临的快速经济地搜集数以万数基因探针难题，并巧妙运用新技术手段明显地降低成本。 目前，该芯片已完成实验室工作，即将进入临床验证阶段，如果顺利，用於临床诊断的基因芯片可望不久投入批量生产。但到目前为止，全世界还没有实际用於临床应用诊断的基因芯片生产。 在实验室里，将这几片比大拇指盖稍大的基因芯片，放在检测器上，与之相连的电脑屏幕上立刻出现了纵横交错的红红绿绿荧光点，出现的每个荧光点就是一个基因片断的点阵。只要取病人一滴血放在芯片检测卡上，经过分子杂交后，连上电脑就可以立刻显示出基因变化情况，并通过电脑把基因语言翻译成医生能读得懂的信息，从而对疾病做出准确的诊断。 这种芯片的成功诞生，标志着疾病的诊断由细胞和组织水平推进到基因水平。它们的开发应用将在环境污染控制、动植物检疫、器官移植、产前诊断、药物筛选、药物开发等方面展示出广阔的前景。五、生命科学渐成IT公司关注焦点 人类基因组工作草图绘毕的消息像打开了阿里巴巴宝藏的大门，以基因技术为核心的生命科学市场正吸引着越来越多的淘金者。近来，为这些淘金者生产“铁锨”的资讯科技（IT）公司的积极行动颇为引人注目。1、揭开基因之迷须破译大量数据 人类基因组草图仅仅是读出了“生命之书”，而要真正读懂它，揭示所有基因编码所代表的信息，还必须破译浩如烟海的数据。 在著名的英国桑格中心里，有关人类基因组的数据已经达到22万亿字节，是世界上首屈一指的美国国会图书馆藏书内容的两倍多。据这家中心估计，在未来两至三年内，与人类基因组有关的数据量还将上升到50万亿至100万亿字节。2、生命科学公司10%投资用于开发资讯科技 为了解决处理数据所需的庞大计算能力的问题，世界上最大的12家生命科学公司目前把近10%的科研预算用于资讯科技投资，而且这个比例可能还将增长。 据美国国际商业机器公司（IBM）估计，与生命科学有关的资讯科技市场将在今年达到35亿美元，到2003年达到90亿美元。3、市场潜力巨大 一些著名的IT企业，已将眼光瞄准了这一潜力巨大的市场。例如，IBM已经决定投资1亿美元，用五年时间研制一种名为“蓝基因”的超级电脑。 “蓝基因”的运算能力将是美国现有40台最快的超级电脑运算能力总和的40倍，它主要用于模拟人类蛋白折叠成特殊形状的过程。世界最大的个人电脑制造商美国康柏公司，也垂涎这块“肥肉”。4、康柏趁早下手培养未来客户基础 已经成为生命科学领域电脑服务器主要供应商的康柏公司最近宣布，它将继续投资1亿美元，支持新兴生物技术公司，以培养未来的客户基础。 其实，IT公司还远不止盯着这些近期利益。以基因研究为基础的生物经济可能在新世纪里成为新经济的重要组成部分，对此人们已经达成共识。5、行业标准制定者能享有巨大经济利益 根据以往的经验，率先进入市场的公司大多能够成为行业标准的制定者，这些行业标准往往意味着巨大的经济利益。 今年8月，德国狮生命科学公司的股票上市。由于投资者看中这家公司的基因次序检索系统（SRS）可能成为行业新标准，其股票价格在短短时间里迅速上涨了50%。6、政府支持基因研究 IT公司进军生命科学领域，与各国政府对基因研究的支持密不可分。为了在基因组研究的下一个阶段——分析蛋白质结构的国际竞争中领先，不少国家积极采取措施，促进信息业与生物产业的结合。 例如，日本不久前就组织了“官产学”大联合的“生物产业信息化研究共同体”，参加这个共同体除了制药、食品、生物、化学等与基因科学相关的企业外，还有不少电脑公司。 小结：科学界公认，生物芯片技术将给下个世纪生命科学和医学研究带来一场革命。目前我国科学家正在加速研制这种可能快捷便利提取DNA，查找遗传基因特性的新技术。相信，这一现代生物与高科技联姻的成果将为二十一世纪的发展作出巨大的贡献！
浅谈传感器的现状以及发展趋势2007-1-25 16:39:00 转:中国工控展览网 供稿1 微型化（Micro）为了能够与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致，对于传感器性能指标（包括精确性、可靠性、灵敏性等）的要求越来越严格；与此同时，传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程，因此还要求传感器必须配有标准的输出模式；而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求，所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代；后者主要由硅材料构成，具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高以及成本低等优点。 由计算机辅助设计（CAD）技术和微机电系统（MEMS）技术引发的传感器微型化目前，几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计（CAD）的模拟式工程化设计转变，从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本、高性能的新型系统，这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。对于微机电系统（MEMS）的研究工作始于20世纪60年代，其研究范畴涉及材料科学、机械控制、加工与封装工艺、电子技术以及传感器和执行器等多种学科，是一个极具前景的新兴研究领域。MEMS的核心技术是研究微电子与微机械加工与封装技术的巧妙结合，期望能够由此而制造出体积小巧但功能强大的新型系统。经过几十年的发展，尤其最近十多年的研究与发展，MEMS技术已经显示出了巨大的生命力，此项技术的有效采用将信息系统的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了一个新的高度。在当前技术水平下，微切削加工技术已经可以生产出来具有不同层次的3D微型结构，从而可以生产出体积非常微小的微型传感器敏感元件，象毒气传感器、离子传感器、光电探测器这样的以硅为主要构成材料的传感/探测器都装有极好的敏感元件[1]，[2]。目前，这一类元器件已作为微型传感器的主要敏感元件被广泛应用于不同的研究领域中。 微型传感器应用现状就当前技术发展现状来看，微型传感器已经对大量不同应用领域，如航空、远距离探测、医疗及工业自动化等领域的信号探测系统产生了深远影响；目前开发并进入实用阶段的微型传感器已可以用来测量各种物理量、化学量和生物量，如位移、速度/加速度、压力、应力、应变、声、光、电、磁、热、PH值、离子浓度及生物分子浓度等2 智能化（Smart）智能化传感器（Smart Sensor）是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新型传感器系统。此类传感器系统一经问世即刻受到科研界的普遍重视，尤其在探测器应用领域，如分布式实时探测、网络探测和多信号探测方面一直颇受欢迎，产生的影响较大。 智能化传感器的特点智能化传感器是指那些装有微处理器的，不但能够执行信息处理和信息存储，而且还能够进行逻辑思考和结论判断的传感器系统。这一类传感器就相当于是微型机与传感器的综合体一样，其主要组成部分包括主传感器、辅助传感器及微型机的硬件设备。如智能化压力传感器，主传感器为压力传感器，用来探测压力参数，辅助传感器通常为温度传感器和环境压力传感器。采用这种技术时可以方便地调节和校正由于温度的变化而导致的测量误差，而环境压力传感器测量工作环境的压力变化并对测定结果进行校正；而硬件系统除了能够对传感器的弱输出信号进行放大、处理和存储外，还执行与计算机之间的通信联络。通常情况下，一个通用的检测仪器只能用来探测一种物理量，其信号调节是由那些与主探测部件相连接着的模拟电路来完成的；但智能化传感器却能够实现所有的功能，而且其精度更高、价格更便宜、处理质量也更好。与传统的传感器相比，智能化传感器具有以下优点：1．智能化传感器不但能够对信息进行处理、分析和调节，能够对所测的数值及其误差进行补偿，而且还能够进行逻辑思考和结论判断，能够借助于一览表对非线性信号进行线性化处理，借助于软件滤波器滤波数字信号。此外，还能够利用软件实现非线性补偿或其它更复杂的环境补偿，以改进测量精度。2．智能化传感器具有自诊断和自校准功能，可以用来检测工作环境。当工作环境临近其极限条件时，它将发出告警信号，并根据其分析器的输入信号给出相关的诊断信息。当智能化传感器由于某些内部故障而不能正常工作时，它能够借助其内部检测链路找出异常现象或出了故障的部件。3．智能化传感器能够完成多传感器多参数混合测量，从而进一步拓宽了其探测与应用领域，而微处理器的介入使得智能化传感器能够更加方便地对多种信号进行实时处理。此外，其灵活的配置功能既能够使相同类型的传感器实现最佳的工作性能，也能够使它们适合于各不相同的工作环境。4．智能化传感器既能够很方便地实时处理所探测到的大量数据，也可以根据需要将它们存储起来。存储大量信息的目的主要是以备事后查询，这一类信息包括设备的历史信息以及有关探测分析结果的索引等；5．智能化传感器备有一个数字式通信接口，通过此接口可以直接与其所属计算机进行通信联络和交换信息。此外，智能化传感器的信息管理程序也非常简单方便，譬如，可以对探测系统进行远距离控制或者在锁定方式下工作，也可以将所测的数据发送给远程用户等。 智能化传感器的发展与应用现状目前，智能化传感器技术正处于蓬勃发展时期，具有代表意义的典型产品是美国霍尼韦尔公司的ST-3000系列智能变送器和德国斯特曼公司的二维加速度传感器，以及另外一些含有微处理器（MCU）的单片集成压力传感器、具有多维检测能力的智能传感器和固体图像传感器（SSIS）等。与此同时，基于模糊理论的新型智能传感器和神经网络技术在智能化传感器系统的研究和发展中的重要作用也日益受到了相关研究人员的极大重视。指出的一点是：目前的智能化传感器系统本身尽管全都是数字式的，但其通信协议却仍需借助于4～20 mA的标准模拟信号来实现。一些国际性标准化研究机构目前正在积极研究推出相关的通用现场总线数字信号传输标准；不过，在眼下过渡阶段仍大多采用远距离总线寻址传感器（HART）协议，即Highway Addressable Remote Transducer。这是一种适用于智能化传感器的通信协议，与目前使用4～20mA模拟信号的系统完全兼容，模拟信号和数字信号可以同时进行通信，从而使不同生产厂家的产品具有通用性。能化传感器多用于压力、力、振动冲击加速度、流量、温湿度的测量，如美国霍尼韦尔公司的ST3000系列全智能变送器和德国斯特曼公司的二维加速度传感器就属于这一类传感器。另外，智能化传感器在空间技术研究领域亦有比较成功的应用实例[6]。发展中，智能化传感器无疑将会进一步扩展到化学、电磁、光学和核物理等研究领域。可以预见，新兴的智能化传感器将会在关系到全人类国民生的各个领域发挥越来越大作用。3 多功能传感器（Multifunction）如前所述，通常情况下一个传感器只能用来探测一种物理量，但在许多应用领域中，为了能够完美而准确地反映客观事物和环境，往往需要同时测量大量的物理量。由若干种敏感元件组成的多功能传感器则是一种体积小巧而多种功能兼备的新一代探测系统，它可以借助于敏感元件中不同的物理结构或化学物质及其各不相同的表征方式，用单独一个传感器系统来同时实现多种传感器的功能。随着传感器技术和微机技术的飞速发展，目前已经可以生产出来将若干种敏感元件综装在同一种材料或单独一块芯片上的一体化多功能传感器。 多功能传感器的执行规则和结构模式概括来讲，多功能传感器系统主要的执行规则和结构模式包括：（1） 多功能传感器系统由若干种各不相同的敏感元件组成，可以用来同时测量多种参数。譬如，可以将一个温度探测器和一个湿度探测器配置在一起（即将热敏元件和湿敏元件分别配置在同一个传感器承载体上）制造成一种新的传感器，这样，这种新的传感器就能够同时测量温度和湿度。（2） 将若干种不同的敏感元件精巧地制作在单独的一块硅片中，从而构成一种高度综合化和小型化的多功能传感器。由于这些敏感元件是被综装在同一块硅片中的，它们无论何时都工作在同一种条件下，所以很容易对系统误差进行补偿和校正。（3）借助于同一个传感器的不同效应可以获得不同的信息。以线圈为例，它所表现出来的电容和电感是各不相同的。（4）在不同的激励条件下，同一个敏感元件将表现出来不同的特征。而在电压、电流或温度等激励条件均不相同的情况下，由若干种敏感元件组成的一个多功能传感器的特征可想而知将会是多么的千差万别！有时候简直就相当于是若干个不同的传感器一样，其多功能特征可谓名副其实。 多功能传感器的研制与应用现状多功能传感器无疑是当前传感器技术发展中一个全新的研究方向，日前有许多学者正在积极从事于该领域的研究工作。如将某些类型的传感器进行适当组合而使之成为新的传感器，如用来测量流体压力和互异压力的组合传感器。又如，为了能够以较高的灵敏度和较小的粒度同时探测多种信号，微型数字式三端口传感器可以同时采用热敏元件、光敏元件和磁敏元件；这种组配方式的传感器不但能够输出模拟信号，而且还能够输出频率信号和数字信号.从目前的发展现状来看，最热门的研究领域也许是各种类型的仿生传感器了，而且在感触、刺激以及视听辨别等方面已有最新研究成果问世。从实用的角度考虑，多功能传感器中应用较多的是各种类型的多功能触觉传感器，譬如人造皮肤触觉传感器就是其中之一，这种传感器系统由PVDF材料、无触点皮肤敏感系统以及具有压力敏感传导功能的橡胶触觉传感器等组成。据悉，美国MERRITT公司研制开发的无触点皮肤敏感系统获得了较大的成功，其无触点超声波传感器、红外辐射引导传感器、薄膜式电容传感器、以及温度、气体传感器等在美国本土应用甚广。与其它方面的研究成果相比，目前在人工嗅觉方面的研究还似乎远远不尽人意。由于嗅觉元件接收到的判别信号是非常复杂的，其中总是混合着成千上万种化学物质，这就使得嗅觉系统处理起这些信号来异常错综复杂。人工嗅觉传感系统的典型产品是功能各异的Electronic nose（电子鼻），近10多年来，该技术的发展很快，目前已有数种商品化的产品在国际市场流通，美、法、德、英等国家均有比较先进的电子鼻产品问世。“电子鼻”系统通常由一个交叉选择式气体传感器阵列和相关的数据处理技术组成，并配以恰当的模式识别系统，具有识别简单和复杂气味的能力，主要用来解决一般情况下的气味探测问题。根据应用对象的不同，“电子鼻”系统传感器阵列中传感器的构成材料及配置数量亦有所不同，其中，构成材料包括金属氧化物半导体、导电聚合物、石英晶振等，配置数量则从几个到数十个不等。总之，“电子鼻”系统是气体传感器技术和信息处理技术进行有效结合的高科技产物，其气体传感器的体积很小，功耗也很低，能够方便地捕获并处理气味信号。气流经过气体传感器阵列进入到“电子鼻”系统的信号预处理元件中，最后由阵列响应模式来确定其所测气体的特征。阵列响应模式采用关联法、最小二乘法、群集法以及主要元素分析法等方法对所测气体进行定性和定量鉴别。美国Cyranosciences公司生产的Cyranose 320电子鼻是目前技术较为先进、适用范围也比较广的嗅觉传感系统之一，该系统主要由传感器阵列和数据分析算法两部分组成，其基本技术是将若干个独特的薄膜式碳-黑聚合物复合材料化学电阻器配置成一个传感器阵列，然后采用标准的数据分析技术，通过分析由此传感器阵列所收集到的输出值的办法来识别未知分析物。据称，Cyranose 320电子鼻的适用范围包括食品与饮料的生产与保鲜、环境保护、化学品分析与鉴定、疾病诊断与医药分析以及工业生产过程控制与消费品的监控与管理等。4 无线网络化（wireless networked）无线网络对我们来说并不陌生，比如手机，无线上网，电视机。传感器对我们来说也不陌生，比如温度传感器、压力传感器，还有比较新颖的气味传感器。但是，把二者结合在起来，提出无线传感器网络（Wireless Sensor Networks）这个概念，却是近几年才发生的事情。这个网络的主要组成部分就是一个个可爱的传感器节点。说它们可爱，是因为它们的体积都非常小巧。这些节点可以感受温度的高低、湿度的变化、压力的增减、噪声的升降。更让人感兴趣的是，每一个节点都是一个可以进行快速运算的微型计算机，它们将传感器收集到的信息转化成为数字信号，进行编码，然后通过节点与节点之间自行建立的无线网络发送给具有更大处理能力的服务器 传感器网络传感器网络是当前国际上备受关注的、由多学科高度交叉的新兴前沿研究热点领域。传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。从而真正实现“无处不在的计算”理念。传感器网络的研究采用系统发展模式，因而必须将现代的先进微电子技术、微细加工技术、系统SOC（system-on-chip）芯片设计技术、纳米材料与技术、现代信息通讯技术、计算机网络技术等融合，以实现其微型化、集成化、多功能化及系统化、网络化，特别是实现传感器网络特有的超低功耗系统设计。传感器网络具有十分广阔的应用前景，在军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都有重要的科研价值和巨大实用价值，已经引起了世界许多国家军界、学术界和工业界的高度重视，并成为进入2000 年以来公认的新兴前沿热点研究领域，被认为是将对二十一世纪产生巨大影响力的技术之一。 传感器网络研究热点问题和关键技术传感器网络以应用为目标，其构建是一个庞大的系统工程，涉及到的研究工作和需要解决的问题在每一个层面上都很多。对无线传感器网络系统结构及界面接口技术的研究意义重大。如果我们把传感器网络按其功能抽象成五个层次的话，将会包括基础层（传感器集合）、网络层（通信网络）、中间件层、数据处理和管理层以及应用开发层。其中，基础层以研究新型传感器和传感系统为核心，包括应用新的传感原理、使用新的材料以及采用新的结构设计等，以降低能耗、提高敏感性、选择性、响应速度、动态范围、准确度、稳定性以及在恶劣环境条件下工作的能力。 传感器网络的应用研究传感器网络有着巨大的应用前景，被认为是将对21 世纪产生巨大影响力的技术之一。已有和潜在的传感器应用领域包括：军事侦察、环境监测、医疗、建筑物监测等等。随着传感器技术、无线通信技术、计算技术的不断发展和完善，各种传感器网络将遍布我们生活环境，从而真正实现“无处不在的计算”。以下简要介绍传感器网络的一些应用。（1）军事应用传感器网络研究最早起源于军事领域，实验系统有海洋声纳监测的大规模传感器网络，也有监测地面物体的小型传感器网络。现代传感器网络应用中，通过飞机撒播、特种炮弹发射等手段，可以将大量便宜的传感器密集地撒布于人员不便于到达的观察区域如敌方阵地内，收集到有用的微观数据；在一部分传感器因为遭破坏等原因失效时，传感器网络作为整传感器网络体仍能完成观察任务。传感器网络的上述特点使得它具有重大军事价值，可以应用于如下一些场景中：▉监测人员、装备等情况以及单兵系统：通过在人员、装备上附带各种传感器，可以让各级指挥员比较准确、及时地掌握己方的保存状态。通过在敌方阵地部署各种传感器，可以了解敌方武器部署情况，为己方确定进攻目标和进攻路线提供依据。▉监测敌军进攻：在敌军驻地和可能的进攻路线上部署大量传感器，从而及时发现敌军的进攻行动、争取宝贵的应对时间。并可根据战况快速调整和部署新的传感器网络。▉评估战果：在进攻前后，在攻击目标附近部署传感器网络，从而收集目标被破坏程度的数据。▉核能、生物、化学攻击的侦察：借助于传感器网络可以及早发现己方阵地上的生、化污染，提供快速反应时间从而减少损失。不派人员就可以获取一些核、生、化爆炸现场的详细数据。（2）环境应用应用于环境监测的传感器网络，一般具有部署简单、便宜、长期不需更换电池、无需派人现场维护的优点。通过密集的节点布置，可以观察到微观的环境因素，为环境研究和环境监测提供了崭新的途径传感器网络研究在环境监测领域已经有很多的实例。这些应用实例包括：对海岛鸟类生活规律的观测；气象现象的观测和天气预报；森林火警；生物群落的微观观测等▉洪灾的预警：通过在水坝、山区中关键地点合理地布置一些水压、土壤湿度等传感器，可以在洪灾到来之前发布预警信息，从而及时排除险情或者减少损失。▉农田管理：通过在农田部署一定密度的空气温度、土壤湿度、土壤肥料含量、光照强度、风速等传感器，可以更好地对农田管理微观调控，促进农作物生长。（3）家庭应用建筑及城市管理各种无线传感器可以灵活方便地布置于建筑物内，获取室内环境参数，从而为居室环境控制和危险报警提供依据。▉ 智能家居：通过布置于房间内的温度、湿度、光照、空气成分等无线传感器，感知居室不同部分的微观状况，从而对空调、门窗以及其他家电进行自动控制，提供给人们智能、舒适的居住环境[16]。▉建筑安全：通过布置于建筑物内的图像、声音、气体检测、温度、压力、辐射等传感器，发现异常事件及时报警，自动启动应急措施。▉智能交通：通过布置于道路上的速度、识别传感器，监测交通流量等信息，为出行者提供信息服务，发现违章能及时报警和记录[17]。反恐和公共安全通过特殊用途的传感器，特别是生物化学传感器监测有害物、危险物的信息，最大限度地减少其对人民群众生命安全造成的伤害。（4）结论无线传感器网络有着十分广泛的应用前景，它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值，在未来还将在许多新兴领域体现其优越性，如家用、保健、交通等领域。我们可以大胆的预见，将来无线传感器网络将无处不在，将完全融入我们的生活。比如微型传感器网最终可能将家用电器、个人电脑和其他日常用品同互联网相连，实现远距离跟踪，家庭采用无线传感器网络负责安全调控、节电等。无线传感器网络将是未来的一个无孔不入的十分庞大的网络，其应用可以涉及到人类日常生活和社会生产活动的所有领域。但是，我们还应该清楚的认识到，无线传感器网络才刚刚开始发展，它的技术、应用都还还远谈不上成熟，国内企业应该抓住商机，加大投入力度，推动整个行业的发展。无线传感器网络是新兴的通信应用网络，其应用可以涉及到人类生活和社会活动的所有领域。因此，无线传感器网络将是未来的一个无孔不入的十分庞大的网络，需要各种技术支撑。目前，成熟的通信技术都可能经过适当的改进和进一步发展，应用到无线传感器网络中，形成新的市场增长点，创造无线通信的新天地。5 结语当前技术水平下的传感器系统正向着微小型化、智能化、多功能化和网络化的方向发展。今后，随着CAD技术、MEMS技术、信息理论及数据分析算法的继续向前发展，未来的传感器系统必将变得更加微型化、综合化、多功能化、智能化和系统化。在各种新兴科学技术呈辐射状广泛渗透的当今社会，作为现代科学“耳目”的传感器系统，作为人们快速获取、分析和利用有效信息的基础，必将进一步得到社会各界的普遍关注。微波传感器依靠微波的很多优点，将广泛地用于微波通讯、卫星发送等无线通讯，和雷达、导弹诱导、遥感、射电望远镜中。并且在一些非接触式的监测和控制中也有很好的应用。
传感器与检测技术属于自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备与控制专业的技术基础课程，下面我给大家分享一些检测与传感技术论文，大家快来跟我一起欣赏吧。
传感器与检测技术课程教学探索
摘 要：传感器与检测技术属于自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备与控制专业的技术基础课程，对学生综合运用所专业学知识有着关键的作用，文中针对课程的特点及现存的问题,对该课程的教学内容调整与 教学 方法 改进进行了有益的探讨，以期获得更好的教学质量与效果。
关键词：传感器与检测技术;教学改革;教学方法
中图分类号：G71 文献标识码：A
文章 编号：1009-0118(2012)05-0132-02
传感器与检测技术是自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备与控制专业的技术基础课程，主要研究自动检测系统中的信息提取、信息转换及信息处理的理论与技术为主要内容的一门应用技术课程。传感技术是自动检测系统，更是控制系统的前哨，它广泛的应用于各个领域，在在促进生产发展和现代科技进步方面发挥着重要作用。学生学好这门课程不仅能为后续课程打下好的基础，也对学生综合运用所专业学知识有着关键的作用，自从2005年课程教学大纲调整以后，在教学中出现了一些新的问题，原有的传统教学模式很难获得良好的教学质量与效果。
一、课程教学现存的问题
自2005年起我校重新制定了自动化专业的教学大纲，其中将传感器与检测技术由考试课调整为考查课，并将课时由64学时更改为32课时，通过几年的 教学 总结 出该课程在教学中存在的一些困难：
(一)教学内容多而散
课程内容多且散，涉及知识面广，有物理学，化学，电子学，力学等等，属于多学科渗透的一门课程，学生学习有难度，特别是对于一些基础不太好的同学更是有困难。
(二)典型应用性
传感器与检测技术属于典型的应用课程，要学习各种传感器的原理，并掌握它的使用，在此基础上掌握搭建检测系统的方法，单靠理论的学习必定是有差距的。而实验课时不充裕，实验条件也有限。
(三)学时越来越少
学校目前对学生的定位是“培养优秀的工程应用型人才”，为了加大实践环节的因此对课程设置与课时作了调整，本课程课时被缩减至32课时。
(四)学生的学习主动性差
由于本课程被定为考查课，所以有相当一部份同学从 学习态度 上不太重视，没有投入必要的精力和时间，学习主动性差，直接影响教学效果。
二、教学内容与教学方法的探索
(一)教学内容的调整
目前大部分的传感器与检测技术的教材多侧重于传感器的工作原理、测量线路及信息处理等方面，而对具体应用涉及较少，针对课程的内容多课时少的情况，教学时无法做到面面俱到，教学内容必须做适当调整。根据学校对工科本科生工程应用型人才的定位，教学内容的调整遵循以下原则：
1、避免繁琐的理论推导过程，以避繁就简的方式向学生讲解传感器的工作原理。例如：用幻灯片演示使用酒精灯分别燃烧热电偶的两端，在两端存在温差的时候两电极间即出现电势差，无温差时电势差消失，通过这个实例讲解电势差之所以存在的原因，可以配以大家能够理解的简单的公式推导，而不把重心放在构成热电偶的温差电动势和接触电动势形成的公式推导上。
2、重点讲述传感器的实物应用。增加实际案例是学生能够对传感器的应用有更感性的认识。
3、适当补充传感器与系统互联的方法。在先期几种传感器的应用中加入传感器接入控制器的方式介绍，使其思考所学课程之间的关联，对所学专业课程之间的联系能更加深入的认识，建立起系统的概念。
(二)教学方法的改革
为了克服课程教学中客观存在的困难，获得良好的教学效果，在课堂教学使用多种教学方法和手段，力求将教学内容讲解得更加生动、具体。
1、采用多媒体技术，使用现代化的教学手段来提升教学效果和教学质量
采用多媒体课件教学，一方面可以省去教师用于黑板板书的大量时间，克服课时减少的问题;另一方面，以动画的形式生动形象的演示传感器的工作原理，展示所学传感器的各种照片、复杂检测系统的原理图或线路图，使学生能够直观地认识传感器，更容易理解传感器的工作原理和应用。例如，学习光栅传感器时，使用传统的教学手段，很难使同学们理解莫尔条文的形成及其移动过程，使用对媒体课件就可以以动画的形式使同学们直观的明暗相间的莫尔条纹是什么样子，还可以以不同的速度使指示光栅在标尺光栅上进行移动，清晰的看出条纹移动的方向与光栅夹角及指示光栅移动方向的关系。学习增量式光电编码器时，很多同学很难理解编码器的辨向问题，通过使用幻灯片展示编码器的内部结构，直接了解光栏板上刻缝、码盘及光电元件的位置关系后，同学们就能更容易的理解辨向码道、增量码道与零位码道形成脉冲的相位关系，佐以简单的辨向电路就可以使同学们更高效的学习该传感器的工作原理及应用方法。
总而言之，利用多媒体技术使学生能够获取更多的信息，增强学习的趣味性和生动性。
2、重视绪论，提升学生的学习主动性
很多教材的绪论写的比较简略，但我个人认为这不代表它不重要，特别是面对学生主观上不重视课程的情况下，更要下大力气上好绪论这第一次课，吸引学生的注意力，激发学习兴趣，使学生认识到这门课程的实用价值。通过幻灯片演示传感器与检测技术在国民经济中的地位和作用，使同学们了解到小到日常生活，大到航空航天、海洋预测等方面都有着传感器与检测技术的应用，更根据各种行业背景中需要检测的物理量，自动控制理论在实现过程中传感器与检测技术的关键作用，使学生认识该课程的重要性。另一方面，我校长年开展本科生科研实训项目，在开设本课程时已有部分同学成功申请实训课题，一般本专业的同学还是围绕专业应用领域申请课题，其中大部分会涉及传感器与检测技术的内容，所以也就他们正在进行的课题中使用传感器解决的具体问题进行讨论，更加直接的体会到本课程的关键作用，从而提升学生学习的兴趣，增强主动性，克服考查课为本课程教学带来的部分阴影。
3、加大案例教学比重、侧重应用
根据培养工程应用型人才的目标，本课程教学的首要目的是使学生能够合理选择传感器，对传感器技术问题有一定的分析和处理能力，知晓传感器的工程设计方法和实验研究方法。所以在教学中注意分析各类传感器的区别与联系，利用大量的具体案例分析传感器的应用特点。
例如，教材中在介绍电阻应变式传感器是，主要是从传感器的结构、工作原理及测量电路几个方面进行分析介绍的，缺乏实际应用案例。在教学中用幻灯片展示不同应用的实物图，譬如轮辐式的地中衡的称重传感器，日常生活中常见的悬臂梁式的电子秤、人体称、扭力扳手等。用生动的动画显示不同应用下的传感器的反应，例如，进行常用传感器热电偶的学习时，展示各种类型热电偶的实物照片，补充热电偶安装的方式，以换热站控制系统为案例，分析热电偶在温度测量上的应用，重点讲解传感器的输出信号及与控制系统互连问题。在介绍光电池传感器时补充用于控制的干手器、用于检测的光电式数字转速表及照度表的应用案例，通过案例是同学们对传感器应用的认识更加深入。
4、利用学校的科研实训提升学生的学习兴趣、加强学生的实践能力
我校学生自二年级起可以开始申请科研实训项目，指导老师指导，学生负责，本课程在学生三年级第一学期开设，在此之前已有部分同学参加了科研实训项目，在这些项目中，譬如智能车项目、数据采集系统实现等实训项目中都包含传感器与检测技术的应用，上课前教师了解这些项目，就可以就实际问题提出问题，让学生带着问题来学习，提升学习的兴趣。另外可以在学习的同时启发同学们集思广益，与实验中心老师联系，联合二年级同学进行传感器的设计制作，或者进入专业实验室进行传感器应用方面的实训实验，鼓励同学申报的科研实训项目，提高学生的实践能力。
三、结束语
通过几年的教学与总结，对教学内容、教学方法进行了分析研究，作了适当的改革。调整的教学内容重点更突出，侧重应用，补充了丰富的案例，激发了学生的学习兴趣，多媒体的教学方法增强了教学的生动性，与科研实训的相结合，对课堂教学进行拓展，加强了学习的主动性，提升了实践能力。从近几年的网上评教结果来看，所做的教学调整与改革受学生的欢迎和好评，取得了较好的教学效果。
参考文献：
[1]袁向荣.“传感器与检测技术”课程教学方法探索与实践[J].中国电力 教育 ,2010,(21):85-86.
[2]陈静.感器与检测技术教学改革探索[J].现代教育装备,2011,(15):94-95.
[3]周祥才,孟飞.检测技术课程教学改革研究[J].常州工学院学报,2010,(12):91-92.
[4]张齐,华亮,吴晓.“传感器与检测技术”课程教学改革研究[J].中国教育技术装备,2009,(27):42-43.
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室内空气质量检测与传感器的应用 [摘要]室内空气品质对人的影响至关重要,利用传感器检测空气质量是当今流行的一种方法,本文介绍了传感器在空气质量检测方面的原理应用,分析了当前气体传感器的优点和不足,以及气体传感器的发展趋势和前景。 [关键词]空气质量 气体传感器 室内环境污染 一、空气对于人的重要性 人们每时每刻都离不开氧,并通过吸入空气而获得氧。一个成年人每天需要吸入空气达6500升以获得足够的氧气,因此,被污染了的空气对人体健康有直接的影响。人的一生中有90%以上时间在室内度过,可见,室内空气品质对人的影响更是至关重要。 二、室内环境污染背景 当今,人类正面临“煤烟污染”、“光化学烟雾污染”之后,又出现了“室内空气污染”为主的第三次环境污染。美国专家检测发现,在室内空气中存在500多种挥发性有机物,其中致癌物质就有 20多种,致病病毒 200多种。危害较大的主要有:氡、甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等。大量触目惊心的事实证实,室内空气污染已成为危害人类健康的“隐形杀手”,也成为全世界各国共同关注的问题。据统计,全球近一半的人处于室内空气污染中,室内环境污染已经引起的呼吸道疾病,22%的慢性肺病和15%的气管炎、支气管炎和肺癌。 三、关于开展室内空气质量服务的几点设想 1.着手调查国内家庭和办公室内空气质量的基本情况。 2.了解并着手引进室内空气质量检测设备。 3.进行规模较大的宣传活动,首先应由气象主管部门与环保主管部门联合建立室内空气质量问题的管理机制。 4.对国际环保部门有关室内空气质量的法规、技术标准、室内污染测定方法及对测定仪器等问题进行专门的调查和研究。 四、空气检测仪的强力武器——传感器 检测技术是人们认识和改造世界的一种必不可少的重要技术手段。而传感器是科学实验和工业生产等活动中对信息资源的开发获取、传输与处理的一种重要工具。下面将介绍六种在空气质量检测方面发挥重要作用的传感器。 1.金属氧化物半导体式传感器。金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用,改变半导体的电导率,通过电流变化的比较,激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大,输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器,因其反应十分灵敏,故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。 2.催化燃烧式传感器。催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一,具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理,感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧,是温度使感应电阻的阻值发生变化,打破电桥平衡,使之输出稳定的电流信号,再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。 3.定电位电解式传感器。定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术,在此方面国外技术领先,因此此类传感器大都依赖进口。定电位电解式气体传感器的结构:在一个塑料制成的筒状池体内,安装工作电极、对电极和参比电极,在电极之间充满电解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜,在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接,在电极之间施加了一定的电位,使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应,在对电极发生还原或氧化反应,电极的平衡电位发生变化,变化值与气体浓度成正比。 4.迦伐尼电池式氧气传感器。迦伐尼电池式氧气传感器的结构:在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10-30μm的聚四氟乙烯透气膜,在其容器内侧紧粘着贵金属(铂、黄金、银等)阴电极,在容器的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极(用铅、镉等离子化倾向大的金属)。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应,使阳极金属离子化,释放出电子,电流的大小与氧气的多少成正比,由于整个反应中阳极金属有消耗,所以传感器需要定期更换。目前国内技术已日趋成熟,完全可以国产化此类传感器 5.红外式传感器。红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理,具有抗中毒性好,反应灵敏,对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂,成本高。 光离子化气体传感器。PID由紫外灯光源和离子室等主要部分构成,在离子室有正负电极,形成电场,待测气体在紫外灯的照射下,离子化,生成正负离子,在电极间形成电流,经放大输出信号。PID具有灵敏度高,无中毒问题,安全可靠等优点。 五、气体检测仪器仪表产业发展现状深度分析 近年来,随着中国经济的高速发展,仪器仪表产业也得到了快速发展,自2004年产销首次突破千亿元大关,行业发展进入了快车道,2006年行业总产值突破两千亿元;2007年仪器仪表行业总产值达3078亿元,增长率高达;据仪器仪表行业协会统计,08年上半年仪器仪表行业总产值实现 亿元,同比增长,其中分析仪器、环境监测仪器仪表增长率高达32%。 科学技术的进步为气体检测仪器仪表行业的发展提供了条件,市场和政府政策的推动、人们安全意识的提高、相关法规法律的完善是气体检测行业发展的核心动力,这些推动使气体检测仪器仪表行业处于产业高速增长期。 从技术发展的角度看,根据使用传感器原理的不同,常见的气体检测仪器仪表各自有适用气体及应用领域,新技术新产品正在成为未来气体检测仪器仪表的主流。 六、对未来空气质量检测的展望 随着人们生活水平的不断提高和对环保的日益重视,对各种有毒、有害气体的探测,对大气污染、工业废气的监测以及对食品和居住环境质量的检测都对气体传感器提出了更高的要求。纳米、薄膜技术等新材料研制技术的成功应用为气体传感器集成化和智能化提供了很好的前提条件。气体传感器将在充分利用微机械与微电子技术、计算机技术、信号处理技术、传感技术、故障诊断技术、智能技术等多学科综合技术的基础上得到发展。研制能够同时监测多种气体的全自动数字式的智能气体传感器将是该领域的重要研究方向。 参考文献: [1]陈艾.敏感材料与传感器[M].北京:高等教育出版社. [2]高晓蓉.传感器技术[M].成都:西安交通大学出版社. [3]彭军.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社. [4]王元庆.新型传感器原理及应用[M].北京:机械工业出版社. [5]赵茂泰.智能仪器原理及应用[M].北京:电子工业出版社.
桩基础 has the widespread application domain, is the high-rise construction, the large-scale bridge, the deep water wharf as well as the marine petroleum platform and so on use main foundation form. In recent years, 桩基 the project quality question influence construction structure normal use and the safe instance were very many. The pile construction has the high hiding as well as the pile construction quality has very many not definite factor, looked from 基桩 the quality examination angle, the improvement examination method and the method, improve the examination work quality and the examination evaluates the result the reliability, to guarantees 基桩 the project quality and safely has the vital significance, also is 桩基 one of domain research hot low strain reflection method main function examines the pile body structure integrity, like the pile body flaw position judgement, 施工桩 long proofreading and the concrete intensity rank qualitative estimate and so on, the use obtains the reflected wave curve signal accurately to delimit breaks the pile body quality, removes the project hidden danger, to 基桩 the quality carries on the appraisal. This article has conducted the research to the Kelvin non-linearity elastic material 料桩 body integrity examination low strain reflected wave new method. Establishes the Kelvin non- line elastic material 料桩 question the unidimensional undulation new model; Produced has controlled the body the dynamic equation, the use unidimensional non-linear elasticity this construction relations infers the pile axial force and the axial strain relations, proposed the unidimensional non-linear elastic undulation question new algorithm; Uses the FORTRAN language coding, the value simulation 基桩 桩顶 speed (or displacement, acceleration) responds the time interval curve profile; Finally 基桩 builds each kind of profile storehouse to the complete existence question, will use in 基桩 the complete examination service for later. As well as low strain reflection method; The pile body integrity examines 2 words
A foundation has the extensively applied realm, is key figures building, large bridge, deep wharf of water and sea the petroleum terrace main foundation form that etc. recent years, a 基 engineering quantity problem influence building structure of the case of the normal usage and safety is a lot construction of the stake have the concealment of the height and the construction quantity of the stakes contain a lot of indeterminations factor, seeing from the angle of a quantity of 基 examination, the method and meanses of the improvement examination, the credibility that the exaltation examination work quantity and examinations assess the result, have the important meaning towards the quantity and safeties that insure an engineering of 基s, is also a research heat of 基 realm to order it a. The low contingency reflect a function with main method is to examine a body structure integrity, if a body blemish position judgment, construction the stake grows to check to settle sex to estimate the etc. with the concrete strength grade, making use of to measure glint a curve signal rows to break a body quantity accurately, expeling the engineering 隐 to suffer from, carrying on the evaluation to the quantity of the stake of 基 . This text to the Kelvin not the glint a new method of low contingency of the flexible material a body of line complete sex examination carried on the research. Build up the new model of the Kelvin non- line flexible material an a 维 of the problem motion;Give square distance of the control dynamics of the body, make use of a 维 not the line flexibility originally 构 the relation deduce a stalk toward dint and stalks toward emergency relation, putting forward a 维 not the line flexibility undulates new calculate way of problem;Adopt the FORTRAN language establishment procedure, the number imitates a speed( or move, acceleration) to respond to a form of the timing curve;Exist an establishment of 基 of problem to rise various form database to the integrity finally, is hereafter used for a complete sex examination service. And low contingency glint a method;A body integrity examines 2 phrases
工程地质勘查论文
工程地质勘查为调查工作，进行是为了研究影响建筑的地质因素，水文条件、一些天然的地质现象、岩土的力学性质及地质构造为地质勘查的主要因素。以下是我整理的工程地质勘查论文，欢迎阅读。
1 岩土工程地质勘察技术应用现状
地质勘察的技术问题
岩土工程地质勘察工作是确保岩土工程能够实施的关键所在。
目前在地质勘察技术应用过程中还存在着一些问题。地质勘察人员在勘察过程中，需要根据岩土的各种性质来对界面进行划分，从而区别性进行对待，但在实际工作中，界面划分上缺乏针对性。在对岩土进行取样时全面性，特别是在取样时某些原状岩土样本极易被忽视，这就导致岩土室内试验缺乏全面性， 其所得出来的各项参数触及面狭窄。
部分岩土地质勘察人员由于自身勘察能力不高，这就导致野外作业和资料整理分析的能力有限， 使其无法有效的胜任勘察工作的实际需求。另外在勘察工作中，与建筑结构的结合缺乏，往往造成勘察工作存在较强的片面性。
导致地质勘察技术问题存在的原因
首先，地质勘察过程中勘察依据不足，在勘察报告中缺乏对建筑项目相关资料的分析，这就导致在勘察工作中不能有针对性的进行勘测点的布置， 从而所勘察出来的结果会无法满足建筑工程施工的要求。 而且工程所处范围内的最大限度荷载也没有进行综合考虑，这就导致勘察工作不到位情况的发生。 特别是在工程桩基施工过程中，如果某地段如果有特殊的岩土结构出来，则在桩基施工过程中需要改用水桩，这就需要对建筑物结构设计进行重新修改，导致大量的人力、物力和财力资源浪费发生。
其次，勘察工作缺乏合理性。 在勘察过程中，由于不同建筑物的在勘察工作中其勘察间距及勘察点布置都具有较大的差别性，但在勘察工作具体操作过程中，由于作业不按规范要求进行，从而导致孔深不足及勘察点超范围等现象时常发生。 在地质勘察工作中，由于对勘察等级缺乏考虑，这就导致往往按普通标准进行的地质勘察时，在测试过程中发现地基条件良好，但在后期剪切波速测试过程中往往会发现在钻孔深度内存在特殊结构的岩层。 最后，当前地质勘察水平较为落后，在碎石土层时，往往采用静力触探法进行，这就导致触控试验过程中缺乏连贯性， 在对岩层进行钻进过程中，由于对岩心采取率较为忽略，从而导致钻探效果缺乏全面性。
2 岩土工程地质勘察技术
地质勘察测绘
岩土工程地质勘测测绘，是对岩土的地貌地形、变化情况和地质条件等情况进行测绘，具体内容包括：在岩土工程勘察界限内外的一定宽度内，调查是否存在滑坡、土洞和坍塌等不良地质现象，以及岩石、软弱层地质体的出露部位、范围和分布，按照一定比例将这些调查内容标示在图纸之上；岩土所在地的气候等水文气象，以及周边生活和生产建筑物对岩土的破坏程度等的调查，并对岩石的特征、风化程度，所在位置的地貌与岩土层关系进行分析，初步划分地貌单元；调查岩土位置的地下水情况，包括地下水的类型、水位情况和流量等，并按照一定比例标示在测绘图纸上。 以上的调查内容除了标示在图纸之上，还要进行调查情况的野外照相或者素描，作为编制地质勘查报告的基本资料。
钻探技术
在岩土工程地质勘察工作中， 需要通过岩土钻探来掌握第一手资料，而且在钻探过程中对其技术性要求较高，所以在钻探过程中需要有效的掌握一些切实可行的方法，确保钻探技术水平能够更好的发挥出来。
1）钻探技术的选择。在不同的地质环境下，所选择的钻探技术也会有所不同。 当钻探在地下水以上的地层进行时，采用勺型钻锤击干法掏土钻进法为宜，这种钻探方法具有简单和便捷的特点，但利用这种方法进行钻探过程中会给土层带来较大的干扰，所以当钻探深度具有较高要求时，这种方法则不宜使用。 当针对多种岩土工程勘察的深度时，则可以利用岩芯回转泥浆护壁钻进法进行钻探。 在普通地质勘察工作中，往往会选择双管单动个别进、冲击钻探等钻进方法进行工作。
2）钻进深度的控制。在对岩土层的分层深度进行测量时，需要严格控制误差，确保其测量误差在小于 5cm. 在利用岩芯回转泥浆护壁钻进法进行钻进过程中， 为了能够更好的实现对分层精度的控制，则需要严格控制非连续取芯钻进的回次进尺，通常情况下是需要将其控制在 2m之内。
3）针对不同性质的'岩土，控制取芯率。当岩土性质不同时，则需要针对不同性质来对其取芯率进行控制。 对于土层其取芯率需要达到 100%, 在对岩石风化的残积土进行钻探时， 其取芯率则以85%为宜。而半岩半土的取芯率控制在 90%,破碎岩控制在 65%,软质岩控制在 65%,而完整岩则将其取芯率控制在 80%为最佳。
4）在钻进过程中，需要根据钻进的回次来对钻探记录进行填写，这些记录可以作为钻探技术进行应用时的必要依据。
取样和试验技术
首先，取样技术。 取样需要根据工程地基的情况进行采取，一般采集中风化和微风化岩的上部位置， 因为这些风化带具有过渡的特点，而上部位置就具有代表意义，其他位置超风化带实验值过于离散。
采集后的样本做及时蜡封处理，用胶带包括岩样，以防止其水分流失，并分类妥善保存，每种样本都要有标签清楚记录孔段的深度，然后送到土木试验地点进行土样和岩样的分析和试验。其次，原位试验，即在保证检测对象不被扰动和破坏的天然状态下，通过各种试验手法进行指标测定。 原位试验是岩土工程地质勘察的重要部分，获取岩土的设计参数，也是岩土工程施工质量检验的重要手段。 原位试验的方法很多，包括荷载、静力触探和标准贯入试验等。
试验方法具体根据工程条件和需求而定，常用的试验方法是标准贯入试验法。根据《 建筑地基基础设计规范》规定，标准贯入试验是自动落锤的试验法。该法应根据地基的条件，以 1~为一次钻进单元深度，如果地质为松土，则钻进深度应该结合实际而定， 风化残积土和全风化带钻进以 为一次钻进单元深度，强风化带以 2~为一次钻进单元深度。 最后，编写地质勘察报告。 严格按照相关规定要求进行编写，编写的前应该将各类勘察资料进行汇总整理，结合实际拟定大纲后再进行编写，内容包括勘察基本内容、地质条件、工程分析评价以及相关的结论和建议。
3 结论
岩土工程地质勘察属于综合型的工作，不仅具有复杂性，而且还具有较强的多变性特点，当前岩土工程地质勘察技术在应用过程中还存在一些不足之处， 所以需要针对产生这些问题存在的原因进行分析，从综合运用各种勘察技术来提高地质勘察的技术含量，综合、客观的对地质环境进行判断和评价，确保为建筑工程的施工提供科学的各项岩土工程地质勘察数据，确保施工的顺利进行。
参考文献
[1] 刘湛省。岩溶地区铁路工程地质勘察浅探[J].西部探矿工程，2010（ 7） :15.
[2] 刘群。对堤防工程地质勘察规程中若干问题的探讨[J].人民长江，2015（ 1） :14.
[3] 张淑杰。岩土工程地质勘察中控制质量的因素分析[J].黑龙江科学，2014（ 10） :15.
湿陷性黄土地基处理研究
黄土湿陷性对人类工程活动危害很大，常使建筑物、渠道、库岸、道路护坡造成破坏。以下是我收集整理的湿陷性黄土地基处理研究论文，和大家一起分享。
摘要： 通过梳理湿陷性黄土成因及各地基处理方法的适用范围、优缺点，结合黄韩侯铁路房屋湿陷性黄土地基处理方案的工程实例，以技术经济分析方式，得出了湿陷性黄土地区铁路房屋地基处理的一般方法，对湿陷性黄土地区铁路房屋的修建具有很好的借鉴作用。
关键词 ： 湿陷性黄土;铁路房屋;地基处理垫层法;挤密法
湿陷性黄土是一种特殊性质的土，具有在自重或外部荷重下或二者共同作用下，受水浸湿后结构迅速破坏发生突然下沉的性质.它在中国分布广泛，主要集中在山西、陕西、甘肃大部分地区以及河南西部.此外，新疆、山东、辽宁、宁夏、青海、河北及内蒙古的部分地区也有分布，但不连续.
铁路房屋是铁路生产、运营的核心，发挥着指挥、调度、监控、服务等作用，对整个铁路的安全运营起着十分重要的作用，是整体铁路系统中不可缺少的一部分.鉴于湿陷性黄土的危害性和铁路房屋的重要性，在湿陷性黄土地区的铁路站房建设，必须采取处理措施，以保证站房结构的安全.
由于国内对铁路房屋湿陷性处理措施的专项研究和实例介绍不多，本文特从理论与实践相结合的角度对此问题展开论述.
1 黄土的湿陷机理及防止措施
黄土的湿陷性机理
黄土的结构特点和胶结物质的水溶特性决定了黄土湿陷的机理[1].湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土，具有大孔和垂直节理，在天然湿度下，其压缩性较低，强度较高，但遇水浸湿时，土的强度显著降低，在附加压力或在附加压力与土的自重压力下引起的湿陷变形，是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形.造成黄土湿陷的原因可总结为：
(1)黄土的力学性质从内部改变了黄土在浸水及外部荷载因素下，使剪应力超过抗剪强度，从而发生湿陷.
(2)黄土内部受浸水湿化作用下，使土壤自身摩擦力降低，外部扰动作用诱发湿陷.
(3)黄土内部结构发生崩解，使黄土颗粒间胶结强度弱化，颗粒间相对迁移，并伴随小颗粒进入大间隙.同时由于颗粒间胶结被水溶解，在外部扰动作用下强度已不堪平衡，造成土质结构损坏.
湿陷性黄土的防止措施
黄土湿陷性对人类工程活动危害很大，常使建筑物、渠道、库岸、道路护坡造成破坏.笔者认为，改变湿陷性黄土的结构特性是防止黄土湿陷性的核心，而防止或减小建筑物地基浸水湿陷则是防止黄土湿陷性的关键点.
防止湿陷性黄土地基湿陷的综合措施主要有地基处理、防水措施和结构措施三种.其中地基处理措施主要用于改善土的物理力学性质，减小或消除地基的湿陷变形;防水措施主要用于防止或减少地基受水浸湿;结构措施主要用于减小或调整建筑物的不均匀沉降，或使上部结构适应地基的变形[2].三种措施作用、功能、侧重点各不相同，在实践中要采取以地基处理为主的综合措施，标本兼治，突出重点，消除隐患.
防止黄土湿陷性的地基处理措施主要有以下几种：
(1)垫层法：包括土垫层和灰土垫层，是将基底以下湿陷性土层部分或者全部挖除，用2:8或3:7灰土局部或整片进行换填并分层夯实，适用于消除基底以下 1～3m的湿陷性黄土.具有施工简易、快捷、造价低的优点，但这种措施处理的黄土厚度有限，不适用于较厚的湿陷性黄土地层，还需做好防水，地面水及管道漏水仍可能渗入土层引起不均匀沉降.
(2)强夯法：是反复将夯锤(10～60t)提到一定高度(10～40m)使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，从而提高地基承载力、降低其压缩性，改善地基性能.该法设备简单、工期短、节省劳力材料、造价低廉.处理深度一般在3～7m，对非自重湿陷性黄土效果明显.它要求场地有足够空间，对土壤含水量要求高，且施工造成的震动大，对周围建筑有影响，不适宜在城区使用，施工前试验和完工后检验时间长(30d).
(3)挤密法：是用灰土或土层夯实的桩体，形成增强体，与挤密的桩间土一起组成复合地基，共同承受基础的上部荷载.成孔挤密主要有沉管、冲击、夯扩、爆扩等方法，适用于厚度在3～15m的湿陷性黄土，由于桩体和桩间土的双效作用使得挤密法地基处理的整体效果好，不但消除或部分消除了黄土的湿陷性，还提高了地基土的承载力、增强了其水稳性.
(4)预浸水法：宜用于处理厚度大于10m，自重湿陷量的计算值不小于 500mm的场地.浸水结束后，地面6m以下湿陷性可全部消除，地面6m以内湿陷性也可大幅度减小，但该法耗时太长，往往影响工期，需水量也大，缺水地区不适用.浸水使场地周围地表下沉开裂，容易影响附近建筑物的安全，所以规定至既有建筑物的距离不小于50m，而且一般在浸水结束后，还需进行补充勘察工作，重新评定地基土的湿陷性，并采用垫层或其他方法处理上部湿陷性黄土层，无形中增加了成本、延长了工期.
当以上地基处理措施都不能满足设计要求时，可采用桩基础来消除黄土的湿陷性，此法安全可靠，但是投资费用较大.
2 工程实例
铁路车站站房综合楼
黄韩侯铁路新建白水、澄城、合阳北站站房在陕西省渭南市境内，位于陇东—陕北—晋西的湿陷性黄土带上，此地区自重性黄土分布广泛，厚度一般大于10m，地基湿陷等级一般为3～4级，湿陷性较敏感.经现场钻孔检测，三站均为4级自重性湿陷性黄土，与《湿陷性黄土地区建筑规范(GB 50025-2004)》判定一致.以澄城站站房施工场地为例，土层从上至下分布为：
(1)人工填土：厚约.
(2)黏质黄土：厚约，黄褐色，成份以黏粒为主，黏性一般，土质均匀，土体结构疏松，可见针状孔隙及虫孔，含少量钙丝及钙质结核，岩芯呈散块状及短柱状，其中：～含大量钙丝，～含大量钙质结核，具IV级自重湿陷性.fak=150kPa.(3)砂质黄土: 厚约，棕褐色，成份以黏粒为主，黏性一般，土质均匀，土体结构较紧密，可见少量针状孔隙，硬塑，岩芯呈短柱状，具IV级自重湿陷性.fak=150kPa.
经现场探孔检测，白水站和合阳北站站房与澄城站房一样，均为IV级自重湿陷性黄土，且厚度较大.站房为300人小型铁路车站站房，房屋结构采用全现浇钢筋混凝土结构，主体1层，局部2层，建筑高度12m，建筑面积2500m2，设计使用年限为50年，房屋基础采用钢筋混凝土独立基础，地基基础设计等级为丙级.
设计要求处理后复合地基承载力特征值不小于180kpa，桩间土平均挤密系数不小于.
根据现场情况、房屋结构及国家有关规范的要求综合分析测算，对三站站房地基采用灰土挤密桩的方式进行处理.灰土挤密桩材料按2：8配合比，桩径400mm，桩长度为10m，梅花状布桩，桩距900mm.施工完毕后，经检测三站站房复合地基承载力特征值为225kPa，桩间土平均挤密系数大于，地基承载力提升明显，满足设计要求。
单层小型砌体房屋
黄韩侯铁路韩城车站待检室及清扫房位于陕西省韩城市韩城火车站内，拟建房屋地质资料如下：
(1)杂填土：由粉质粘土与大量砖瓦碎片组成，结构杂乱，土质不均，厚约1m，Ⅱ级普通土.
(2)黏性黄土：分布于填土底面以下，黄褐色，硬塑—可塑，虫孔及大孔隙发育，具湿陷性，工程场地均有分布，属中等压缩性土.厚约10m，底部为棕红色古土壤层.Ⅱ级普通土.fak=120kpa，具Ⅲ级自重湿陷性.
待检室及清扫房建筑面积，层数1层，层高，结构形式为砖混，设计使用年限为50年，地基基础设计等级为丙级，基础采用柱下墙下条形基础，要求处理后的地基承载力特征值不小于180kpa.
地基处理采用基底以下换填3m厚3:7灰土垫层，每边宽出基础边不小于，垫层分层夯实，压实系数不小于.用换填法处理地基后，压实系数不小于，地基承载力特征值为195kpa，满足设计要求.
多层框架房屋
(3)黄韩侯铁路芝阳站运转综合房屋，建筑面积，二层框架结构，层高.拟建房屋地质资料为：黏性黄土：浅棕黄—黄褐色，厚度大于 20m，土质均匀，夹有钙质网膜及零星姜石，硬塑，Ⅱ普通土，fak=150kpa，属自重型湿陷性黄土，湿陷等级Ⅳ级，湿陷土层厚度约25～35m.地表水不发育.钻孔深度未见地下水，土壤冻结深度37cm，要求地基处理后复合地基承载力特征值不小于180kpa.
拟采用3：7灰土挤密桩进行地基处理，桩长6m，桩径450mm，等边三角形布桩，桩距1000mm.但由于现场施工场地不能满足灰土挤密桩处理宽度的要求，经计算，将地基处理方案修改为3:7灰土换填处理地基，处理厚度为基底下3m，宽出基础边缘各2m，灰土压实系数不小于.
现场施工完毕后，经检测，地基承载力特征值大于180kpa，满足设计要求.
工程造价分析
从上表可以看出，对铁路房屋的重要建筑如火车站站房由于其重要性宜采用灰土挤密桩进行地基处理以保证其结构的安全性，其他房屋宜采用换填灰土垫层的方法对地基进行处理，相较挤密法既能有效节省工期、又能显著降低造价，可作为铁路一般房屋处理湿陷性黄土的首选方法.
3 结语
(1)本文以陕西黄韩侯铁路房屋湿陷性黄土地基处理为例，针对房屋所处的现场情况和地质条件，论述了采取的垫层法和挤密法的房屋地基处理方案，并进行了经济技术分析，得出了铁路站房适用灰土挤密法、一般房屋适用垫层法进行湿陷性黄土地理处理结论.
(2)目前对湿陷性黄土的研究成果主要集中在地方民建方面，铁路方面主要集中在对路基的'处理方面[3，4]，对铁路房屋的研究极少、类型也单一[5].由于铁路房屋的特殊性，下一步应加强湿陷性黄土地区铁路房屋地区地基处理方法的探索和研究，尤其是地方民建较少使用的其他技术(如DDC桩、钻孔灌注桩、震动碎石桩等)，注意案例的收集和数据的积累，以推动湿陷性黄土地基处理技术的发展.
(3)在湿陷性黄土地基处理时，要根据《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025)、《建筑地基处理技术规范》(JGJ79)的要求，结合所建建筑物的特点、地质条件、要求的地基承载力、施工难易程度、节省投资等方面，进行技术经济分析，选择最合适的房屋地基处理方案，避免资源的浪费.
(4)灰土挤密桩的施工机械属大型施工机械，由于成本原因，现在使用的机械都较为陈旧，因此要研究一套切实可行的安全控制方法和安全操作规程，确保施工安全.
(5)湿陷性黄土房屋地基经过地基处理后湿陷性消除或降低，能达到建筑物荷载的要求，但是我们在实践中还应该采取结构(如考虑框架结构，结构内外设置变形缝等)、防水(如扩大站房外散水的宽度、增加防水卷材等)等措施，继续结构、防水、维护这方面的研究和探索，在实践中不断探索防止湿陷性黄土的方法，防止地基湿陷对建筑物的危害.
参考文献：
(1)张晓宇.湿陷性黄土地区建筑的地基处理措施[J].山西建筑，2014(3)：76.
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(5)袁二丽.湿陷性黄土地段房屋地基处理方案及造价分析[J].铁路工程造价管理，2013(3)：8-10.
路基路面病害科学检测与养护措施论文
摘要 ：首先介绍了高速公路路基路面普遍的病害。随后就高速公路路基路面病害问题的检测技术展开探讨，包括检测原则、选择检测技术、检测技术种类。重点分析了高速公路路面路基病害的预防养护措施，如路基、路面早期病害的原因和表现以及高速公路预防和养护措施。结论证实，要运用科学的检测技术，在高速公路施工结束早期及早检测出存在的病害问题，找出问题并进行及时的预防养护，保证高速公路施工符合建设要求。
关键词 ：高速公路；路基路面病害；科学检测；预防养护
1高速公路路基路面普遍的病害
车辙损害
车辙损害是高速公路路面常见的病害情况，主要特点是路面具有明显的车辙痕迹，还有的发生明显的凹陷，导致发生车辙损害的原因有两个。第一是路面材料不耐高温，在夏季日晒情况下路面会变软，从而导致车辙出现。第二原因是车辆超载，当车辆载荷过大超出路基承载范围，就会发生路面沉降，导致车辙出现。
结构性破坏
高速公路发生结构破坏具有多种表现，包括网状裂纹、横裂纹等种类。引发高速公路出现结构破坏的原因非常多，可以总结为三种。一是高速公路受到外部水体侵蚀，对材料结构造成破坏，引发结构破坏。二是路面防水层性能比较低，不能起到很好的防水效果，雨水冲刷后破坏了公路结构。三是没有很好的养护管理，外界温度会影响混凝土收缩变化，最终导致裂缝出现。
沉降不均
高速公路建设中非常容易出现沉降不均，这个问题很难处理。导致沉降不均的原因非常多。施工方面的因素是，路基碾压施工不够合理，没有达到设计标准。此外，路基施工材料填筑不合格，压缩系数及路基设计都有偏差，这样都引发了沉降出现。施工以外的因素包括，没有勘察好施工地质条件，导致发生沉降隐患。
2高速公路路基路面病害问题的检测技术
检测原则
对高速公路定期检测可以全面了解公路的情况，做好公路的全面诊断。为了全方面检测公路病害情况，要制定科学化的检测流程，进行科学化的检测，才能获得准确的检测结果并制定出相应的解决方法。及时检测路基路面的病害问题，可以促进高速公路的使用和发展。检测时，要遵循相关的原则开展，主要有：一，确保检测结果准确无误。对病害进行检测是为了及时发现高速公路路基路面存在的不同质量问题，尽快消除隐患，提高高速公路安全性。二，确保检测高效。检测病害问题时，一般是在公路施工结束后进行，还有的在正式运营后。当公路通车运营后，进行病害检测会对正常交通造成影响，所以需要提高检测工作的效率，可以在短时间内就完成工作，恢复正常运营。三，要确保病害检测具有经济性。经济性指的是，在一定成本下，能够进行高质量的检测，避免浪费。四，要遵循针对性检测原则。在高速公路路基路面进行全面检测的同时，还要做好针对性的检测。检测过程中有针对性和目的性，既可以缩短公路检测时间，又可以节省公路检测中的人力和物力。因此遵照针对性原则，可以显著提升检测效率，还能做到有针对性。比如在卡车经常路过的路段进行针对性检测，可以及时发现由于重载负荷引起的路基路面病害，这就要配合交警部门严格查处违法超载车辆，由于连年超载会导致高速公路发生严重损害，必须技术加以维护。
选择检测技术
对高速公路路基路面病害检测要运用多种检测技术，在不同条件下，选择的检测技术是各不相同的。所以，要针对高速公路具体的病害问题，采取恰当的检测技术。当路面发生病害不会影响到正常交通的时候，可以采用无损检测全面检查路面，一旦发现问题要及时处理。如果高速公路路面发生大面积损害，首先要采用无损检测技术，但如果不能达到检测效果，就要采用破坏性的检测技术。例如，对路面网状裂缝进行检测时，因为其是受到外界很大的`载荷，对周围环境和交通都会造成很大影响。在这种条件下，就要选择使用破坏性的检测方法，通常采用钻芯取样。当路面遭受的破坏比较大，对交通造成影响时，只能挖除路面，检测路基的情况，才能发现病害原因。
检测技术种类
检测高速公路路基路面病害是一个重要工作，检测内容主要有弯沉检测、平整度检测、摩擦系数检测、路面破损检测和裂缝检测等。用于检测的技术主要包括：雷达探地检测技术、声波检测技术、EH-4连续电导率检测和可控源高分辨地震波检测等。弯沉检测指的是对路基路面出现的沉降和沉降引发的弯曲情况进行检测。平整度检测是对路面平整情况进行检测，它关系到车辆行驶的舒适度。裂缝检测指的是检测路面裂缝引发的原因。以上的检测技术，它们的检测原理是非常不同的，例如雷达探地检测法使用雷达检测路面存在的缺陷；声波探测法通过发出声波对路面病害进行检测。针对不同病害形式，要根据不同表现采取相应的检测，从而保证检测结果的准确和高效。
3高速公路路面路基病害的预防养护措施
路基早期病害的原因和表现
路基是高速公路重要构成部分，一旦路基出现病害会直接影响到公路的整体质量，造成严重的后果。根据调查，路基早期病害表现有非常多类型，会引发行车的安全事故。首先，路基压实度不够高。这会导致路面沉降和路基发生破坏的连锁反应，特别是纵向压实度不够高，路面会出现纵向裂纹。其次经常存在桥头跳车的情况。桥头跳车的出现原因是，由于地基沉降不均匀，使得桥面和路面连接缝位置有了高度差，当车辆通过此高度差的时候就会出现跳车的情况。最后是水破坏问题。水破坏会使路基发生损坏，导致路基质量下降。在一些路段，由于地理的原因，水的流速非常大，会对路基材料进行冲刷，还有的会出现洪水冲刷路基。
路面早期病害的表现
和路基的问题相比，路面具有更加多样的问题。路面早期的病害包括变形破坏、沉降破坏和松散破坏等问题。这些不同的病害相互间既有不同之处，也有内在的联系。针对变形破坏和沉降破坏，这两种病害的表现特点是一样的，还有的时候沉降破坏会导致变形破坏。松散破坏的原因是施工导致的问题，当车辆碾压后，会发生松散破坏，造成车辙、裂纹等问题。
高速公路预防和养护措施
不管是路基病害还是路面病害，当发生早期病害的时候，要及时开展预防养护措施，从而尽快消除问题，确保高速公路施工质量。进行路面预防养护时，先要翻修破损的路面，进行翻修后使公路能够符合通行的要求。比如某地的部分高速公路，在2016年翻修过一次，增强了整体道路质量。另外还要修补破坏不严重的路面。在某个高速路段，落石砸在了路面上，对部分路段造成了不同程度的损害，采用混凝土修补后，使路面满足了高速公路的设计要求。最后，还要对路面裂缝进行处理。当路面出现裂缝时，要找出裂缝的原因，制定针对裂缝的解决对策。比如，当裂缝宽度在2mm以下时，可以使用灌浆法，使用环氧树脂进行填补。一旦裂缝在10mm以上就要进行开挖，安置钢筋架，把环氧树脂灌注在里面，最后使用混凝土抹平。路基预防养护措施为，先要增强桩基，特别是桥梁部分的桩基，采用有效的桩基施工，避免造成沉降。另外，还要加强路基碾压施工，合理制定碾压次数，进行均匀碾压、多次碾压，保证路基材料密实度符合要求，最终保证高速公路在使用过程中不会发生沉降。
4结语
高速公路在施工中，路基路面是重点和难点部分，在施工刚结束的早期阶段，极易存在很多病害问题，比如裂纹、车辙和沉降等问题。这些病害虽然在一段时间内不能影响到整体高速公路的使用性能，但是会大大降低局部路段的行车安全和质量。所以要运用科学的检测技术，在高速公路施工结束早期及早检测出存在的病害问题，及时找出问题并进行及时的预防养护，保证高速公路施工符合建设要求。
参考文献：
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[6]鲍晓军.高速公路路基路面病害科学检测与预防养护研究[D].长沙：长沙理工大学，2008.
公路路基施工中的常见质量问题及防治措施论文
随着我国经济的快速发展,公路已经成为制约经济发展的一个重要条件,为此各地相继加大的公路工程建设力度,有效的满足了公路项目建设的需求。在公路建设项目当中,路基施工无疑是重中之重,如何做好路基施工提高路基施工水平,是施工单位在施工过程中必须解决的一个问题。而在路基施工当中,稍有不慎就可能产生一些质量问题,比如说
填料适应性差、填筑过程中中线偏位等,如何有效的预防并解决这些问题是保证路基施工质量的关键。这就要求施工单位根据每种病害形成的不同原因,采取针对性的措施,提高措施的成效性,使路基质量能够得到有效的控制。
1. 公路路基施工中的常见质量问题
根据相关研究资料和自身在这一方面的施工经验,笔者认为常见的质量问题如下:
土方路堤填料不符合要求
在路基施工过程中,土方路堤对于填料的质量有着比较高的要求,而在施工当中一些施工单位并没有注意到这一问题,在填料使用之前没有检查填料的质量是否符合要求,导致在填料施工当中所使用的填料适应性很差,一些填料直接影响到了路堤质量,在这种情况下不得不进行重新回填施工。一旦出现这一质量问题,不仅会延误工程的工期,还会导致工程施工成本及投资增加。
填筑过程中中线偏位
在路基施工过程中,一般会先设定一条中线,然后沿着中线进行路基的施工,以保证公路的走向、宽度等符合建设要求。但是在路基施工当中,一些单位为了赶工期、追进度,或者因为人为原因导致导线点遭到破坏,或者说施工测放人员在测量工作中复测品读不够,没有严格按照测量要求设立保护控制桩,导致路基填筑过程中中线偏位严重。一旦发生这一现象,会严重影响到路基施工质量,必须进行返工直到中线位置符合建设要求。
原有斜坡、坑穴、水渠等处理不当
在公路路基施工过程中会遇到一些不适合路基施工的情况,比如说斜坡、坑穴、水渠、填井、墓穴等等,这些地方如果处理不当可能会导致局部沉陷、失稳、滑坡等地质灾害,将直接影响到公路路基施工的质量。此外,斜坡、坑穴、水渠、填井、墓穴等处理不当,可能会给路基留下很多质量隐患,不仅会对路面铺设带来很大的影响,进而对整个公路建设工程的质量造成不利影响。
路基压实度达不到设计要求
路基压实度是保证路基施工质量的一个重要因素,但是在路基施工当中由于作业范围比较大,稍有不慎便可能出现压实度不足的问题。造成路基压实度不足的原因比较复杂,在压实的过程中如何路基质量偏小,或者说压实遍数不够的话,可能会导致压实度不足。此外,在碾压的过程中,如果存在漏压,或者说路基含水量过大,加上填松铺土的厚度太大的话,将会直接影响到压实的效果,进入对压实度产生影响。同时如果所使用的回填土性能不符合填土施工的要求,也会导致路基的压实度不达标。
2公路路基施工中的常见质量的防治
针对路基施工中经常出现的一些质量问题,应该引起施工单位充分的重视,采取一些有效的措施来防治常见病害,切实减少病害对路基质量的不利影响。具体来说应该注意以下几点:
把控好土方路堤填料质量
在选择路基填料的时候施工单位必须详细了解填料的种类、性质和适应性,确保其能够适合路基施工基本需要。在此基础上,再考虑填料的来源及经济性,也就是说要将填料的`性质和适应性作为首先考虑问题的。填料的取料场地确定前及到场填料在卸载之间必须由采集人员与工程试验人员对填料的性质进行详细的检查,检测合格之后方能进场卸料使用。在选择填料的时候应该尽量选择适合路基填料施工的一些材料,一般来说填料根据其性质和适应性可以分为:砂土、砂性土、粉性土、粘性土、碎石质土、砾石、不易风化的石块。一般来说重粘土、黄土类土、淤泥等这些填料由于其强度等方面的原因并不适合路基填料,在施工的过程中应该禁止使用这些材料。同时,在不同路基施工当中对于填料的要求也各不相同,施工单位应该根据路基施工的实际需要选择最合适的填料。
保证填筑过程中中线位置正确
对于中心位置偏离的问题,最好的解决办法就是在施工之前进行导线复测,加固导线点并对其进行一定的保护,直到路基施工结束。为了防止施工过程中人员、机械对中线的位置的不利影响,在施工之前施工人员根据恢复的路线中桩、设计图标、施工工艺及标准等,要明确路基用地界桩、路堤坡脚、边沟、取土沟等重点施工区域的位置装,这样能够保证施工过程中人员机械的作业能到位。此外,还需要在路中心位置一定安全距离设置一 个控制桩,其间隔一般在50m左右,该桩上要详细标明该标号以及填挖高度等施工信息,方便施工人员作业。此外,要重点做好机械施工的控制,在机械施工的过程中施工人员应该在边桩处设置明显的填挖标志,每隔200m就在距离中心桩相对距离的地方设置一个控制桩。对于已经出现的中线偏离的现象,施工人员应该再次进行导线复测,校核导线点的位
置是否正确,然后恢复中心及中心桩的正确位置。
做好斜坡、坑穴、水渠等处理工作
对于施工过程中遇到的斜坡、坑穴、水渠等问题应该引起施工人员充分的重视,做好各项处理措施。因此,如果在路基施工当中遇到斜坡、坑穴、水渠等现象,应该用原地土或者砂性土进行及时的回填,回填以后还要用机械进行夯实和压实,保证期强度和稳定性等符合路基的施工要求。对于可能会影响路基稳定性的炕洞,应该先查明炕洞的形成、深度,然后按照岩溶的处置方法对坑洞进行及时的回填,如果不能采取常规的方法解决的话,可以考虑使用构筑物跨越的方法解决。对于遇到的陷穴,应该组织地质人员详细勘察陷穴水的主要来源、水量及发育情况,根据勘察的结果采取回填、跨越构建等处理方式。
严格按照压实标准进行压实作业
对于路基施工过程中遇到的压实度不足的问题,要求施工单位应该选择压实要求的压路机,并严格控制好压力机的质量及压实遍数,必要的时候可以选择震动压路机配合三轮压路机进行碾压,以保证碾压的均匀性和压实度。在压实的过程中,压路机按照事先制定好的作业计划进行,保证碾压轮迹的重叠、铺筑段落大姐长度符合规范要求,碾压的遍数应该做好记录,并及时提醒作业施工人员。在碾压之前要详细测定路基的含水量,一般在2%左右的时候碾压效果最好,如果因为下雨导致填土松软或者因为干燥起尘,应该先对填土进行风干,或者对干燥填土进行洒水保湿,待其含水量达到碾压要求以后才能进行压实作业。
总之,在路基施工中,如何解决填料适应性差、填筑过程中中线偏位等常见质量问保证路基施工质量的关键。施工单位必须根据每种病害形成的不同原因,采取针对性的措施,提高措施的成效性,使路基质量能够得到有效的控制。
参考文献
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[2] 张征远,刘维佳,陈宝志. 路基质量通病产生的原因及防治[J]. 中国新技术新产品, 2010,(15) .
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路基工程论文
路基指的是按照路线位置和一定技术要求修筑的作为路面基础的带状构造物，是铁路和公路的基础,路基是用土或石料修筑而成的线形结构物。下面是关于路基工程论文的内容，欢迎阅读！
[摘 要] 路基是公路的主要组成部分，强度高、稳定性和耐久性良好的路基将成为路面结构的良好支承体系，有利于提高路面整体强度和使用性能，延长路面使用寿命，同时，还可以降低路面工程造价和公路养护维修费用。
[关键词] 路基 施工 填挖 压实
第一章 绪论
路基是公路的主要组成部分，是路面的基础，应具有足够的刚度、强度和稳定性，我国是以压实度作为评价路基强度和稳定性的力学指标，并形成了成套的室内外实验标准方法和仪器。
第二章 路基施工的方案
1、路基挖土方：
⑴施工准备阶段：提前对运输道路进行维修，按坡比对挖方段进行测量放样，确定路基宽度，并对土质进行试验，是否符合路基填筑用料，符合要求确定好路基所需填筑的位置，以便挖出的料合理利用；如土质不符合要求，选好弃土场，进行运弃。
⑵施工阶段：
①地表处理：按测量放样所确定的宽度对原地面所不能利用的草皮、树根、腐植土等进行清除。
②机械开挖：清理完地表，按设计的宽度及坡比，采用挖掘机分层纵向开挖，挖至距设计所要求的宽度30cm时为止。当挖深至距设计高程20-30cm时，停止开挖。
③整平：采用平地机和推土机进行平整。
④洒水（晾晒）：按照试验室给定最佳含水量的±2%波动范围控制路基土料的'含水量，含水量过小时应洒水翻拌，含水量过大时应晾晒。
⑤机械碾压：碾压开始采用低档慢速，随着路基土质的逐步密实，速度逐步提高。先压外侧后压内侧，曲线地段如有超高，先碾压低处后碾压高处。
2、路基挖石方
①用小炮改造路堑石方的临空面，改变最小抵抗线的指向，减少飞石的威胁；
②采用非电毫秒微差起爆的方法，合理设计起爆顺序，控制每一段起爆的炸药总量，减少爆破震动效应，对开挖范围外岩石的震动；
③认真进行深孔爆破的设计工作，控制飞石距离和方向，减少爆破次数，从而减少爆破工程对周围环境的不利影响；
④采用光面爆破，保证路堑边坡的平整、稳定。
采用光面爆破可以有效地保护石质路堑边坡。钻孔精度对光面爆破的影响很大，提高钻孔的精度，以保证爆破的光面效果。
每次爆破完成后，采用装载机、平地机及运输车及时清理因爆破堆在便道上的土石方。以便车辆通行。
3、路基填土方
⑴施工准备阶段：提前对运输道路进行维修，并要做好土质检验和压实工艺试验，严格按重型击实测定填土的最大干密度和最佳含水量，确定压实度，做好对填土质量进行监控的标准，并据以确定切合实际的工艺流程和技术参数，报监理工程师批准后组织实施，施工准备阶段工作内容如下：
① 确定最佳含水量和最大干密度
② 确定最佳组合的压实机械和合理的压实遍数及碾压速度
③ 确定松铺系数
⑵ 施工阶段：
①基底处理：清除所有腐植土、草皮、树根及洞穴回填夯实，按要求对原地面进行摊平、碾压、压实度必须符合规定要求。对清除的腐植土，选一弃土场集中存放，以备绿化工程及临时占地复耕使用。
②分层填筑：填筑时由低处开始水平逐层填筑。根据试验确定层厚松铺系数。为了保证修整路基边坡后的路堤边缘有足够的压实度。路堤两则各超宽50cm。不同土质的填料应分层填筑，每种填料层总厚度不得小于50cm。
⑶ 摊铺整平：采用推土机、平地机进行整平。
⑷洒水（晾晒）：按照试验室给定的最佳含水量±2%的波动范围内控制填料的含水量，含水量过大时应晾晒，过小时应洒水翻拌。
⑸机械碾压：碾压开始用慢速，随着土层的逐步密实，速度逐步提高。一般不超过4km/h，先压边缘后压中间，小半径曲线地段有较大的超高时，碾压顺序宜先低（内侧），后高（外侧）。为解决路肩碾压不实，采用横向与两侧斜交450角交叉碾压，碾压时，横向接头的轮迹重叠不少于40cm，做到不漏压，无死角，确保碾压均匀达到规定的压实度。
4、路基填石方
修筑填石路堤，应将石块逐层水平填筑，分层厚度不宜大于500mm，石料强度不应小于15MPa。石块最大粒径不得超过压实厚度的2/3。人工铺填250mm以上石料时，大面向下摆放平稳，紧密靠拢，缝隙填以小石块或石屑。用重型振动压路机分层洒水压实。压实时继续用小石块或石屑填缝，直到压实层面顶面稳定、不再下沉（无轮迹）、石块紧密、表面平整为止。
5 路基压实
影响路基压实的重要因素
（1）土的性质：不同土质的压实性能差别较大。一般来说非粘性土的压实效果较好，其最佳含水量较小、最大干密度较大，在静力作用下，压缩性较小；在动力作用下特别是在振动作用下很容易被压实。粘质土、粉质土等分散性土的压实效果较差，主要是由于这些细分散性的土颗粒的比表面积大、粘聚力大、土粒表面水膜需水量大，最佳含水量偏高，而最大干密度反而偏小。（2）土的含水量：不同湿度下的土质，用同样压实功能来挤压，将获得不同的密实度和不同的强度。土中水分在压实过程中起到重要的作用。压实开始时，原状土相对湿度低，土颗粒之间的内摩阻力大，因而外力难以克服，故压实的干密度小，表现出土的强度高，密度低；当相对湿度缓慢增加时，水分在土粒间起润滑作用，压实的结果使被压材料（土粒）得以重新调整排列位置，达到较紧密的程度，表现出密度增大，但与此同时，由于水的作用，内摩阻力有所减小，因而强度继续下降。当含水量继续增加，达到一定值（最佳值）时，水的润滑作用已经足够。当水分过多，使起润滑作用以外多余水分进人土粒孔隙中，反而促使土粒分离而不易得到良好压实效果，从而降低了土的干密度；又由于土粒问距增大，内摩阻力与粘结力减小，使土的强度也随之减小。这就是说，在一定功能的压实作用下，含水量的变化会导致土的干密度随之变化，在某一含水量（最佳含水量）下，干密度达到最大值（最大干密度）。各种土的最佳含水量大小不同，一般地，土在天然状态下的含水量值很接近于最佳含水量，因此，在施工作业中，新卸填土应当立即推平压实。达不到最佳含水量的路基填筑用土，宜翻晒或洒水。
路基压实的机具选择与操作
碾压机具和方法：压实机具和方法对压实的影响反映在以下几个方面；①压实机具不同，压力传布的有效深度也不同。一般地，夯击式机具的压力传布最深，振动式次之，碾压式最浅。根据这一特性即可确定各种机具的最佳压实度。然而，同一种机具的压实作用深度，在压实过程中并不是固定不变的。如钢筒式压路机，开始碾压时，因土体松软，压力传布较深，但随着碾压次数的增加，上部土层逐渐密实，土的强度相应提高，其作用深度就逐渐减小了。②压实机具的质量较小时，碾压遍数越多（即时间越长），土的密实度越高，但密实度的增长速度则随碾压遍数的增加而减小。并且密实度的增长有一个限度，达到这个限度后，继续以原来的施压机具对土体增加压实遍数则只能引起弹性变形，而不能进一步提高密实度（从工程实践来看，一般碾压遍数在6遍以前，密实度增大明显，6～10遍增长较慢，10遍以后稍有增长，20遍后基本不增长）。
结论
公路路基的施工质量对公路的使用性能和寿命影响较大，因此在路基的施工过程中应严格规范和要求施工，针对不同的路基采用不同的施工方法，因地制宜。修建稳定性良好、整体强度高的路基，对于发展公路交通事业，提高道路的使用性能，降低工程造价，是公路建设者自始至终所追求的目标。
参考文献
[1]安清，陈磊. 《浅述土质路基填挖方案》、《科技信息（科学教研）》， 2008年，第24期.