第3章變阻抗式傳感器原理與應用3.1自感式傳感器3.2差動變壓器3.3電容式傳感器3.4電渦流式傳感器3.5壓磁式傳感器

3.1自感式傳感器3.1.1工作原理3.1.2變氣隙式自感傳感器3.1.3變面積式自感傳感器3.1.4螺線管式自感傳感器3.1.5自感式傳感器測量電路3.1.6自感式傳感器應用舉例3.1.1工作原理

線圈自感Ψ——線圈總磁鏈,單位：韋伯；I——通過線圈的電流，單位：安培；W——線圈的匝數(shù)；Rm——磁路總磁阻，單位：1/亨。a)氣隙型

b)截面型

c)螺管型自感式傳感器原理圖li——各段導磁體的長度；Ui——各段導磁體的磁導率；Si——各段導磁體的截面積；

δ——空氣隙的厚度；U0

——真空磁導率S——空氣隙截面積變氣隙型傳感器變截面型傳感器線圈中放入圓形銜鐵可變自感螺管型傳感器。3.1自感式傳感器3.1.1工作原理3.1.2變氣隙式自感傳感器3.1.3變面積式自感傳感器3.1.4螺線管式自感傳感器3.1.5自感式傳感器測量電路3.1.6自感式傳感器應用舉例3.1.2變氣隙式自感傳感器

通常氣隙的磁阻遠大于鐵芯和銜鐵的磁阻

L與δ之間是非線性關系

當銜鐵處于初始位置時，初始電感量為當銜鐵上移Δδ時，則，代入式（3.1.6）式并整理得上式用泰勒級數(shù)展開成如下的級數(shù)形式

同理，當銜鐵隨被測物體的初始位置向下移動時，有：對式（3.1.11）（3.1.13）作線性處理，即忽略高次項后可得靈敏度為變間隙式自感傳感器的測量范圍與靈敏度及線性度是相矛盾的，因此變隙式自感式傳感器適用于測量微小位移場合。為了減小非線形誤差，實際中廣泛采用差動變隙式電感傳感器差動變隙式電感傳感器

1-鐵芯；2-線圈；3-銜鐵當銜鐵向上移動時，兩個線圈的電感變化量ΔL1、ΔL2

對上式進行線性處理，即忽略高次項得

靈敏度k0為（1）差動變間隙式自感傳感器的靈敏度是單線圈式傳感器的兩倍。（2）單線圈是忽略以上高次項，差動式是忽略以上高次項，因此差動式自感式傳感器線性度得到明顯改善。3.1自感式傳感器3.1.1工作原理3.1.2變氣隙式自感傳感器3.1.3變面積式自感傳感器3.1.4螺線管式自感傳感器3.1.5自感式傳感器測量電路3.1.6自感式傳感器應用舉例3.1.3變面積式自感傳感器傳感器氣隙長度保持不變，令磁通截面積隨被測非電量而變，設鐵芯材料和銜鐵材料的磁導率相同，則此變面積自感傳感器自感L為靈敏度

變面積式自感傳感器在忽略氣隙磁通邊緣效應的條件下，輸入與輸出呈線性關系；因此可望得到較大的線性范圍。但是與變氣隙式自感傳感器相比，其靈敏度降低。3.1自感式傳感器3.1.1工作原理3.1.2變氣隙式自感傳感器3.1.3變面積式自感傳感器3.1.4螺線管式自感傳感器3.1.5自感式傳感器測量電路3.1.6自感式傳感器應用舉例3.1.4螺線管式自感傳感器1-螺線管線圈Ⅰ；2-螺線管線圈Ⅱ；3-骨架；4-活動鐵芯

L10，L20——分別為線圈Ⅰ、Ⅱ的初始電感值；當鐵芯移動（如右移）后，使右邊電感值增加，左邊電感值減小

根據以上兩式，可以求得每只線圈的靈敏度為兩只線圈的靈敏度大小相等，符號相反，具有差動特征。

式(3.1.21)和式(3.1.24)可簡化為

3.1自感式傳感器3.1.1工作原理3.1.2變氣隙式自感傳感器3.1.3變面積式自感傳感器3.1.4螺線管式自感傳感器3.1.5自感式傳感器測量電路3.1.6自感式傳感器應用舉例3.1.5自感式傳感器測量電路1.調幅電路2.調頻電路3.調相電路4.自感傳感器的靈敏度1.調幅電路

(1)變壓器電路輸出空載電壓初始平衡狀態(tài)，Z1=Z2=Z,u0=0銜鐵偏離中間零點時使用元件少，輸出阻抗小,獲得廣泛應用傳感器銜鐵移動方向相反時空載輸出電壓兩種情況的輸出電壓大小相等，方向相反，即相位差180為了判別銜鐵位移方向，就是判別信號的相位，要在后續(xù)電路中配置相敏檢波器來解決。(2)相敏檢波電路

當銜鐵偏離中間位置而使Z1=Z+ΔZ增加，則Z2=Z-ΔZ減少。這時當電源u上端為正，下端為負時，電阻R1上的壓降大于R2上的壓降；當u上端為負，下端為正時，R2上壓降則大于R1上的壓降，電壓表V輸出上端為正，下端為負。非相敏整流和相敏整流電路輸出電壓比較(a)非相敏整流電路；（b）相敏整流電路使用相敏整流，輸出電壓U0不僅能反映銜鐵位移的大小和方向，而且還消除零點殘余電壓的影響，

(3)諧振式調幅電路電路的靈敏度很高，但是線性差，適用于線性要求不高的場合。2.調頻電路傳感器自感變化將引起輸出電壓頻率的變化GCLf靈敏度很高，但線性差，適用于線性要求不高的場合Lf03.調相電路傳感器電感變化將引起輸出電壓相位變化4.自感傳感器的靈敏度

傳感器結構靈敏度轉換電路靈敏度總靈敏度第一項決定于傳感器的類型第二項決定于轉換電路的形式第三項決定于供電電壓的大小氣隙型、變壓器電橋傳感器傳感器靈敏度的單位為mV/(μm·V)電源電壓為1V，銜鐵偏移1μm時，輸出電壓為若干毫伏3.1自感式傳感器3.1.1工作原理3.1.2變氣隙式自感傳感器3.1.3變面積式自感傳感器3.1.4螺線管式自感傳感器3.1.5自感式傳感器測量電路3.1.6自感式傳感器應用舉例3.1.6自感式傳感器應用舉例自感式位移傳感器自感式壓力傳感器1.自感式位移傳感器1傳感器引線2鐵心套筒3磁芯4電感線圈5彈簧6防轉件7滾珠導軌8測桿9密封件10瑪瑙測端2.自感式壓力傳感器變隙式自感壓力傳感器結構圖變隙差動式電感壓力傳感器Endthe3.13.2差動變壓器

差動變壓器是把被測的非電量變化轉換為傳感器線圈的互感系數(shù)的變化。這種傳感器是根據變壓器的基本原理制成的，并且次級繞組常用差動的形式連接，故稱之為差動變壓器式傳感器。

3.2差動變壓器3.2.1工作原理及分類3.2.2變隙式差動變壓器

3.2.3差動變壓器應用

１.工作原理１-活動銜鐵；２-導磁外殼；３-骨架；４-匝數(shù)為W1初級繞組；５-匝數(shù)為W2a的次級繞組；６-匝數(shù)為W2b的次級繞組２.基本特性當次級開路時有,初級線圈激勵電流根據電磁感應定律，次級繞組中感應電勢的表達式為次級兩繞組反相串聯(lián)，且考慮到次級開路，則輸出電壓有效值基本特性分析：

（1）當活動銜鐵處于中間位置時

M1=M2=M

則U2=0

（2）當活動銜鐵向W2a方向移動時

M1=M+ΔM,M2=M-ΔM

故（3）當活動銜鐵向W2b方向移動時

M1=M-ΔM，M2=M+ΔM

故差動變壓器輸出電壓特性曲線(a)、(b)變隙式差動變壓器；(c)、(d)螺線管式差動變壓器；(e)、(f)變面積式差動變壓器3.2差動變壓器3.2.1工作原理及分類3.2.2變隙式差動變壓器

3.2.3差動變壓器應用

3.2.2變隙式差動變壓器1.工作原理2.輸出特性3.主要性能4.零點殘余電壓及消除方法5.轉換電路變隙式差動變壓器

當一次側線圈接入激勵電壓后，二次側線圈將產生感應電壓輸出互感變化時，輸出電壓將作相應變化兩個初級繞組的同名端順向串聯(lián)，而兩個次級繞組的同名端則反向串聯(lián)。當沒有位移時，銜鐵C處于初始平衡位置，它與兩個鐵芯的間隙為δa0=δb0=δ0兩個次級繞組的互感電勢相等，即e2a=e2b。由于次級繞組反向串聯(lián)，因此，差動變壓器輸出電壓當被測體有位移時，與被測體相連的銜鐵的位置將發(fā)生相應的變化，使δa≠δb兩次級繞組的互感電勢e2a≠e2b，輸出電壓電壓的大小反映了被測位移的大小，通過用相敏檢波等電路處理，使最終輸出電壓的極性能反映位移的方向。1.工作原理２.輸出特性如果被測體帶動銜鐵移動變隙式差動變壓器輸出特性１理想特性；２實際特性結論：供電電源首先要穩(wěn)定，電源幅值的適當提高可以提高靈敏度K值;增加W2/W1的比值和減少δ0都能使靈敏度K值提高;以上分析的結果是在忽略鐵損和線圈中的分布電容條件下得到的;以上結果是在假定工藝上嚴格對稱前提下得到的，而實際上很難做到這一點;上述推導是在變壓器副邊開路的情況下得到的。３.主要性能（1）靈敏度（2）線性度（1）靈敏度差動變壓器在單位電壓激勵下，鐵芯移動一個單位距離時的輸出電壓，以V/mm/V表示。理想條件下，差動變壓器的靈敏度KE正比于電源激勵頻率f.KE與f關系曲線提高輸入激勵電壓，將使傳感器靈敏度按線性增加。除了激勵頻率和輸入激勵電壓對差動變壓器靈敏度有影響外，提高線圈品質因數(shù)Q值，增大銜鐵直徑，選擇導磁性能好，鐵損小以及渦流損耗小的導磁材料制作銜鐵和導磁外殼等可以提高靈敏度。（2）線性度線性度:傳感器實際特性曲線與理論直線之間的最大偏差除以測量范圍（滿量程），并用百分數(shù)來表示。影響差動變壓器線性度的因素:骨架形狀和尺寸的精確性，線圈的排列，鐵芯的尺寸和材質，激勵頻率和負載狀態(tài)等。改善差動變壓器的線性度:取測量范圍為線圈骨架長度的1/10-1/4，激勵頻率采用中頻，配用相敏檢波式測量電路4.零點殘余電壓及消除方法零點殘余電壓危害：使傳感器輸出特性在零點附近的范圍內不靈敏，限制著分辨力的提高。零點殘余電壓太大，將使線性度變壞，靈敏度下降，甚至會使放大器飽和，堵塞有用信號通過，致使儀器不再反映被測量的變化。產生零點殘余電壓的原因（1）由于兩個二次測量線圈的等效參數(shù)不對稱，使其輸出的基波感應電動勢的幅值和相位不同，調整磁芯位置時，也不能達到幅值和相位同時相同。（2）由于鐵芯的B-H特性的非線性，產生高次諧波不同，不能互相抵消。（3）勵磁電壓波形中含有高次諧波。減小零點殘余電壓措施：

提高框架和線圈的對稱性，特別是兩個二次線圈對稱。采用適當?shù)臏y量電路，一般可采用在放大電路前加相敏整流器。在電路上進行補償，使零點殘余電壓最小，接近于零。線路補償主要有：加串聯(lián)電阻，加并聯(lián)電容，加反饋電阻或反饋電容等。補償零點殘余電壓的電路5.轉換電路

能辨別移動方向消除零點殘余電壓

（1）差動整流電路

（2）相敏檢波電路

（3）直流差動變壓器電路（1）差動整流電路(a)、(b)適用于高阻抗負載(c)、(d)適用于低阻抗負載電阻R0用于調整零點殘余電壓。（2）相敏檢波電路（a）相敏檢波電路原理圖；（b）us、u2為正半周時等效電路；(c)us、u2為負半周時等效電路相敏檢波電路波形

(a）被測位移變化波形圖；(b)差動變壓器激勵電壓波形；(c)差動變壓器輸出電壓波形；(d)相敏檢波解調電壓波形；(e)相敏檢波輸出電壓波形（3）直流差動變壓器電路應用場合：需要遠距離測量，便攜，防爆及同時使用若干個差動變壓器，且需避免相互間或對其它儀器設備產生干擾的場合。3.2差動變壓器3.2.1工作原理及分類3.2.2變隙式差動變壓器

3.2.3差動變壓器應用

3.2.3差動變壓器應用1.力和力矩的測量2.微小位移的測量3.壓力測量4.加速度傳感器1.力和力矩的測量1－線圈2－銜鐵3－彈性元件優(yōu)點：承受軸向力時應力分布均勻；當長徑比較小時，受橫向偏心的分力的影響較小。2.微小位移的測量1－測端2－防塵罩3－軸套4－圓片簧5－測桿6－磁筒7－磁芯8－線圈9－彈簧10－導線3.壓力測量

微壓力傳感器1-接頭；2-膜盒；3-底座；4-線路板；5-差動變壓器線圈；6-銜鐵；7-罩殼；8-插頭；9-通孔傳感器與彈性敏感元件（膜片、膜盒和彈簧管等）相結合，可以組成開環(huán)壓力傳感器和閉環(huán)力平衡式壓力計4.加速度傳感器1－懸臂梁；2－差動變壓器Endthe3.23.3電容式傳感器3.3.1電容式傳感器的工作原理3.3.2電容式傳感器主要性能3.3.3電容式傳感器的特點和設計要點3.3.4電容式傳感器等效電路3.3.5電容式傳感器測量電路3.3.6電容式傳感器的應用3.3.7容柵式傳感器3.3.1電容式傳感器的工作原理1.工作原理及類型2.變面積型電容傳感器3.變介電常數(shù)型電容傳感器4.變極距型電容式傳感器什么是電容器？電容器有兩個用介質（固體、液體或氣體）或真空隔開的電導體構成。電容導體上的電荷導體之間的電壓差1.工作原理

S——極板相對覆蓋面積；

d——極板間距離；

εr——相對介電常數(shù)；

ε0——真空介電常數(shù)（8.85pF/m）；

ε——電容極板間介質的介電常數(shù)。δSε等位環(huán)結構邊緣電場均勻電場3321帶有等位環(huán)的平板電容傳感器原理1、2－電極3－等位環(huán)2.變面積型電容傳感器當動極板相對于定極板沿著長度方向平移時，其電容變化量化為△C與△x間呈線性關系電容式角位移傳感器當θ=0時當θ≠0時傳感器電容量C與角位移θ間呈線性關系，但如果輸出是，則是非線性關系。3.變介電常數(shù)型電容式傳感器初始電容電容式液位傳感器電容與液位的關系為：當L=0時，傳感器的初始電容當被測電介質進入極板間L深度后，引起電容相對變化量為電容變化量與電介質移動量L呈線性關系4.變極距型電容傳感器非線性關系若△d/d<<1時，則式（3.3.3）可簡化為若極距縮小△d最大位移應小于間距的1/10差動式改善其非線性初始電容變極距(δ）型:(a)、(e)變面積型(S)型:(b)、(c)、(d)、(f)、(g)（h）變介電常數(shù)(ε)型:（i）～(l)3.3電容式傳感器3.3.1電容式傳感器的工作原理3.3.2電容式傳感器主要性能3.3.3電容式傳感器的特點和設計要點3.3.4電容式傳感器等效電路3.3.5電容式傳感器測量電路3.3.6電容式傳感器的應用3.3.7容柵式傳感器3.3.2電容式傳感器主要性能1.靜態(tài)靈敏度被測量緩慢變化時傳感器電容變化量與引起其變化的被測量變化之比2.非線性平板式變面積型b△aab

dkg減小d、增大b、采用差動結構可提高靈敏度變極距型，其靜態(tài)靈敏度為將上式展開成泰勒級數(shù)得但d過小易導致電容器擊穿(空氣的擊穿電壓為3kv/mm)在極間加一層云母片(擊穿電壓>103kv/mm)或塑料膜來改善電容器耐壓性能差動結構也可提高靈敏度2.非線性變極距型

將上式展開成泰勒級數(shù)得d取值不能大，否則將降低靈敏度采用差動形式，并取兩電容之差為輸出量差動式的非線性得到了很大的改善，靈敏度也提高了一倍如果采用容抗作為電容式傳感器輸出量被測量與d成線性關系

無需滿足3.3電容式傳感器3.3.1電容式傳感器的工作原理3.3.2電容式傳感器主要性能3.3.3電容式傳感器的特點和設計要點3.3.4電容式傳感器等效電路3.3.5電容式傳感器測量電路3.3.6電容式傳感器的應用3.3.7容柵式傳感器3.3.3傳感器的特點和設計要點

1.特點2.設計要點1、特點

優(yōu)點: 1.溫度穩(wěn)定性好（電容值與電極材料無關本身發(fā)熱極小）

2.結構簡單、適應性強

3.動態(tài)響應好

4.可以實現(xiàn)非接觸測量、具有平均效應動態(tài)響應好極板間的靜電引力很小，需要的作用能量極小

可測極低的壓力和力，很小的速度、加速度。可以做得很靈敏，分辨率非常高，能感受0.001mm甚至更小的位移可動部分可以做得很小很薄，即質量很輕，減小了慣性

其固有頻率很高，動態(tài)響應時間短，能在幾兆赫的頻率下工作，特別適合動態(tài)測量。介質損耗小，可以用較高頻率供電

系統(tǒng)工作頻率高。它可用于測量高速變化的參數(shù)，如測量振動、瞬時壓力等。缺點： 1、輸出阻抗高、負載能力差

傳感器的電容量受其電極幾何尺寸等限制，一般為幾十到幾百皮法，使傳感器的輸出阻抗很高，尤其當采用音頻范圍內的交流電源時，輸出阻抗高達106～108。因此傳感器負載能力差，易受外界干擾影響

2、寄生電容影響大

傳感器的初始電容量很小，而傳感器的引線電纜電容、測量電路的雜散電容以及傳感器極板與其周圍導體構成的電容等“寄生電容”卻較大，這一方面降低了傳感器的靈敏度；另一方面這些電容(如電纜電容)常常是隨機變化的，將使傳感器工作不穩(wěn)定，影響測量精度2.設計要點減小環(huán)境溫度濕度等變化所產生的影響，保證絕緣材料的絕緣性能消除和減小邊緣效應消除和減小寄生電容的影響，防止和減少外界干擾盡可能采用差動式電容傳感器低成本、高精度、高分辨率、穩(wěn)定可靠和高的頻率響應(1)減小溫度誤差、保證高的絕緣性能

選材、結構、加工工藝

電極：溫度系數(shù)低的鐵鎳合金、陶瓷或石英上 噴鍍金或銀（電極可做得薄，減小邊緣效應）

電極支架：選用溫度系數(shù)小和幾何尺寸長期穩(wěn)定性好，并具有高絕緣電阻、低吸潮性和高表面電阻的材料，例如石英、云母、人造寶石及各種陶瓷等做支架

電介質：空氣或云母（介電常數(shù)溫度系數(shù)近為0）傳感器密封，用以防塵、防潮采用差動結構、測量電路來減小溫度等誤差(2).消除和減小邊緣效應

危害：靈敏度降低、產生非線性適當減小極間距，使電極直徑或邊長與間距比很大，可減小邊緣效應的影響，但易產生擊穿并有可能限制測量范圍(3)消除和減小寄生電容的影響，

防止和減少外界干擾（a）屏蔽和接地（b）增加初始電容值，降低容抗。（c）導線間分布電容有靜電感應，因此導線和導線要離得遠，線要盡可能短，最好成直角排列，若采用平行排列時可采用同軸屏蔽線。（d）盡可能一點接地，避免多點接地(5)差動技術的運用

減小非線性誤差 提高傳感器靈敏度 減小寄生電容的影響 溫度、濕度等環(huán)境因素的影響3.3電容式傳感器3.3.1電容式傳感器的工作原理3.3.2電容式傳感器主要性能3.3.3電容式傳感器的特點和設計要點3.3.4電容式傳感器等效電路3.3.5電容式傳感器測量電路3.3.6電容式傳感器的應用3.3.7容柵式傳感器3.3.4電容式傳感器等效電路L包括引線電纜電感和電容式傳感器本身的電感；r由引線電阻、極板電阻和金屬支架電阻組成；C0為傳感器本身的電容Cp為引線電纜、所接測量電路及極板與外界所形成的總寄生電容Rg是極間等效漏電阻極板間的漏電損耗和介質損耗、極板與外界間的漏電損耗和介質損耗rC0CPRgL低頻等效電路傳感器電容的阻抗非常大，L和r的影響可忽略等效電容C=C0+Cp，等效電阻Re≈Rg

CRg高頻等效電路電容的阻抗變小，L和r的影響不可忽略，漏電的影響可忽略，其中C=C0+Cp，而re≈r

reCL由于電容傳感器電容量一般都很小，電源頻率即使采用幾兆赫，容抗仍很大，而R很小可以忽略，因此此時電容傳感器的等效靈敏度為當電容式傳感器的供電電源頻率較高時，傳感器的靈敏度由kg變?yōu)閗e，ke與傳感器的固有電感（包括電纜電感）有關，且隨ω變化而變化。3.3電容式傳感器3.3.1電容式傳感器的工作原理3.3.2電容式傳感器主要性能3.3.3電容式傳感器的特點和設計要點3.3.4電容式傳感器等效電路3.3.5電容式傳感器測量電路3.3.6電容式傳感器的應用3.3.7容柵式傳感器3.3.5電容式傳感器測量電路

(1)電橋電路(2)運算放大器電路(3)脈寬調制電路(4)調頻電路(5)雙T型電橋電路(2).運算放大器式電路最大特點：能克服變極距型電容傳感器的非線性Cx是傳感器電容C是固定電容u0是輸出電壓信號運算放大器式電路原理圖uC-ACx∑～u0由運算放大器工作原理可知結論：從原理上保證了變極距型電容式傳感器的線性

假設放大器開環(huán)放大倍數(shù)A=，輸入阻抗Zi=

因此仍然存在一定的非線性誤差， 但一般A和Zi足夠大，所以這種誤差很小。

(3).差動脈沖調寬電路利用對傳感器電容的充放電使電路輸出脈沖的寬度隨傳感器電容量變化而變化通過低通濾波器就能得到對應被測量變化的直流信號差動脈沖調寬電路原理圖uAB經低通濾波后，就可得到一直流電壓U0為式中

UA、UB──A點和B點的矩形脈沖的直流分量；

T1、T2──分別為C1和C2的充電時間；

U1──觸發(fā)器輸出的高電位。C1、C2的充電時間式中Ur──觸發(fā)器的參考電壓設R1=R2=R，則得

結論：輸出的直流電壓與傳感器兩電容差值成正比設電容C1和C2的極間距離和面積分別為d1、d2和S1、S2

差動變極距型差動變面積型特性：差動脈沖調寬電路能適用于任何 差動式電容式傳感器 并具有理論上的線性特性(4)調頻電路當被測信號為零時，△C=0，振蕩器有一個固有振蕩頻率f0，當被測信號不為零時，△c≠0，此時頻率為具有較高的靈敏度，可測至0.01μm級位移變化量易于用數(shù)字儀器測量，并與計算機通訊，抗干擾能力強(5)二極管雙T型電路電源為正半周D1短路D2開路，電容C1被充電影響不予考慮，電容C2的電壓初始值為UE

若二極管理想化，當電源為正半周時，電路等效成一階電路UE+RRRULLEiC2C2U0RRLR±供電電壓是幅值為±UE、周期為T、占空比為50%的方波可直接得到電容C2的電流iC2如下:在R+(RRL)/(R+RL)C2T/2時，電流iC2的平均值IC2可以寫成故在負載RL上產生的電壓為同理，可得負半周時電容C1的平均電流IC1為電路的特點:①線路簡單，可全部放在探頭內，大大縮短了電容引線、減小了分布電容的影響；②電源周期、幅值直接影響靈敏度，要求它們高度穩(wěn)定；③輸出阻抗為R，而與電容無關，克服了電容式傳感器高內阻的缺點；④適用于具有線性特性的單組式和差動式電容式傳感器。優(yōu)點：

采用直流電源，其電壓穩(wěn)定度高 不存在穩(wěn)頻、波形純度的要求 也不需要相敏檢波與解調等 對元件無線性要求 經低通濾波器可輸出較大的直流電壓 對輸出矩形波的純度要求也不高3.3電容式傳感器3.3.1電容式傳感器的工作原理3.3.2電容式傳感器主要性能3.3.3電容式傳感器的特點和設計要點3.3.4電容式傳感器等效電路3.3.5電容式傳感器測量電路3.3.6電容式傳感器的應用3.3.7容柵式傳感器3.3.6電容式傳感器的應用

(1)電容式差壓傳感器(2)電容式振動位移傳感器(3)電容式加速度傳感器P2玻璃盤鍍金層金屬膜片C2電極引線p1C1電容式差壓傳感器

結構簡單、靈敏度高、響應速度快(約100ms)能測微小壓差(0～0.75Pa)、真空或微小絕對壓力需把膜片的一側密封并抽成高真空(10-5Pa)即可

電容式位移傳感器應用

231B面A面546Cx1Cx21、5－固定極板2－殼體3－簧片4－質量塊6－絕緣體精度較高，頻率響應范圍寬，量程大，可以測很高的加速度電容式加速度傳感器電荷平衡式位移傳感器

可變電壓VM與測頭的位置成比例已在類似于孔徑測量儀等便攜式測量工具中應用。3.3電容式傳感器3.3.1電容式傳感器的工作原理3.3.2電容式傳感器主要性能3.3.3電容式傳感器的特點和設計要點3.3.4電容式傳感器等效電路3.3.5電容式傳感器測量電路3.3.6電容式傳感器的應用3.3.7容柵式傳感器3.3.7容柵式傳感器(1)基本類型及工作原理(2)容柵傳感器電極的結構形式(3)信號處理方式(4)容柵式傳感器應用(1)基本類型及工作原理長容柵圓容柵片狀柱狀長容柵n－動尺柵級片數(shù)a,b－柵極片長度和寬度CCmax0aW3a2Wx柱狀圓容柵r2,r1

－圓盤柵極片外半徑和內半徑

a－每條柵極片對應的圓心角（rad）(2)容柵傳感器電極的結構形式（a）直電極反射式（b）直電極透射式（c）反射式L型電極(a)直電極反射式結構形式簡單，使用方便，移動過程中，導軌的誤差對測量精度影響較大(b)直電極透射式測量調整方便、安裝誤差和運行誤差的影響降低、制造安裝困難(c)反射式L型電極增大反射電極的面積，增加耦合的電容量，提高傳感器的靈敏度，增強抗干擾能力和提高穩(wěn)定性(3)信號處理方式鑒幅式測量電路 系統(tǒng)可達到0.001mm分辨力，主要在測長儀上使用，鑒相式測量電路 系統(tǒng)分辨力為0.01mm，主要在電子數(shù)字顯示卡尺等數(shù)顯量具上使用。（a）鑒幅式測量系統(tǒng)（b）鑒相式測量系統(tǒng)式中，Um——發(fā)射電極激勵信號基波電壓幅值；

ω——發(fā)射電極激勵信號基波電壓的頻率。設設反映了傳感器輸出電壓相位的變化規(guī)律，而又與位移x有關，故通過測量輸出電壓的相位，就可間接的測量位移的大小。鑒相式測量電路具有較強的抗干擾能力。鑒相式測量電路在理論上還存在非線性誤差，同時由于激勵電壓含有高次諧波，影響了測量精度。(4)容柵式傳感器應用主要應用于量具、量儀和機床數(shù)顯裝置。角位移容柵傳感器已在電子數(shù)顯千分尺及機床分度盤中應用。線位移容柵傳感器已在電子數(shù)顯卡尺、數(shù)顯深度尺、數(shù)顯高度尺、機床數(shù)顯標尺中應用Endthe3.33.4電渦流式傳感器

當導體置于變化的磁場中或在固定磁場中運動時，導體內都要產生感應電動勢形成電流，這種電流在導體內閉合的，稱為渦流。穿透深度式中,ρ——導體電阻率(Ω·cm)；

r——導體相對磁導率；

?——交變磁場頻率(Hz)。電渦流式傳感器3.4.1高頻反射式渦流傳感器3.4.2低頻透射式渦流傳感器3.4.3渦流式傳感器的應用3.4.1高頻反射式渦流傳感器1.基本原理

2．等效電路3.傳感器的結構4.測量電路1.基本原理

線圈置于金屬導體附近：線圈中通以高頻信號i1

正弦交變磁場H1

金屬導體內就會產生渦流渦流產生電磁場反作用于線圈，改變了電感電感變化程度取于線圈L的外形尺寸，線圈L至金屬板之間的距離，金屬板材料的電阻率和磁導率以及的頻率等2．等效電路電感LE表示金屬板對渦流呈現(xiàn)的電感效應電阻RE表示在金屬板上的渦流損耗互感系數(shù)M表示LE與原線圈L之間的相互作用R為原線圈L的損耗電阻C為線圈與裝置的分布電容

考慮到渦流的反射作用，L兩端的阻抗ZL可用下式表示式中,ω——信號源的角頻率；

K——耦合系數(shù)，

K2=M2／(L·LE)。頻率（MHZ）感抗電阻RE

10.10.0020.02101.00.00630.06310010.00.020.2表3.4.1不同頻率時的感抗分量與電阻分量計算鄰近高頻線圈的金屬板呈現(xiàn)的電感效應與渦流損耗之間的數(shù)量關系可以進行估計。金屬板對渦流呈現(xiàn)的電感效應可以用許多大小不同的電感線圈按一定方式結合起來的總效應來等效。由于R<<ωLE則式(3.4.2)可以簡化為ZL的虛部與金屬板的電阻率無關，而僅與耦合系數(shù)K有關，即僅與線圈至金屬板之間的距離有關在實際條件下，即K<1，并有R<<ωLE可以認為式(3.4.2)在特定條件下(測量信號頻率較高，金屬板電阻率較小且變化范圍不大)存在著以下的關系3.傳感器的結構線圈框架3．框架襯套4．支架5．電纜6．插頭4.測量電路定頻測距電路調頻測距電路定頻測距電路將L—x的關系轉換成U—x。的關系。通過檢波電壓U的測量，就可以確定距離x的大小。這里U—x，曲線與金屬板電阻率的變化無關。若去掉金屬板，則L=L∞(即x趨于∞時的L值)。如果在保持幅值不變的情況下，改變正弦振蕩器的頻率，則可以得到U—曲線，即傳感器回路的并聯(lián)諧振曲線諧振頻率為有金屬板時，設振蕩器的頻率為f0。若改變金屬板與傳感器之間的距離x，則U—x曲線當x足夠大時(此時L=L∞，U=U∞)，回路處于并聯(lián)諧振狀態(tài)。調頻測距電路

當傳感器線圈與被測物體間的距離x變化時，引起線圈的電感量L發(fā)生變化，從而使振蕩器的頻率改變，然后通過鑒頻器將頻率變化再變成電壓輸出。調頻式測量電路圖電容三點式振蕩器射極輸出器傳感器輸出電纜的分布電容的影響不能忽視的。鋼板銅板電渦流式傳感器3.4.1高頻反射式渦流傳感器3.4.2低頻透射式渦流傳感器3.4.3渦流式傳感器的應用3.4.2低頻透射式渦流傳感器透射式渦流傳感器原理線圈感應電勢與厚度關系曲線測厚的依據:E的大小間接反映了M的厚度t當選用不同的測試頻率時，滲透深度Q滲的值是不同的，從而使E—t曲線的形狀發(fā)生變化。在t較小的情況下，Qs3曲線的斜率大于Qs1曲線的斜率；而在t較大的情況下，Qs1曲線的斜率大于Qs3曲線的斜率。測量薄板時應選較高的頻率，測量厚材時應選較低的頻率。測試頻率與材料關系對于一定的測試頻率，當被測材料的電阻率不同時，滲透深度Q滲的值也不相同，于是又引起E－t曲線形狀的變化，為使測量不同的材料時所得到的曲線形狀相近，就需在變動ρ時保持Q不變，這時應該相應地改變f。測較小的材料(如紫銅)時，選用較低的f(500Hz)而測較大的材料(如黃銅、鋁)時，則選用較高的f(2KHz)，從而保證傳感器在測量不同材料時的線性度和靈敏度。電渦流式傳感器3.4.1高頻反射式渦流傳感器3.4.2低頻透射式渦流傳感器3.4.3渦流式傳感器的應用3.4.3渦流式傳感器的應用被測參數(shù)變換量特征位移、厚度、振動

（1）

非接觸測量，連續(xù)測量（2）

受剩磁的影響。表面溫度、電解質濃度材質判別、速度（溫度）

（1）

非接觸測量，連續(xù)測量；（2）

對溫度變化進行補償應力、硬度

（1）

非接觸測量，連續(xù)測量；（2）

受剩磁和材質影響探傷

可以定量測量1．位移測量(a)汽輪機主軸的軸向位移測量示意圖(b)磨床換向閥、先導閥的位移測量示意圖(c)金屬試件的熱膨脹系數(shù)測量示意圖2．振幅測量(a)汽輪機和空氣壓縮機常用的監(jiān)控主軸的徑向振動的示意圖(b)測量發(fā)動機渦輪葉片的振幅的示意圖(c)通常使用數(shù)個傳感器探頭并排地安置在軸附近3．厚度測量

電渦流式厚度計的測量原理圖4．轉速測量f——頻率值(Hz)；

n——旋轉體的槽(齒)數(shù)；

N——被測軸的轉速(r／min)。5.渦流探傷可以用來檢查金屬的表面裂紋、熱處理裂紋以及用于焊接部位的探傷等。綜合參數(shù)(x,ρ,μ)的變化將引起傳感器參數(shù)的變化，通過測量傳感器參數(shù)的變化即可達到探傷的目的。在探傷時導體與線圈之間是有著相對運動速度的，在測量線圈上就會產生調制頻率信號a)比較淺的裂縫信號b)經過幅值甄別后的信號在探傷時，重要的是缺陷信號和干擾信號比。為了獲得需要的頻率而采用濾波器，使某一頻率的信號通過，而將干擾頻率信號衰減。用渦流探傷時的測量信號Endthe3.43.5壓磁式傳感器3.5.1基本原理3.5.2傳感器的形式3.5.3參數(shù)選取的基本原則3.5.4壓磁傳感器的誤差3.5.1基本原理壓磁效應:

某些鐵磁物質在外界機械力的作用下，其內部產生機械應力，從而引起磁導率的改變。磁致伸縮:

某些鐵磁物質在外界磁場的作用下會產生變形，有些伸長，有些則壓縮。磁致伸縮正磁致伸縮:

當某些材料受拉時，在受力方向上磁導率增高，而在與作用力相垂直的方向上磁導率降低；負磁致伸縮:

某些材料受拉時，在受力方向上磁導率降低，而在與作用力相垂直的方向上磁導率增高只有在一定條件下(如磁場強度恒定)壓磁效應才有單值特性，但不是線性關系．鐵磁材料的壓磁應變靈敏度表示方法與應變靈敏度系數(shù)表示方法相似式中,εμ―磁導率的相對變化；

εl―在機械力的作用下鐵磁物質的相對變形工業(yè)純鐵的εμ和εl的關系壓磁應力靈敏度單位機械應力,所引起的磁導率相對變化壓磁傳感器:用來測量壓力、拉力、彎矩、扭轉力(或力矩)變換鏈3.5壓磁式傳感器3.5.1基本原理3.5.2傳感器的形式3.5.3參數(shù)選取的基本原則3.5.4壓磁傳感器的誤差3.5.2傳感器的形式1．用一個方向磁導率的變化的傳感器2．用兩個方向上磁導率的改變3．維捷曼效應１．用一個方向磁導率的變化(a)(b):測量壓力P用的傳感器與電感傳感器相似，它通過改變磁導率來達到電感值的改變。

式中,L——傳感器的電感；

K1K2——與激磁電流大小有關的系數(shù)，在一定條件下可認為是近似的常數(shù)。(e)(d):與互感形傳感器相似式中,E2——傳感器輸出感生電勢；

u1——原端勵磁電壓；

W1，W2——一次和二次繞組的匝數(shù)；

K(P)——系數(shù)，它與激磁電流頻率及幅值有關同時也與被測力P有關(c):壓磁應變片在日字形鐵芯凸起在外的中間鐵舌上繞上繞組，使用時將它粘在被測應變的工件表面，使其整體與被測工件同時發(fā)生變形，從而引起鐵芯中磁導率改變、導致電感值改變。這種結構也可在鐵舌上繞兩個繞組做成變壓器形傳感器，常稱為互感型壓磁應變片。2．用兩個方向上磁導率的改變（a）傳感器結構（b）傳感器在沒受外力

E2=0（c）傳感器受拉力

E2≠0（d）傳感器受壓力

E2≠0

相位與受拉力相差180°常用來測量幾萬牛頓的壓力，耐過載能力強，線性度3%-5%。3．維捷曼效應

在卷捻棒狀鐵磁物質時，在其上將出現(xiàn)一個按著螺旋形分布的區(qū)域，在這個區(qū)域中磁導率沿螺旋方向增加。（a）逆“維捷曼”效應:

在一根旋轉的鐵磁軸中若流有電流，則在軸中不僅有環(huán)形磁通，還有軸向磁通存在。

(b)順“維捷曼”效應:

帶有電流的鐵磁軸放在磁場中，則此軸將出現(xiàn)扭曲變形。維捷曼效應測量非電量的原理（a）（b）是用來測量轉矩M圖（c）是用來測量氣體壓力的圖（b）將激磁電壓加在軸上當轉矩M

≠0，產生的電勢當時，上式有效。3.5壓磁式傳感器3.5.1基本原理3.5.2傳感器的形式3.5.3參數(shù)選取的基本原則3.5.4壓磁傳感器的誤差3.5.3參數(shù)選取的基本原則鐵芯尺寸主要由選用材料允許應力的限制。 而磁場強度主要是影響傳感器的靈敏度。μ－△Z/Z關系曲線μ和△Z/Z的最大值均出現(xiàn)在H值很相近的位置上，因此傳感器的設計磁場強度可近似的取在圖中磁導率最大值的一點附近，即取表5.4.1名稱材料坡莫合金45%Ni0.94%0.02變壓器鋼4.5%Si0.84%0.2工業(yè)純鐵

0.81%0.15有磁場強度H之后，可由下式求繞組參數(shù)繞組匝數(shù)供電電壓可用下式決定：式中，S——磁通路的截面積()

μ——所選H處的磁導率()。3.5壓磁式傳感器3.5.1基本原理3.5.2傳感器的形式3.5.3參數(shù)選取的基本原則3.5.4壓磁傳感器的誤差3.5.4壓磁傳感器的誤差1．磁滯誤差2．線性誤差3.老化4．溫度誤差1．磁滯誤差由鐵磁材料的磁滯特性造成的，

誤差的特點： 動態(tài)測量時小（1%）,靜態(tài)測量大約在4%。此誤差的大小還與磁場強度有關

２．線性誤差測量中要經過多次變化才能完成，而這些變換均為非線性變換，因此這種傳感器有較大的非線性。

減少非線性:犧牲靈敏度的方法使B（或是說H值不在最佳點上）選取在磁化曲線的線性段中，可對傳感器加初始預應力，使其工作在線性段內，３.老化 隨著時間流逝，傳感器的磁導率會發(fā)生變化，內應力要改變，導致傳感器靈敏度不穩(wěn)定，造成的誤差約在0.5%（實芯傳感器）——2%（疊片式）。４．溫度誤差 環(huán)境溫度改變會引起線圈直流電阻值改變、磁導率改變、磁致伸縮效應改變等等，因而造成溫度誤差。Endthe3.5安全閥基本知識如果壓力容器(設備/管線等)壓力超過設計壓力…1.盡可能避免超壓現(xiàn)象堵塞(BLOCKED)火災(FIRE)熱泄放(THERMALRELIEF)如何避免事故的發(fā)生?2.使用安全泄壓設施爆破片安全閥如何避免事故的發(fā)生?01安全閥的作用就是過壓保護!一切有過壓可能的設施都需要安全閥的保護!這里的壓力可以在200KG以上,也可以在1KG以下!設定壓力(setpressure)安全閥起跳壓力背壓(backpressure)安全閥出口壓力超壓(overpressure)表示安全閥開啟后至全開期間入口積聚的壓力.幾個壓力概念彈簧式先導式重力板式先導+重力板典型應用電站鍋爐典型應用長輸管線典型應用罐區(qū)安全閥的主要類型02不同類型安全閥的優(yōu)缺點結構簡單,可靠性高適用范圍廣價格經濟對介質不過分挑剔彈簧式安全閥的優(yōu)點預漏--由于閥座密封力隨介質壓力的升高而降低,所以會有預漏現(xiàn)象--在未達到安全閥設定點前,就有少量介質泄出.100%SEATINGFORCE75502505075100%SETPRESSURE彈簧式安全閥的缺點過大的入口壓力降會造成閥門的頻跳,縮短閥門使用壽命.ChatterDiscGuideDiscHolderNozzle彈簧式安全閥的缺點彈簧式安全閥的缺點=10090807060500102030405010%OVERPRESSURE%BUILT-UPBACKPRESSURE%RATEDCAPACITY普通產品平衡背壓能力差.在普通產品基礎上加裝波紋管,使其平衡背壓的能力有所增強.能夠使閥芯內件與高溫/腐蝕性介質相隔離.平衡波紋管彈簧式安全閥的優(yōu)點優(yōu)異的閥座密封性能,閥座密封力隨介質操作壓力的升高而升高,可使系統(tǒng)在較高運行壓力下高效能地工作.ResilientSeatP1P1P2先導式安全閥的優(yōu)點平衡背壓能力優(yōu)秀有突開型/調節(jié)型兩種動作特性可遠傳取壓先導式安全閥的優(yōu)點對介質比較挑剃,不適用于較臟/較粘稠的介質,此類介質會堵塞引壓管及導閥內腔.成本較高.先導式安全閥的缺點重力板式產品的優(yōu)點目前低壓儲罐呼吸閥/緊急泄放閥的主力產品.結構簡單.價格經濟.重力板式產品的缺點不可現(xiàn)場調節(jié)設定值.閥座密封性差,并有較嚴重的預漏.受背壓影響大.需要很高的超壓以達到全開.不適用于深冷/粘稠工況.幾個常用規(guī)范ASMEsectionI-動力鍋爐(FiredVessel)ASMEsectionVIII-非受火容器(UnfiredVessel)API2000-低壓安全閥設計(LowpressurePRV)API520-火災工況計算與選型(FireSizing)API526-閥門尺寸(ValveDimension)API527-閥座密封(SeatTightness)介質狀態(tài)(氣/液/氣液雙相).氣態(tài)介質的分子量&Cp/Cv值.液態(tài)介質的比重/黏度.安全閥泄放量要求.設定壓力.背壓.泄放溫度安全閥不以連接尺寸作為選型報價依據!如何提供高質量的詢價?彈簧安全閥的結構彈簧安全閥起跳曲線彈簧安全閥結構彈簧安全閥結構導壓管活塞密封活塞導向不平衡移動副(活塞)導管導閥彈性閥座P1P1P2先導式安全閥結構先導式安全閥的工作原理頻跳安全閥的頻跳是一種閥門高頻反復開啟關閉的現(xiàn)象。安全閥頻跳時，一般來說密封面只打開其全啟高度的幾分只一或十幾分之一，然后迅速回座并再次起跳。頻跳時，閥瓣和噴嘴的密封面不斷高頻撞擊會造成密封面的嚴重損傷。如果頻跳現(xiàn)象進一步加劇還有可能造成閥體內部其他部分甚至系統(tǒng)的損傷。安全閥工作不正常的因素頻跳后果1、導向平面由于反復高頻磨擦造成表面劃傷或局部材料疲勞實效。2、密封面由于高頻碰撞造成損傷。3、由于高頻振顫造成彈簧實效。4、由頻跳所帶來的閥門及管道振顫可能會破壞焊接材料和系統(tǒng)上其他設備。5、由于安全閥在頻跳時無法達到需要的排放量，系統(tǒng)壓力有可能繼續(xù)升壓并超過最大允許工作壓力。安全閥工作不正常的因素A、系統(tǒng)壓力在通過閥門與系統(tǒng)之間的連接管時壓力下降超過3%。當閥門處于關閉狀態(tài)時，閥門入口處的壓力是相對穩(wěn)定的。閥門入口壓力與系統(tǒng)壓力相同。當系統(tǒng)壓力達到安全閥的起跳壓力時，閥門迅速打開并開始泄壓。但是由于閥門與系統(tǒng)之間的連接管設計不當，造成連接管內局部壓力下降過快超過3%，是閥門入口處壓力迅速下降到回座壓力而導致閥門關閉。因此安全閥開啟后沒有達到完全排放，系統(tǒng)壓力仍然很高，所以閥門會再次起跳并重復上述過程，既發(fā)生頻跳。導致頻跳的原因導致接管壓降高于3%的原因1、閥門與系統(tǒng)間的連接管內徑小于閥門入口管內徑。2、存在嚴重的渦流現(xiàn)象。3、連接管過長而且沒有作相應的補償（使用內徑較大的管道）。4、連接管過于復雜（拐彎過多甚至在該管上開口用作它途。在一般情況下安全閥入口處不允許安裝其他閥門。）導致頻跳的原因B、閥門的調節(jié)環(huán)位置設置不當。安全閥擁有噴嘴環(huán)和導向環(huán)。這兩個環(huán)的位置直接影響安全閥的起跳和回座過程。如果噴嘴環(huán)的位置過低或導向環(huán)的位置過高，則閥門起跳后介質的作用力無法在閥瓣座和調節(jié)環(huán)所構成的空間內產生足夠的托舉力使閥門保持排放狀態(tài)，從而導致閥門迅速回座。但是系統(tǒng)壓力仍然保持較高水平，因此回座后閥門會很快再次起跳。導致頻跳的原因C、安全閥的額定排量遠遠大于所需排量。

由于所選的安全閥的喉徑面積遠遠大于所需，安全閥排放時過大的排量導致壓力容器內局部壓力下降過快，而系統(tǒng)本身的超壓狀態(tài)沒有得到緩解，使安全閥不得不再次起跳頻跳的原因閥門拒跳：當系統(tǒng)壓力達到安全閥的起跳壓力時，閥門不起跳的現(xiàn)象。安全閥工作不正常的因素1、閥門整定壓力過高。2、閥門內落入大量雜質從而使閥辦座和導套間卡死或摩擦力過大。3、彈簧之間夾入雜物使彈簧無法被正常壓縮。4、閥門安裝不當，使閥門垂直度超過極限范圍（正負兩度）從而使閥桿組件在起跳過程中受阻。5、排氣管道沒有被可靠支撐或由于管道受熱膨脹移位從而對閥體產生扭轉力，導致閥體內機構發(fā)生偏心而卡死。安全閥拒跳的原因閥門不回座或回座比過大：安全閥正常起跳后長時間無法回座，閥門保持排放狀態(tài)的現(xiàn)象。安全閥工作不正常的因素1、閥門上下調整環(huán)的位置設置不當。2、排氣管道設計不當造成排氣不暢，由于排氣管道過小、拐彎過多或被堵塞，使排放的蒸汽無法迅速排出而在排氣管和閥體內積累，這時背壓會作用在閥門內部機構上并產生抑制閥門關閉的趨勢。3、閥門內落入大量雜質從而使閥瓣座和導套之間卡死后摩擦力過大。安全閥不回座或回座比過大的因素：4、彈簧之間夾入雜物從而使彈簧被正常壓縮后無法恢復。5、由于對閥門排放時的排放反力計算不足，從而在排放時閥體受力扭曲損壞內部零件導致卡死。6、閥桿螺母（位于閥桿頂端）的定位銷脫落。在閥門排放時由于振動使該螺母下滑使閥桿組件回落受阻。安全閥不回座或回座比過大的因素：7、由于彈簧壓緊螺栓的鎖緊螺母松脫，在閥門排放時由于振動時彈簧壓緊螺栓松動上滑導致閥門的設定起跳值不斷減小。

8、閥門安裝不當，使閥門垂直度超過極限范圍（正負兩度）從而使閥桿組件在回落過程中受阻。

9、閥門的密封面中有雜質，造成閥門無法正常關閉。

10、鎖緊螺母沒有鎖緊，由于管道震動下環(huán)向上運動，上平面高于密封面，閥門回座時無法密封安全閥不回座或回座比過大的因素：謝謝觀看癌基因與抑癌基因oncogene&tumorsuppressorgene24135基因突變概述.癌基因和抗癌基因的概念.癌基因的分類.癌基因產物的作用.癌基因激活的機理主要內容疾病：

——是人體某一層面或各層面形態(tài)和功能（包括其物質基礎——代謝）的異常，歸根結底是某些特定蛋白質結構或功能的變異，而這些蛋白質又是細胞核中相應基因借助細胞受體和細胞中信號轉導分子接收信號后作出應答（表達）的產物。TranscriptionTranslationReplicationDNARNAProtein中心法規(guī)Whatisgene?基因：

—是遺傳信息的載體

—是一段特定的DNA序列（片段）

—是編碼RNA或蛋白質的一段DNA片段

—是由編碼序列和調控序列組成的一段DNA片段基因主宰生物體的命運：微效基因的變異——生物體對生存環(huán)境的敏感度變化關鍵關鍵基因的變異——生物體疾病——死亡所以才有：“人類所有疾病均可視為基因病”之說注：如果外傷如燒傷、骨折等也算疾病的話，外傷應該無法歸入基因病的行列。Genopathy問：兩個不相干的人，如果他們患得同一疾病，致病基因是否相同？再問：同卵雙生的孿生兄弟，他們患病的機會是否一樣，命運是否相同？┯┯┯┯

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┷┷┷┷增添缺失替換DNA分子(復制)中發(fā)生堿基對的______、______

和

，而引起的

的改變。替換增添缺失基因結構基因變異的概念：英語句子中的一個字母的改變，可能導致句子的意思發(fā)生怎樣的變化？可能導致句子的意思不變、變化不大或完全改變THECATSATONTHEMATTHECATSITONTHEMATTHEHATSATONTHEMATTHECATONTHEMAT同理：替換、增添、缺失堿基對，可能會使性狀不變、變化不大或完全改變。基因的結構改變,一定會引起性狀的改變??原句：1.基因多態(tài)性與致病突變基因變異與疾病的關系2.單基因病、多基因病3.疾病易感基因

基因多態(tài)性polymorphism是指DNA序列在群體中的變異性（差異性）在人群中的發(fā)生概率>1%（SNP&CNP)<1%的變異概率叫做突變基因多態(tài)性特定的基因多態(tài)性與疾病相關時，可用致病突變加以描述SNP:散在單個堿基的不同，單個堿基的缺失、插入和置換。

CNP:DNA片段拷貝數(shù)變異，包括缺失、插入和重復等。同義突變、錯義突變、無義突變、移碼突變

致病突變生殖細胞基因突變將突變的遺傳信息傳給下一代(代代相傳),即遺傳性疾病。體細胞基因突變局部形成突變細胞群（腫瘤）。受精卵分裂基因突變的原因物理因素化學因素生物因素基因突變的原因（誘發(fā)因素）紫外線、輻射等堿基類似物5BU/疊氮胸苷等病毒和某些細菌等自發(fā)突變DNA復制過程中堿基配對出現(xiàn)誤差。UV使相鄰的胸腺嘧啶產生胸腺嘧啶二聚體,DNA復制時二聚體對應鏈空缺，堿基隨機添補發(fā)生突變。胸腺嘧啶二聚體胸腺嘧啶胸腺嘧啶紫外線誘變物理誘變(physicalinduction)

5溴尿嘧啶(5BU)與T類似，多為酮式構型。間期細胞用酮式5BU處理，5BU能插入DNA取代T與A配對；插入DNA后異構成烯醇式5BU與G配對。兩次DNA復制后,使A/T轉換成G/C，發(fā)生堿基轉換,產生基因突變。化學誘變(chemicalinduction)堿基類似物(baseanalogues)誘變AT5-BUA5-BUAAT5-BU5-BU(烯醇式)

(酮式)GGC1.生物變異的根本來源，為生物進化提供了最初的原始材料,能使生物的性狀出現(xiàn)差別，以適應不同的外界環(huán)境，是生物進化的重要因素之一。2.致病突變是導致人類遺傳病的病變基礎。基因突變的意義概述：腫瘤細胞惡性增殖特性（一）腫瘤細胞失去了生長調節(jié)的反饋抑制正常細胞受損,一旦恢復原狀，細胞就會停止增殖，但是腫瘤細胞不受這一反饋機制抑制。（二）腫瘤細胞失去了細胞分裂的接觸抑制。正常細胞體外培養(yǎng)，相鄰細胞相接觸，長在一起，細胞就會停止增殖，而腫瘤細胞生長滿培養(yǎng)皿后，細胞可以重疊起生長。（三）腫瘤細胞表現(xiàn)出比正常細胞更低的營養(yǎng)要求。（四）腫瘤細胞生長有一種自分泌作用，自己分泌生長需要的生長因子和調控信號,促進自身的惡性增殖。Whatisoncogene?癌基因——是基因組內正常存在的基因，其編碼產物通常作為正調控信號，促進細胞的增殖和生長。癌基因的突變或表達異常是細胞惡性轉化（癌變）的重要原因。——凡是能編碼生長因子、生長因子受體、細胞內信號轉導分子以及與生長有關的轉錄調節(jié)因子等的基因。如何發(fā)現(xiàn)癌基因的呢?11910年，洛克菲勒研究院一個年輕的研究員Rous發(fā)現(xiàn)，雞肉瘤細胞裂解物在通過除菌濾器以后，注射到正常雞體內，可以引起肉瘤，首次提出雞肉瘤可能是由病毒引起的。0.2m孔徑細菌過不去但病毒可以通過從病毒癌基因到細胞原癌基因的研究歷程：Roussarcomavirus,RSVthefirstcancer-causingretrovirus1958年，Stewart和Eddy分離出一種病毒，注射到小鼠體內可以引起肝臟、腎臟、乳腺、胸腺、腎上腺等多種組織器官的腫瘤，因而把這種病毒稱為多瘤病毒。50年代末、60年代初，癌病毒研究成了一個極具想像力的研究領域，主流科學家開始進入癌病毒研究領域polyomavirus這期間，Temin發(fā)現(xiàn)RSV有不同亞型，且引起細胞惡變程度不同，推測RNA病毒將其遺傳信息傳遞給了正常細胞的DNA。這與Crick提出的中心法則是相違背的讓事實屈從于理論還是堅持基于實驗的結果？VSTemin發(fā)現(xiàn)逆轉錄酶，1975年獲諾貝爾獎TeminCrickTemin的實驗設計：實驗設計簡單而巧妙：將合成DNA所需的“原料”，即A、T、C、G四種脫氧核苷酸，與破壞了外殼的RSV一起在體外40℃的條件下溫育一段時間結果在試管里獲得了一種新合成的大分子，它不能被RNA酶破壞，但卻可以被DNA酶所分解，證明這種新合成的大分子是DNA用RNA酶預先破壞RSV的RNA，再重復上述的試驗，則不能獲得這種大分子，說明這個DNA大分子是以RSV的RNA為模板合成的1969年，一個日本學者里子水谷來到Temin的實驗室，這是一個非常擅長實驗的年輕科學家。按Temin的設想，他們開始尋找RSV中存在“逆轉錄酶”的證據DNA

RNA

ProteinTranscriptionTranslationReplicationReplicationRe-Transcription修正中心法規(guī)據說，1975年Temin因發(fā)現(xiàn)逆轉錄酶而獲諾貝爾獎時，Bishop懊惱不已，因為早在1969年他就認為Temin的RNADNA的“前病毒理論”有可能是正確的，并且也進行了一些實驗，但不久由于資深同事的規(guī)勸而放棄了這方面的努力。但Bishop馬上意識到：逆轉錄酶的發(fā)現(xiàn)為逆轉錄病毒致癌的研究提供了一條新途徑。一個RSV，三個諾貝爾獎！！！1989年，UCSF的Bishop和Varmus根據逆轉錄病毒的復制機制發(fā)現(xiàn)了細胞癌基因，并獲諾貝爾獎。Cellularoncogene啟示：Perutz說:“科學創(chuàng)造如同藝術創(chuàng)造一樣，都不可能通過精心組織而產生”Bishop說:“許多人引以為豪的是一天工作16小時，工作安排要以分秒計……可是工作狂是思考的大敵，而思考則是科學發(fā)現(xiàn)的關鍵”Perutzsharedthe1962NobelPrizeforChemistrywithJohnKendrew,fortheirstudiesofthestructuresofhemoglobinandglobularproteins科學的本質和藝術一樣，都需要直覺和想像力請給自己一些思考的時間吧！癌基因的分類目前對癌基因尚無統(tǒng)一分類的方法，一般有下面3種分類方法：一、按結構特點分（6）類（一）src癌基因家族（二）ras癌基因家族（三）sis癌基因家族（四）myc癌基因家族（五）myb癌基因家族（六）其它：如fos，erb－A等。三、按細胞增殖調控蛋白特性分成（4）類（一）生長因子（二）受體類（三）細胞內信號轉換器（四）細胞核因子二、按產物功能分（8）類（一）生長因子類（二）酪氨酸蛋白激酶（三）膜相關G蛋白（四）受體，無蛋白激酶活性（五）胞質絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶（六）胞質調控因子（七）核反式調控因子（八）其它:db1、bcl－2癌基因產物參與信號轉導

胞外信號作用于膜表面受體→胞內信使物質的生成便意味著胞外信號跨膜傳遞的完成。胞內信使至少有：cAMP（環(huán)磷酸腺苷）IP3（三磷酸肌醇）PG（前列腺素）cGMP（環(huán)磷酸鳥苷）DG（二酰基甘油）Ca2＋（鈣離子）CAM（鈣調素）主要機制是通過蛋白激酶活化引起底物蛋白一連串磷酸化的生物信號反應過程,跨膜機制涉及到：（一）質膜上cAMP信使系統(tǒng)（二）質膜上肌醇脂質系統(tǒng)這兩個系統(tǒng)都是由受體鳥苷酸調節(jié)蛋白（GTP-regulatoryprotein，G蛋白）和效應酶（腺苷酸環(huán)化酶磷脂酶等）組成，有相似的信號轉導過程：即受體活化后引起GTP與不同G蛋白結合活化和抑制效應酶從而影響胞內信使產生而發(fā)生不同的調控效應。（三）受體操縱的離子通道系統(tǒng)