电子信息技术及仪器 论文

《电子信息技术及仪器》基本概念及论文

一、基本概念

1.传感器

1.1传感器基本概念

1.1.1传感器定义

传感器是一种把特定的被测量信息量按照一定的规律转换成为可用信号输出的器件或装置。

1.1.2被测量的量

可被传感器测量的量包括物理量、化学量、生物量等等。

1.1.3可用信号

传感器的可用信号为便于处理和传输的非噪声信号，例如电信号，光信号等。

1.2传感器的构成

1.2.1敏感元件

敏感元件又称“转换元件“或”变换元件“，可以感受被测量的变化并输出相对应的电信号。

1.2.2转换电路

转换电路又称“信号调理电路“或”测量电路“，可以把敏感元件输出的电信号变换成便于记录、显示、处理和控制的可用信号的电路。转换电路包括电桥、放大器、振荡器、阻抗变换器等。

1.3传感器的分类

传感器的分类依据有很多。按照对电源的需要可分为无源传感器和有源传感器；按照工作方式可分为偏转传感器和零示传感器；按照用途可分为温度传感器、压力传感器、位移传感器等等；按照转换原理可分为电阻式传感器、电容式传感器、热电式传感器、压电式传感器等等。

1.4新型传感器

新型传感器有辐射探测器、图像传感器、光纤传感器、超声波传感器、化学传感器、生物传感器、超声测距传感器等。

2.频谱分析

2.1频谱分析概念

利用傅里叶变换的方法将信号源发出的信号强度按频率顺序展开，使其成

为频率的函数，进而在频率域中对信号进行研究和处理的一种过程，称为频谱

分析。

2.2频谱分析的目的

将信号在时间域中的波形转变为频率域的频谱，进而可以对信号的信息作

定量解释。

2.3频谱分析的方法

由时间函数求频谱函数的傅里叶变换公式就是将该时间函数乘以以频率为

系数的指数函数之后，在从负无限大到正无限大的整个区间内，对时间进行积分，这样就得到了与这个时间函数对应的，以频率为自变量的频谱函数。频谱

函数是信号的频域表示方式。

3.负反馈控制

3.1负反馈概念

反馈是指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入，进而影响系

统功能的过程。反馈可分为负反馈和正反馈。负反馈是指反馈信息与控制信息

的作用性质相反的反馈，即将输入量--反馈量返回给控制器，使系统输出与系

统目标的误差减小，系统趋于稳定。对负反馈的研究是控制论的核心问题。

3.2负反馈的作用

负反馈主要是通过输入、输出之间的差值作用于控制系统的其他部分。这个差值就反映了要求的输出和实际的输出之间的差别。控制器的控制策略是不

停减小这个差值，以使差值变小。负反馈形成的系统，控制精度高，系统运行稳定。

4.嵌入式系统

4.1嵌入式系统概念

嵌入式系统是以应用为中心，计算机技术为基础，软硬件可剪裁，适应应

用系统对功能、成本、体积、可靠性严格要求的计算机系统。嵌入式系统由算法、软件、硬件三部分构成。它的三个基本要素包括：嵌入性、专用性和计算

机系统。嵌入式系统具有系统内核小，专用性强，系统精简，高实时性等特点。

4.2嵌入式系统应用领域

嵌入式系统具有非常广阔的应用前景，其应用领域主要包括工业控制，交

通管理，信息家电，家庭智能管理系统，国防航天等。

5.EDA设计

5.1EDA概念

EDA即电子设计自动化。EDA技术是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。EDA技术以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。

5.2EDA设计的应用

EDA技术应用广泛，在电子、航空航天、机械、通信、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。

5.3EDA设计的方法

简单来说，设计时首先进行前端设计，接着建立系统的数学模型，然后描述系统的行为或各子模块之间的数据流图，然后进行逻辑设计，最后进行功能仿真和时序仿真来验证系统功能的正确性和时序特性。

6.FPGA设计

6.1FPGA基本概念

FPGA是现场可编程逻辑门阵列的缩写，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

6.2FPGA设计的特点

采用FPGA设计专用集成电路，用户不需要投片生产就能得到合用的芯片；FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚；FPGA是专用集成电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。

6.3FPGA的应用

FPGA设计可以应用于电路设计中，连接逻辑，控制逻辑是FPGA早期发挥作用比较大的领域，也是FPGA应用的基石；FPGA在产品设计中可以把相对成熟的技术应用到某些特定领域如通讯，视频，信息处理等等开发出满足行业需要并能被行业客户接受的产品。FPGA还可与传统的计算机技术结合，实现一种FPGA版的计算机系统，这就是FPGA的系统级应用；近几年利用FPGA设计的芯片不仅运算速度更快，而且能耗更低，更加环保。

二、论文（综述类）

流式细胞仪综述

1.引言

1.1流式细胞仪简介

流式细胞仪是一种广泛应用于医学及生命科学的仪器。它是集激光技术、

电子物理技术、光电测量技术、计算机技术以及细胞荧光化学技术和单克隆抗

体技术为一体的新型高科技仪器，是在单个细胞分析基础上发展起来的对细胞

物理或化学性质进行快速测量并分类收集的高精密仪器。它的功能主要是对处

于快速流动状态的细胞进行自动分析和分选，具有速度快、精度高、准确性好

的特点。以流式细胞技术为依托，流式细胞仪现在被广泛地应用于免疫学、生

物化学、生物学、肿瘤学以及血液学等方面的研究和临床常规工作。

1.2流式细胞术简介

流式细胞术（Flow Cytometry ,FCM）是对处在测量液体中细胞或其他生物微粒逐个进行多种物理学或生物学特征快速定量分析和分选的一种技术。这种

技术可以在不破坏细胞结构的情况下对单个细胞进行分子水平的各种指标的测量，具有测量速度快、可进行多参数测量、结合了细胞分析技术和细胞分选技

术等优势。这种技术的发明是分子生物学、计算机科学、流体力学及激光技术

的共同结晶。流式细胞技术现在广泛地应用在生物学、病理学、临床医学等领域。

2.流式细胞仪的结构组成及作用

流式细胞仪主要由五部分组成，分别为流动室和液流系统、激光源和光束

形成系统、光学系统、信号处理及放大系统、细胞分选系统。

2.1流动室和液流系统

流动室由样品管、鞘液管和喷嘴等组成，常用光学玻璃、石英等透明、稳

定的材料制作。，是液流系统的心脏。样品管贮放样品；鞘液由鞘液管从四周

流向喷孔，包围在样品外周后从喷嘴射出。。由于鞘液的作用，被检测细胞被

限制在液流的轴线上。流动室上装有压电晶体，受到振荡信号可发生振动。当

单个细胞悬液在液流压力作用下从样品管射出时，与激光垂直相交并进行检测。

2.2激光源和光束形成系统