常用传感器原理及应用4-6

§4

电容式传感器一.电容式传感器(Capacitance-typesensor)

电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感器元件，通过电容式传感器元件将被测物理量的变化转换为电容量的变化，再经转换电路转换为电压、电流或频率以达到检测目的的一种传感器。因此，凡是能引起电容量变化的有关非电量，均可用电容式传感器进行检测。

二.电容式传感器的检测对象其主要检测对象为：位移、振动、角度、加速度等机械量及压力、差压、液面、料面、成份含量等热工参量。电容式传感器的主要优点为：1.结构简单、适应性强。2.需要的动作能量低，动态响应好。3.灵敏度高。4.动态响应快。5.适应性强。6.自热效应小，温度稳定性好。7.可实现非接触测量、具有平均效应。电容式传感器的主要缺点有如下三点：1.寄生电容的影响较大。2.输出特性具有非线性。3.小功率、高阻抗。三.电容式传感器的主要优缺点四.电容式传感器的工作原理电容式传感器的基本工作原理如图4.4.1所示。平板式电容器由两个金属极板构成。在两极板间加上电压，电极上就贮存有电荷，电容器即为一种贮存电场能的元件。设两极板相互覆盖的有效面积为S(m2)，两极板间距离为δ(m)，极板间介质的介电常数与相对介电常数分别为ε(F·m-1)与εr，真空介电常数为ε0(8.85×10-12F·m-1)，在忽略电容器的边缘效应时，平板电容器的电容量为

C=εS/δ=εrε0S/δ=f(δ,S,ε)(4.4.1)图4.4.1

平板电容器由此可见，电容量是δ、S、ε的三元函数，当δ、S、ε某一个或几个参数发生变化，都会引起电容量C的变化，从而使输出电压或电流发生变化。实际制作电容式传感器时，常使δ、S、ε三个参数中的两个保持不变，仅改变其中的一个参数，且使变化的参数与被测量之间存在一定的函数关系，那么被测量的变化就可直接由电容量的变化反映出来。这就是电容式传感器的基本工作原理。五.电容式传感器的分类及结构根据上述基本工作原理一般可制成三种类型。1.变极距(变间隙)式电容传感器。2.变面积式电容传感器。3.变介电常数式电容传感器。图4.4.2

电容式传感器常见结构形式六.电容式传感器的静态特性

1.变极距(变间隙)式电容传感器由式(4.4.1)可知，当极距(极板间距)因被测量变化而引起改变量Δδ时，电容变化量为(4.4.2)其中C0为极距为时的初始电容量。由(4.4.2)可知，变极距型电容式传感器存在着原理上的非线性误差，实际应用时，如同电感式传感器一样，常利用差动式结构来改善其非线性误差。2.变面积式电容传感器对于变面积式平板形结构电容传感器，假设忽略极距的影响及边缘效应，则如图4.4.3(a)所示线位移平板式电容传感器两极板相对位移量为Δx时，电容变化量与灵敏度分别为可见其具有原理上的线性性，且其灵敏度为常数。如图4.4.3(b)所示线位移平板式电容传感器两圆柱极板相对位移量为Δx时，电容变化量为具有良好的线性性的形式(4.4.3)(4.4.4)

图4.4.3

变面积式线位移电容传感器结构原理图3.变介电常数式电容传感器如图4.4.4所示，设被测介质(ε)进入两极板之间的距离为Δx，其厚度为Δδ，忽略边缘效应，其输出特性为(4.4.5)图4.4.4

变介电常数式平板线位移电容传感器结构原理图七.电容式传感器的主要性能

1.静态灵敏度电容式传感器的静态灵敏度是被测量缓慢变化时传感器电容变化量与引起其变化的被测量变化之比。(同学自己推导三种不同类型的电容式传感器的静态灵敏度)

2.非线性变面积式与变介电常数式(除厚度测量外)原理上具有很好的线性。由(4.4.2)式知，变极距(变间隙)式电容传感器具有原理上的非线性。实际应用时，如同电感式传感器一样，常利用差动式结构来改善其非线性误差。采用差动式改善非线性特性设变极距式电容传感器工作范围足够小(0.01μm至零点几mm)，即Δδ/δ<<1，采用差动式结构，两电容极距变化为±Δδ时，则由(4.4.2)式，两电容变化量按Tarlor展开式展开，得取两电容之差为传感器输出量ΔC，则(4.4.6)(4.4.7)(4.4.7)式与(4.4.6)式相比，差动式非线性得到了极大地改善，其灵敏度也提高了1倍。八.电容式传感器的应用电容式传感器可用来测量直线位移、角位移、振动振幅，尤其适合测量高频振动振幅、精密轴系回转精度、加速度等机械量。变极距型的适用于较小位移的测量，量程在0.01μm至数百μm、精度可达0.01μm、分辨力可达0.001μm。变面积型的能测量较大的位移，量程为零点几毫米至数百毫米之间、线性优于0.5%、分辨力为0.01~0.001μm。电容式角度和角位移传感器的动态范围为0.1″至几十度，分辨力约为0.1″，零位稳定性可达角秒级，广泛用于精密测角，如用于高精度陀螺和摆式加速度计。电容式测振幅传感器可测峰值为0~50μm、频率为10~2kHz，灵敏度高于0.01μm，非线性误差小于0.05μm。电容式传感器还可用来测量压力、压差、液位、料面、成分含量(如油、粮食中的含水量)、非金属材料的涂层、油膜等的厚度，测量电介质的湿度、密度、厚度等等，在自动检测和控制系统中也常常用来作为位置信号发生器。差动电容式压力传感器测量范围可达50MPa，精度为±0.25%~±0.5%。电容式传感器厚度测量范围为几百微米，分辨力可达0.01urn。电容式接近开关不仅能检测金属，而且能检测塑料、木材、纸、液体等其他电介质，但目前还不能达到超小型，其动作距离约为10~20

mm。静电电容式电平开关是广泛用于检测储存在油罐、料斗等容器中各种物体位置的一种成熟产品。当电容式传感器测量金属表面状况、距离尺寸、振动振幅时，往往采用单边式变极距型，这时被测物是电容器的一个电极，另一个电极则在传感器内。这类传感器属非接触测量，动态范围比较小，约为十分之几毫米左右，测量精度超过0.1μm，分辨力为0.01~0.001μm。电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感器元件，通过电容式传感器元件将被测物理量的变化转换为电容量的变化，再经转换电路转换为电压、电流或频率以达到检测目的的一种传感器。因此，凡是能引起电容量变化的有关非电量，均可用电容式传感器进行检测。其主要检测对象为：位移、振动、角度、加速度等机械量及压力、差压、液面、料面、成份含量等热工参量。本节小结§5压电式传感器

一.概述

1.压电式传感器压电式传感器(Piezoelectrictransducer)是以某些晶体(电介质)在外力作用下，在其表面产生电荷的“压电效应”为转换原理的传感器，是一种典型的有源传感器(发电型传感器)。在外力作用下，在电介质的表面上产生电荷，从而实现非电量电测量的目的。

2.压电式传感器的测量对象压电式传感元件是力敏感元件，所以压电式传感器能测量最终能变换为力的各种物理量。如：力、应压力、加速度等，因而其应用较为广泛。3.压电式传感器的主要优缺点优点：压电式传感器具有响应频带宽、灵敏度高、信噪比大、工作可靠、结构简单、体积小、重量轻等优点。缺点：压电式传感器内部不可能没有泄漏，外电路负载也不可能为无穷大，在某种意义上讲不适合于静态测量。4.压电式传感器发展现状压电传感器是应用较多的一种传感器，近年来，由于电子技术的迅速发展，随着与之配套的二次仪表以及低噪声、小电容、高绝缘电阻电缆的出现，使压电传感器的应用更为方便。因此在工程力学、生物医学、电声学等许多技术领域中，压电传感器的获得了广泛的应用。二.压电传感器的工作原理压电式传感器的工作原理是以某些物质的压电效应为基础的。这些物质在沿一定方向受到力或拉力作用而发生变形时，其表面上会产生电荷；若将外力去掉时，它们又重新回到不带电的状态，这种现象称为压电效应(Piezoelectriceffect)。而具有这种压电效应的物体称为压电材料或压电元件。常见的压电材料有石英晶体、钛酸钡、锆钛酸铅等。对某一具有压电性的电介质，当沿着一定的方向对其施力而使其变形时，其内部就会产生极化现象，同时其某些表面上将产生等量而异号的电荷(电荷量与作用力大小成正比)；当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态。这种现象称为(正)压电效应。研究表明，正压电效应的产生是由于介质在外力作用下产生变形，而由变形产生电荷。因此，变形(S)是外力(F)与电荷(Q)之间的传递变量，外力所作机械功通过正压电效应转换成电场能，从而实现能量的传递。1.(正)压电效应压电介质除具有正压电效应外，还具有逆压电效应。在压电介质的极化方向上施加电场时，压电介质的某些方向会产生正比于电场的变形，这种现象称为逆压电效应，或电致伸缩效应。上述两种效应可简单表述为：正压电效应：F→S→Q(E)逆压电效应：E→S→F2.逆压电效应

1.石英晶体及其晶轴石英晶体是最常用的压电晶体之一，其化学式为SiO2。它是二氧化硅单晶，属于六角晶系。其天然结构石英晶体的理想外形图为一规则的六角棱柱体，如图4.5.1(a)所示。在晶体学中，可将石英晶体以三根相互垂直的轴来表示，这三根轴统称为晶轴，如图4.5.1(b)所示，其规定为：

Z轴：又称为光轴，它与晶体的纵轴线方向一致。

X轴：又称为电轴，它通过六面体相对的两个棱线并垂直于光轴。

Y轴：又称为机械轴，它垂直于六面体相对的两个棱面(与Z轴、X轴同时垂直)。三.石英晶体的压电效应图4.5.1

石英晶体2.石英晶体的内部结构石英晶体的化学式为SiO2，在每一个晶体单元中，它有三个硅离子和六个氧离子，后者是成对的，硅离子有4个正电荷，氧离子有两个负电荷。一个硅离子和两个氧离子交替排列，其在Z平面上的投影如图4.5.2所示。图4.5.2

硅、氧离子在Z平面上的投影3.石英晶体的压电效应石英晶体所以能够产生压电效应是与其内部结构分不开的。为讨论方便，我们将4.5.2中硅、氧离子的排列等效为图4.5.3(a)中的正六边形排列。其中“+”与“-”分别代表Si4+与2O2-。我们分下述几种情况分别讨论石英晶体受外力作用时晶格的变化情况。

(1)各方向外作用力均为0时：此时，由于正负离子(即Si4+和2O2-)正好分布在正六边形的顶角上，形成三个互成120°夹角的电偶极矩。各方向外作用力均为0时，正负电荷相互平衡，其外部不呈带电现象。

(4)仅受Y轴方向作用力时：此时类似于X轴受力的讨论，为Y轴方向的拉力或压力使晶体所产生的形变分别与图4.5.3之(b)、(c)相同，由此可得结论：石英晶体沿Y轴方向受力时，仅在X轴方向产生压电效应，在Y、Z轴方向则不产生压电效应。这一压电效应称为“横向压电效应”。

(5)仅受Z轴方向作用力时：此时晶体在X轴、Y轴方向上产生的形变完全相同(硅离子和氧离子对称平移)。其正负电荷中心仍保持重合，电偶极矩矢量和仍为0，因而不产生压电效应。

(6)受切向应力作用及其它复杂情况：我们将在后面简介对应情况的结果。图4.5.3

石英晶体的压电效应4.石英晶体的切片所谓晶体切片，即按一定的要求对晶体材料进行切割处理所获得的便于实际应用的晶体立体，简称为晶片，一般为沿轴线切割所得平行六面体。如图4.5.4所示，根据石英晶体的压电效应，其晶面分别平行于X、Y、Z轴，以垂直于X轴方向的两面为电极面，其电极面一般采用真空镀模或沉银法获得。由前述石英晶体的压电效应可知，晶体受力方向与其晶面上电荷极性的关系如图4.5.5所示。图4.5.4

晶体切片图4.5.5

晶体切片上电荷符号与受力方向的关系四.压电陶瓷的压电效应

1.压电陶瓷及其电畴压电陶瓷具有类似铁磁材料磁畴结构的电畴结构。所谓电畴是分子自发形成的区域，它有一定的极化方向，从而存在一定的电场。在无外电场作用时，各个电畴在晶体中杂乱分布，它们的极化效应被相互抵消，因此，原始状态的压电陶瓷对外呈中性，不具有压电效应。图4.5.6(a)为压电陶瓷原始状态(未极化时)的电畴分布情况。

2.压电陶瓷的极化在一定的温度条件下，对压电陶瓷进行极化处理即施以强外电场。此时，电畴的极化方向发生转动，趋向于按外电场的方向排列，从而便材料得到极化(图4.5.6(b))，当极化电场去除后，电畴基本上保持不变，这样，极化处理后陶瓷内部仍存在很强的剩余极化，如图4.5.6(c)所示。图4.5.6

压电陶瓷的极化3.压电陶瓷的轴向对压电陶瓷而言，将其极化方向定义为Z轴，在垂直于Z轴的平面上，可任意选择一正交轴系为X轴及Y轴。对压电陶瓷而言其坐标系取左手系或右手系是无关紧要的。一般情况下，对于压电陶瓷切片，Z轴为极化方向，而X、Y轴分别垂直两个切面，且成左手系，如图4.5.7所示。图4.5.7

压电陶瓷的压电原理4.

压电陶瓷的压电效应压电陶瓷在未极化前不具有压电现象，是非压电体。极化后则具有非常高的压电常数，为石英晶体的几百倍。如图4.5.7(a)所示，压电陶瓷在沿极化方向受力(即在极化面上受到垂直于它的均匀分布的作用力)时，则在这两个极化面上分别出现正、负电荷；如图4.5.7(b)所示，压电陶瓷在沿X(Y)轴方向受均匀分布的作用力时，在面上亦出现正、负电荷，但其符号与前种情况下相反图4.5.8

自由电荷与吸附束缚电荷示意图极化处理后，压电陶瓷内部仍存在有很强的剩余极化强度。但其内部的极化强度总是以电偶极矩的形式表现出来，即在其一端出现正束缚电荷，另一端出现负束缚电荷，如图4.5.8所示。由于束缚电荷的作用，在陶瓷片的电极面上吸附了一层来自外界的自由电荷。这些自由电荷与陶瓷片内的束缚电荷符号相反、数量相等，它起着屏蔽和抵消陶瓷片内极化强度对外界的作用。如果陶瓷片受到与极化方向平行的均匀分布的作用力F，如图4.5.9(a)所示，陶瓷片将产生压缩变形(图中虚线)，片内的正、负束缚电荷之间的距离变小，极化强度也变小，原来吸附在电极上的自由电荷，有一部分被释放，而出现放电现象。当F撤消后，陶瓷片恢复原状(膨胀过程)，片内的正负束缚电荷之间的距离变大，因此电极上又吸附一部分自由电荷而出现充电现象。显然，当F的方向与X轴或Y轴平行时，其充放电现象恰好与上述情况相反。这种由机械效应转变为电效应，或者由机械能转变为电能的现象，就是正压电效应。正压电效应图4.5.9

压电陶瓷的压电效应逆压电效应若在陶瓷片上加一个与极化方向相同的电场，如图4.5.9(b)所示，由于电场方向与极化强度的方向相同，所以电场的作用使极化强度增大，即陶瓷片沿极化方向产生伸长形变(图中虚线)。反之，若外加电场的方向与极化强度的方向相反，则陶瓷片沿极化方向产生缩短形变。这种由于电效应变成为机械效应，或者由电能转变为机械能的现象，就是逆压电效应。五.压电元件的常用结构形式在压电式传感器中，为了提高灵敏度，常常将若干片压电元件组合在一起。这种组合方法的原则是：压电组合元件在力学上是串联结构；在电路上可采用串联或并联结构，这是由于压电元件是有极性的。

1.力学结构若干片压电元件在力学上的串联结构方式，保证了所有压电元件受到同样大小的作用力。因此每片压电元件所产生的应变及电荷都与单片时相同。

叠层式结构：即将若干片压电元件叠合一起，保证了力学上的串联结构。

预应力：一定的预应力以保证在作用力变化时，压电元件始终受到压力。其次是保证压电元件与作用力之间的全面均匀接触，图4.5.10

压电元件的组合结构2.电学结构

(1)串联结构图4.5.10(b)为串联结构，设单片晶片的电容为Ca

输出电压为Ua，电荷量为q，n片单晶串联后则有

C'a=Ca/n，U'a=nUa，q'=q

(4.5.1)可见，串联接法输出电压高，本身电容小，适用于以电压作为输出量以及测量电路输入阻抗很高的场合。此时，与单片晶片相比其电压灵敏度增大n倍。

(2)并联结构图4.5.10(a)为并联结构。设各符号意义同上，则有

C'a=nCa，U'a=Ua，q'=nq

(4.5.2)可见，并联接法输出电荷量大，本身电容也大，因此时间常数也大，适用于测量慢变信号，并以电荷量作为输出的场合。此时，与单片晶片相比其电荷灵敏度增加n倍。六.压电式传感器的等效电路

1.压电式传感器的等效电路

由压电元件的工作原理可以知道，从信号变换的角度看，压电元件相当于一个电荷发生器，其电荷量q正比于应力F，如图4.5.12(a)所示。从结构上来看，压电元件又相当于一个电容器，压电元件的两极板之间又存在电容Ca，如图4.5.12(b)所示。图4.5.12

压电传感器的等效原理图设真空介电常数为ε0=

8.85×10-1F·m-12，压电材料的相对介电常数为εr，压电片极板的面积为A，厚度为h，则对于压电元件而言其上的电荷q、电容Ca、电压Ua有

Ca=ε0εrA/h，Ua=q/Ca(4.5.3)这样，压电式传感器可以等效为一个与电容相并联的电荷源，如图4.5.13(a)所示，也可以等效为一个与电容串联的电压源。如图4.5.13(b)所示。图4.5.13

压电式传感器的等效电路2.压电式传感器的实际等效电路上述压电式传感器的等效电路忽略了压电元件的机械阻抗Zm，并且假设为空载时得到的简化模型。在实际应用时要与测量电路相连接，应该考虑电缆电容CC，放大器的输入电阻Ri、输入电容Ci，以及压电式传感器的泄漏电阻Ra。考虑这些因素时，其实际等效电路如图4.5.14所示。图4.5.14

压电式传感器的实际等效电路3.压电式传感器的适用情况由等效电路可知，只有压电式传感器内部信号电荷无“漏损”，外电路负载无穷大时，压电式传感器受力后产生的电压或电荷才能长期保存下来，否则电路将以某时间常数按指数规律放电，这对于静态标定以及低频静态测量极为不利，必然带来误差。事实上，传感器内部不可能没有泄漏，外电路负载也不可能无穷大，只有外力以较高频率不断地作用，传感器的电荷才能得以补充，从这个意义上讲，压电晶体不适合于静态测量。

4.压电式传感器的灵敏度压电式传感器的灵敏度K有两种表示方式。它可表示为单位力的电压，即电压灵敏度Ku；也可表示为单位力的电荷，即电荷灵敏度Kq。因为Ua=q/Ca，故它们之间的关系为

Ku=Kq/Ca

(4.5.4)七.压电式传感器检测电路

1.压电式传感器检测电路的作用

压电式传感器本身内阻抗很高，且输出的信号很微弱。压电式传感器的测试系统应有较大的时间常数，即其测量电路应有一个高输入阻抗的前置放大级作为阻抗匹配。这样也防止了传感器的信号电荷通过输入电路泄漏而产生测量误差。压电式传感器的前置放大器有两个作用：一是将压电式传感器的高输出阻抗变换为低阻抗输出；二是将压电式传感器输出的信号进行放大。压电式传感器的输出可以是电压信号，也可以是电荷信号。因而，前置放大器有两种形式：一种是电压放大器，其输出电压与输入电压(传感器的输出电压)成正比；一种是电荷放大器，其输出电压与输入电荷(传感器的输出电荷)成正比。2.电压放大器压电式传感器连接电压放大器的等效电路如图4.5.15所示。其中(b)为简化的等效电路图。图4.5.15压电式传感器接电压放大器的等效电路3.电荷放大器电荷放大器实际上是一个具有反馈电容的深度负反馈的高增益运算放大器。压电式传感器与电荷放大器连接的等效电路见图4.5.16所示。(a)为原理电路图，(b)为由“密勒效应”得到的等效电路图。图4.5.16压电式传感器接电荷放大器的等效电路八.压电式传感器的应用压电式传感元件是力敏感元件，所以压电式传感器能测量最终能变换为力的各种物理量。如：力、应压力、加速度等。图4.5.17与4.5.18分别为压电式加速度与振动传感器。图4.5.17压电式加速度传感器图4.5.18压电式振动传感器本节小结压电式传感器是以某些晶体(电介质)在外力作用下，在其表面产生电荷的“压电效应”为转换原理的传感器，是一种典型的有源传感器(发电型传感器)。在外力作用下，在电介质的表面上产生电荷，从而实现非电量电测量的目的。压电式传感元件是力敏感元件，所以压电式传感器能测量最终能变换为力的各种物理量。如：力、应压力、加速度等，因而其应用较为广泛。压电材料主要有石英晶体与压电陶瓷2种，其压电原理不同。为提高压电式传感器的灵敏度，常常将若干片压电元件组合在一起，其组合方法的原则是压电组合元件在力学上是串联结构，在电路上可以采用串联或并联结构。压电晶体主要适合于动态测量。其检测电路中的前置放大器有两种形式，即电压放大器与电荷放大器。§6

磁敏式传感器

一.概述其敏感元件对磁场变化敏感，能将磁学物理量转变为电学量的器件称为磁敏传感器。磁敏传感器主要可分为两大类。第一类是半导体磁敏器件(包括霍尔器件、磁敏电阻器件、磁敏二极管、磁敏三极管、磁敏集成电路)，第二类包括具有强磁性的金属磁阻器件、韦根德磁敏器件和SQUID器件(约瑟夫逊超导量子干涉器件)。由于半导体磁敏器件具有体积小、灵敏度高、寿命长等优点，在近代测试技术中获得了广泛的应用。本节介绍一般常用半导体磁敏器件。二.霍尔器件用霍尔元件制成的传感器称为霍尔传感器(Halltypetransducer)。

1.霍尔效应如图4.6.1所示，置于磁感应为B的磁场中的静止载流体(导体或半导体)，当其电流方向与磁场方向不一致时，载流体上平行于电流和磁场上的两个面将产生电动势，这种现象称为霍尔效应(Halleffect)，所产生的电势称为霍尔电势(Halle.m.f)，该载流体称为霍尔元件(Hallelement)。图4.6.1霍尔效应原理图设载流体长l、宽b、厚d，外加磁场B垂直于bl面，电流方向与磁场方向垂直。设载流体为导体或为N型半导体，则其载流子为电子。当激励电流I工作时，运动电子受洛伦兹力fL的作用而偏向载流体一侧(图中标有“-”一侧)，使该侧形成电子积累，与它对立的侧面由于减少了电子浓度而积累了正电荷。这样，在两侧面间就形成了一个电场，即霍尔电场EN，相应地产生了霍尔电压(电势)UH。此时，运动电子在受到洛伦磁力fL的同时，又受到电场力fE的作用。由图4.6.1知fL与fE方向恰好相反。随时间推移，电子积累增加，fE就越大，最后在这两作用力相等时，电子的积累达到支柱平衡，此时UH为待测霍尔电压。设电子电荷为e，电子运动速度为v(与I的方向相反)，载流体单位体积中的载流子数为n，那么

fL=evB，fE=eEH=eUH/b，I=-nevbd

(4.6.1)当达动态平衡时fE=fE，可得

UH=IB/ned=RHIB/d=KHIB

(4.6.2)其中RH=1/ne称为霍尔系数。KH=1/ned称为霍尔元件灵敏度，又称为积灵敏度，它表示一个霍尔元件在单位激励电流和单位磁感应强度时产生霍尔电势的大小。当磁感应强度B和元件平面法线方向成一角度θ时，作用在元件上的有效磁场是法线方向的分量，即Bcosθ，这时

UH=KHIBcosθ

(4.6.3)如果选用的霍尔元件不是N型而是P型半导体材料，则载流子是空穴，可以用与上述类似的方法分析其霍尔电动势的大小和方向。2.霍元件的材料

只有ρ与μ大且n小的材料才适合于制造霍尔元件，才能获得大的霍尔系数和霍尔电压。实际应用的霍尔元件都是半导体材料制成的。因为半导体材料中的载流子浓度远比金属中自由电子浓度小得多，所以它的霍尔系数大。由于半导体中电子迁移率(电子定向运动的平均速度)比空穴迁移率高，因此N型半导体较适于制造灵敏度高的霍尔元件。不同的半导体材料的电子迁移率差别较大。另外，对半导体材料，还需要有较好的温度特性。常用的材料有锗(Ge)、硅(Si)、砷化锢(InAs)、锑化锢(InSb)、砷化镓(GaAs)等。3.霍尔元件的结构霍尔元件的结构较简单，如图4.6.2(a)所示。霍尔元件的符号如图4.6.2(b)所示。它由基片、引线、壳体组成。图4.6.2霍尔元件根据霍尔效应原理，霍尔元件的基本电路形式如图4.6.2(c)所示。控制电流I由电源E供给，其数值可由可调电阻R调节。霍尔电势UH加在负载电阻RL上，RL代表显示仪表、记录装置或放大器的输入电阻。实际测量中，B要与元件平面垂直，可将I与B的乘积作为输入，也可把I或B单独作为输入，通过霍尔电势输出得到测量结果。4.霍尔元件的基本电路5.霍尔元件的激励及其叠加霍尔元件的激励及其叠加有直流激励和交流激励两种方式。由于建立霍尔电势所需的时间极短，约为10-12~10-14秒，所以其频率响应极高。当采用交流激励时，其频率可达几千MHz。

直流激励：为获取较大的霍尔电压，可将几块霍尔元件的输出电压串联，如图4.6.4(a)所示。其控制电流端并联，R1、R2为可调电阻，通过调节R1、R2使两霍尔元件的霍尔电压相等，c、d为输出端，其输出值为单个元件的2倍。

交流激励：图4.6.4(b)为交流情况，控制电流端串联，各霍尔元件端接输出变压器各一次绕组，变压器的二次绕组得到霍尔输出信号(霍尔电压或功率)的叠加值。图4.6.4霍尔元件输出的叠加连接方式将霍尔元件、散大器、温度补偿电路及稳压电源等集成于一个芯片上即构成集成线性霍尔传感器。它有单端输出和双端输出(差动输出)两种电路，如图4.6.5(a)、(b)所示。线性霍尔传感器的输出电压与外加磁场强度在一定范围内呈线性关系，可以用来检铡磁场的强弱。开关型霍尔传感器由霍尔元件、放大器、施密特整形电路和集电极开路输出等部分组成，如图4.5.6(c)所示。6.集成霍尔传感器图4.6.5集成霍尔传感器8.霍尔传感器的应用霍尔元件可以用来测量磁场强度、位移、力、角度等。由于霍尔传感器具有结构简单、体积小、频率响应宽、动态范围大、无接触，寿命长等优点，所以在工程测量中有着广泛的应用领域，但受温度影响较大，在做精密测量时应作温度补偿。图4.6.6是霍尔传感器在工程测试中应用的典型例子。

图4.6.6所示为霍尔转速传感器的工作原理，实际上是利用霍尔开关测转速。在待测转盘上有一对或多对小磁钢，小磁钢愈多，分辨率愈高。霍尔开关固定在小磁钢附近。待测转盘以角速度u旋转时，每当一个小磁钢转过霍尔开关集成电路时，霍尔开关便产生一个相应，的脉冲。检测出单位时间内的脉冲数，即可确定待测物体的转速。图4.6.6霍尔转速传感器图4.6.7所示为GDJY—I型钢丝绳断丝检测仪的工作原理，这是集成霍尔器件用于钢丝绳无损检测技术实例。图4.6.7GDJY-I型钢丝绳断丝检测仪工作原理三.磁敏电阻当一载流导体置于磁场中时，其电阻会随磁场而变化，这种现象称为磁阻效应。磁敏电阻就是基于磁阻效应而工作的。运动电荷在磁场中受到洛仑兹力的作用而发生偏转后，其从一个电极流到另一个电极所经过的途径，要比无磁场作用时所经过的途径长些，因此增加了电阻率。磁阻效应是伴随霍尔效应同时发生的一种物理现象。磁阻效应与霍尔效应的主要区别在于，霍尔电势是指垂直于电流方向的横向电压，而磁阻效应则是考虑沿电流方向产生的电阻阻值的变化。磁阻效应与半导体材料的迁移率、几何形状有关，一般迁移率愈高，元件的长宽比愈小，磁阻效应愈大。磁敏电阻可用于测量位移、力、速度、加速度等参数。四.磁敏管磁敏二极管的结构原理如图4.6.8所示。磁敏二极管的结极是P+—I—N+型。在P区和N区之间有个较长的本征区I，本征区的一面磨成光滑的表面，相对的另一面喷砂打毛，形成粗糙的表面称为r面。由于粗糙的表面处容易使电子一空穴对复合而消失，故r面是高复合区，也称为r区。图4.6.8磁敏二极管结构

磁敏二极管的简要工作原理如图4.6.9所示。若外加正向偏压，即P区接正，N区接负，那么将会有大量空穴从P区注入到I区。如这时将其放入磁场中，则注入的空穴和电子都要受到洛仑兹力的作用而发生偏转，当磁场方向使空穴、电子向r面偏转时，它们将大量复合，因而电流很小，当磁场方向使空穴、电子向光滑面偏转时，它们的复合率变小，电流就大，这样就能根据某一偏压下的电流值来确定磁感应强度的大小和磁场方向。磁敏二极管灵敏度很高，约为霍尔元件的数百甚至上千倍，又能识别磁场方向而且线路简单、功耗小。但它的灵敏度与磁场关系呈线性的范围比较窄，而且受温度影响较大，磁敏二极管一般用半导体硅或锗制成，锗管的磁灵敏度截止频率为1kHz，而硅管可达100kHz。图4.6.9磁敏二极管工作原理

2.磁敏三极管磁敏三极管与普通晶体三极管一样具有发射极、基极和集电极。不同的是基区较长，基区结构类似磁敏二极管，也有高复合r区和本征I区。磁敏三极管在正、反向磁场作用下，其集电极电流出现明显变化。这种传感器可用来做计数装置，接近开关等。本节小结本节主要介绍了霍尔器件、磁敏电阻器件、磁敏二极管、磁敏三极管等一般常用半导体磁敏器件。这些器件对磁场变化敏感，能将磁学物理量转变为电学量。霍尔效应与磁阻效应分别是霍尔式传感器与磁敏电阻的基本工作原理。磁敏管的基区主要有高复合r区和本征I区。安全阀基本知识如果压力容器(设备/管线等)压力超过设计压力…1.尽可能避免超压现象堵塞(BLOCKED)火灾(FIRE)热泄放(THERMALRELIEF)如何避免事故的发生?2.使用安全泄压设施爆破片安全阀如何避免事故的发生?01安全阀的作用就是过压保护!一切有过压可能的设施都需要安全阀的保护!这里的压力可以在200KG以上,也可以在1KG以下!设定压力(setpressure)安全阀起跳压力背压(backpressure)安全阀出口压力超压(overpressure)表示安全阀开启后至全开期间入口积聚的压力.几个压力概念弹簧式先导式重力板式先导+重力板典型应用电站锅炉典型应用长输管线典型应用罐区安全阀的主要类型02不同类型安全阀的优缺点结构简单,可靠性高适用范围广价格经济对介质不过分挑剔弹簧式安全阀的优点预漏--由于阀座密封力随介质压力的升高而降低,所以会有预漏现象--在未达到安全阀设定点前,就有少量介质泄出.100%SEATINGFORCE75502505075100%SETPRESSURE弹簧式安全阀的缺点过大的入口压力降会造成阀门的频跳,缩短阀门使用寿命.ChatterDiscGuideDiscHolderNozzle弹簧式安全阀的缺点弹簧式安全阀的缺点=10090807060500102030405010%OVERPRESSURE%BUILT-UPBACKPRESSURE%RATEDCAPACITY普通产品平衡背压能力差.在普通产品基础上加装波纹管,使其平衡背压的能力有所增强.能够使阀芯内件与高温/腐蚀性介质相隔离.平衡波纹管弹簧式安全阀的优点优异的阀座密封性能,阀座密封力随介质操作压力的升高而升高,可使系统在较高运行压力下高效能地工作.ResilientSeatP1P1P2先导式安全阀的优点平衡背压能力优秀有突开型/调节型两种动作特性可远传取压先导式安全阀的优点对介质比较挑剃,不适用于较脏/较粘稠的介质,此类介质会堵塞引压管及导阀内腔.成本较高.先导式安全阀的缺点重力板式产品的优点目前低压储罐呼吸阀/紧急泄放阀的主力产品.结构简单.价格经济.重力板式产品的缺点不可现场调节设定值.阀座密封性差,并有较严重的预漏.受背压影响大.需要很高的超压以达到全开.不适用于深冷/粘稠工况.几个常用规范ASMEsectionI-动力锅炉(FiredVessel)ASMEsectionVIII-非受火容器(UnfiredVessel)API2000-低压安全阀设计(LowpressurePRV)API520-火灾工况计算与选型(FireSizing)API526-阀门尺寸(ValveDimension)API527-阀座密封(SeatTightness)介质状态(气/液/气液双相).气态介质的分子量&Cp/Cv值.液态介质的比重/黏度.安全阀泄放量要求.设定压力.背压.泄放温度安全阀不以连接尺寸作为选型报价依据!如何提供高质量的询价?弹簧安全阀的结构弹簧安全阀起跳曲线弹簧安全阀结构弹簧安全阀结构导压管活塞密封活塞导向不平衡移动副(活塞)导管导阀弹性阀座P1P1P2先导式安全阀结构先导式安全阀的工作原理频跳安全阀的频跳是一种阀门高频反复开启关闭的现象。安全阀频跳时，一般来说密封面只打开其全启高度的几分只一或十几分之一，然后迅速回座并再次起跳。频跳时，阀瓣和喷嘴的密封面不断高频撞击会造成密封面的严重损伤。如果频跳现象进一步加剧还有可能造成阀体内部其他部分甚至系统的损伤。安全阀工作不正常的因素频跳后果1、导向平面由于反复高频磨擦造成表面划伤或局部材料疲劳实效。2、密封面由于高频碰撞造成损伤。3、由于高频振颤造成弹簧实效。4、由频跳所带来的阀门及管道振颤可能会破坏焊接材料和系统上其他设备。5、由于安全阀在频跳时无法达到需要的排放量，系统压力有可能继续升压并超过最大允许工作压力。安全阀工作不正常的因素A、系统压力在通过阀门与系统之间的连接管时压力下降超过3%。当阀门处于关闭状态时，阀门入口处的压力是相对稳定的。阀门入口压力与系统压力相同。当系统压力达到安全阀的起跳压力时，阀门迅速打开并开始泄压。但是由于阀门与系统之间的连接管设计不当，造成连接管内局部压力下降过快超过3%，是阀门入口处压力迅速下降到回座压力而导致阀门关闭。因此安全阀开启后没有达到完全排放，系统压力仍然很高，所以阀门会再次起跳并重复上述过程，既发生频跳。导致频跳的原因导致接管压降高于3%的原因1、阀门与系统间的连接管内径小于阀门入口管内径。2、存在严重的涡流现象。3、连接管过长而且没有作相应的补偿（使用内径较大的管道）。4、连接管过于复杂（拐弯过多甚至在该管上开口用作它途。在一般情况下安全阀入口处不允许安装其他阀门。）导致频跳的原因B、阀门的调节环位置设置不当。安全阀拥有喷嘴环和导向环。这两个环的位置直接影响安全阀的起跳和回座过程。如果喷嘴环的位置过低或导向环的位置过高，则阀门起跳后介质的作用力无法在阀瓣座和调节环所构成的空间内产生足够的托举力使阀门保持排放状态，从而导致阀门迅速回座。但是系统压力仍然保持较高水平，因此回座后阀门会很快再次起跳。导致频跳的原因C、安全阀的额定排量远远大于所需排量。

由于所选的安全阀的喉径面积远远大于所需，安全阀排放时过大的排量导致压力容器内局部压力下降过快，而系统本身的超压状态没有得到缓解，使安全阀不得不再次起跳频跳的原因阀门拒跳：当系统压力达到安全阀的起跳压力时，阀门不起跳的现象。安全阀工作不正常的因素1、阀门整定压力过高。2、阀门内落入大量杂质从而使阀办座和导套间卡死或摩擦力过大。3、弹簧之间夹入杂物使弹簧无法被正常压缩。4、阀门安装不当，使阀门垂直度超过极限范围（正负两度）从而使阀杆组件在起跳过程中受阻。5、排气管道没有被可靠支撑或由于管道受热膨胀移位从而对阀体产生扭转力，导致阀体内机构发生偏心而卡死。安全阀拒跳的原因阀门不回座或回座比过大：安全阀正常起跳后长时间无法回座，阀门保持排放状态的现象。安全阀工作不正常的因素1、阀门上下调整环的位置设置不当。2、排气管道设计不当造成排气不畅，由于排气管道过小、拐弯过多或被堵塞，使排放的蒸汽无法迅速排出而在排气管和阀体内积累，这时背压会作用在阀门内部机构上并产生抑制阀门关闭的趋势。3、阀门内落入大量杂质从而使阀瓣座和导套之间卡死后摩擦力过大。安全阀不回座或回座比过大的因素：4、弹簧之间夹入杂物从而使弹簧被正常压缩后无法恢复。5、由于对阀门排放时的排放反力计算不足，从而在排放时阀体受力扭曲损坏内部零件导致卡死。6、阀杆螺母（位于阀杆顶端）的定位销脱落。在阀门排放时由于振动使该螺母下滑使阀杆组件回落受阻。安全阀不回座或回座比过大的因素：7、由于弹簧压紧螺栓的锁紧螺母松脱，在阀门排放时由于振动时弹簧压紧螺栓松动上滑导致阀门的设定起跳值不断减小。

8、阀门安装不当，使阀门垂直度超过极限范围（正负两度）从而使阀杆组件在回落过程中受阻。

9、阀门的密封面中有杂质，造成阀门无法正常关闭。

10、锁紧螺母没有锁紧，由于管道震动下环向上运动，上平面高于密封面，阀门回座时无法密封安全阀不回座或回座比过大的因素：谢谢观看癌基因与抑癌基因oncogene&tumorsuppressorgene24135基因突变概述.癌基因和抗癌基因的概念.癌基因的分类.癌基因产物的作用.癌基因激活的机理主要内容疾病：

——是人体某一层面或各层面形态和功能（包括其物质基础——代谢）的异常，归根结底是某些特定蛋白质结构或功能的变异，而这些蛋白质又是细胞核中相应基因借助细胞受体和细胞中信号转导分子接收信号后作出应答（表达）的产物。TranscriptionTranslationReplicationDNARNAProtein中心法规Whatisgene?基因：

—是遗传信息的载体

—是一段特定的DNA序列（片段）

—是编码RNA或蛋白质的一段DNA片段

—是由编码序列和调控序列组成的一段DNA片段基因主宰生物体的命运：微效基因的变异——生物体对生存环境的敏感度变化关键关键基因的变异——生物体疾病——死亡所以才有：“人类所有疾病均可视为基因病”之说注：如果外伤如烧伤、骨折等也算疾病的话，外伤应该无法归入基因病的行列。Genopathy问：两个不相干的人，如果他们患得同一疾病，致病基因是否相同？再问：同卵双生的孪生兄弟，他们患病的机会是否一样，命运是否相同？┯┯┯┯

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┷┷┷┷增添缺失替换DNA分子(复制)中发生碱基对的______、______

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，而引起的

的改变。替换增添缺失基因结构基因变异的概念：英语句子中的一个字母的改变，可能导致句子的意思发生怎样的变化？可能导致句子的意思不变、变化不大或完全改变THECATSATONTHEMATTHECATSITONTHEMATTHEHATSATONTHEMATTHECATONTHEMAT同理：替换、增添、缺失碱基对，可能会使性状不变、变化不大或完全改变。基因的结构改变,一定会引起性状的改变??原句：1.基因多态性与致病突变基因变异与疾病的关系2.单基因病、多基因病3.疾病易感基因

基因多态性polymorphism是指DNA序列在群体中的变异性（差异性）在人群中的发生概率>1%（SNP&CNP)<1%的变异概率叫做突变基因多态性特定的基因多态性与疾病相关时，可用致病突变加以描述SNP:散在单个碱基的不同，单个碱基的缺失、插入和置换。

CNP:DNA片段拷贝数变异，包括缺失、插入和重复等。同义突变、错义突变、无义突变、移码突变

致病突变生殖细胞基因突变将突变的遗传信息传给下一代(代代相传),即遗传性疾病。体细胞基因突变局部形成突变细胞群（肿瘤）。受精卵分裂基因突变的原因物理因素化学因素生物因素基因突变的原因（诱发因素）紫外线、辐射等碱基类似物5BU/叠氮胸苷等病毒和某些细菌等自发突变DNA复制过程中碱基配对出现误差。UV使相邻的胸腺嘧啶产生胸腺嘧啶二聚体,DNA复制时二聚体对应链空缺，碱基随机添补发生突变。胸腺嘧啶二聚体胸腺嘧啶胸腺嘧啶紫外线诱变物理诱变(physicalinduction)

5溴尿嘧啶(5BU)与T类似，多为酮式构型。间期细胞用酮式5BU处理，5BU能插入DNA取代T与A配对；插入DNA后异构成烯醇式5BU与G配对。两次DNA复制后,使A/T转换成G/C，发生碱基转换,产生基因突变。化学诱变(chemicalinduction)碱基类似物(baseanalogues)诱变AT5-BUA5-BUAAT5-BU5-BU(烯醇式)

(酮式)GGC1.生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的原始材料,能使生物的性状出现差别，以适应不同的外界环境，是生物进化的重要因素之一。2.致病突变是导致人类遗传病的病变基础。基因突变的意义概述：肿瘤细胞恶性增殖特性（一）肿瘤细胞失去了生长调节的反馈抑制正常细胞受损,一旦恢复原状，细胞就会停止增殖，但是肿瘤细胞不受这一反馈机制抑制。（二）肿瘤细胞失去了细胞分裂的接触抑制。正常细胞体外培养，相邻细胞相接触，长在一起，细胞就会停止增殖，而肿瘤细胞生长满培养皿后，细胞可以重叠起生长。（三）肿瘤细胞表现出比正常细胞更低的营养要求。（四）肿瘤细胞生长有一种自分泌作用，自己分泌生长需要的生长因子和调控信号,促进自身的恶性增殖。Whatisoncogene?癌基因——是基因组内正常存在的基因，其编码产物通常作为正调控信号，促进细胞的增殖和生长。癌基因的突变或表达异常是细胞恶性转化（癌变）的重要原因。——凡是能编码生长因子、生长因子受体、细胞内信号转导分子以及与生长有关的转录调节因子等的基因。如何发现癌基因的呢?11910年，洛克菲勒研究院一个年轻的研究员Rous发现，鸡肉瘤细胞裂解物在通过除菌滤器以后，注射到正常鸡体内，可以引起肉瘤，首次提出鸡肉瘤可能是由病毒引起的。0.2m孔径细菌过不去但病毒可以通过从病毒癌基因到细胞原癌基因的研究历程：Roussarcomavirus,RSVthefirstcancer-causingretrovirus1958年，Stewart和Eddy分离出一种病毒，注射到小鼠体内可以引起肝脏、肾脏、乳腺、胸腺、肾上腺等多种组织器官的肿瘤，因而把这种病毒称为多瘤病毒。50年代末、60年代初，癌病毒研究成了一个极具想像力的研究领域，主流科学家开始进入癌病毒研究领域polyomavirus这期间，Temin发现RSV有不同亚型，且引起细胞恶变程度不同，推测RNA病毒将其遗传信息传递给了正常细胞的DNA。这与Crick提出的中心法则是相违背的让事实屈从于理论还是坚持基于实验的结果？VSTemin发现逆转录酶，1975年获诺贝尔奖TeminCrickTemin的实验设计：实验设计简单而巧妙：将合成DNA所需的“原料”，即A、T、C、G四种脱氧核苷酸，与破坏了外壳的RSV一起在体外40℃的条件下温育一段时间结果在试管里获得了一种新合成的大分子，它不能被RNA酶破坏，但却可以被DNA酶所分解，证明这种新合成的大分子是DNA用RNA酶预先破坏RSV的RNA，再重复上述的试验，则不能获得这种大分子，说明这个DNA大分子是以RSV的RNA为模板合成的1969年，一个日本学者里子水谷来到Temin的实验室，这是一个非常擅长实验的年轻科学家。按Temin的设想，他们开始寻找RSV中存在“逆转录酶”的证据DNA

RNA

ProteinTranscriptionTranslationReplicationReplicationRe-Transcription修正中心法规据说，1975年Temin因发现逆转录酶而获诺贝尔奖时，Bishop懊恼不已，因为早在1969年他就认为Temin的RNADNA的“前病毒理论”有可能是正确的，并且也进行了一些实验，但不久由于资深同事的规劝而放弃了这方面的努力。但Bishop马上意识到：逆转录酶的发现为逆转录病毒致癌的研究提供了一条新途径。一个RSV，三个诺贝尔奖！！！1989年，UCSF的Bishop和Varmus根据逆转录病毒的复制机制发现了细胞癌基因，并获诺贝尔奖。Cellularoncogene启示：Perutz说:“科学创造如同艺术创造一样，都不可能通过精心组织而产生”Bishop说:“许多人引以为豪的是一天工作16小时，工作安排要以分秒计……可是工作狂是思考的大敌，而思考则是科学发现的关键”Perutzsharedthe1962NobelPrizeforChemistrywithJohnKendrew,fortheirstudiesofthestructuresofhemoglobinandglobularproteins科学的本质和艺术一样，都需要直觉和想像力请给自己一些思考的时间吧！癌基因的分类目前对癌基因尚无统一分类的方法，一般有下面3种分类方法：一、按结构特点分（6）类（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、按细胞增殖调控蛋白特性分成（4）类（一）生长因子（二）受体类（三）细胞内信号转换器（四）细胞核因子二、按产物功能分（8）类（一）生长因子类（二）酪氨酸蛋白激酶（三）膜相关G蛋白（四）受体，无蛋白激酶活性（五）胞质丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶（六）胞质调控因子（七）核反式调控因子（八）其它:db1、bcl－2癌基因产物参与信号转导

胞外信号作用于膜表面受体→胞内信使物质的生成便意味着胞外信号跨膜传递的完成。胞内信使至少有：cAMP（环磷酸腺苷）IP3（三磷酸肌醇）PG（前列腺素）cGMP（环磷酸鸟苷）DG（二酰基甘油）Ca2＋（钙离子）CAM（钙调素）主要机制是通过蛋白激酶活化引起底物蛋白一连串磷酸化的生物信号反应过程,跨膜机制涉及到：（一）质膜上cAMP信使系统（二）质膜上肌醇脂质系统这两个系统都是由受体鸟苷酸调节蛋白（GTP-regulatoryprotein，G蛋白）和效应酶（腺苷酸环化酶磷脂酶等）组成，有相似的信号转导过程：即受体活化后引起GTP与不同G蛋白结合活化和抑制效应酶从而影响胞内信使产生而发生不同的调控效应。（三）受体操纵的离子通道系统（四）受体酪氨酸蛋白激酶的转导

（一）获得性基因病

(acquiredgeneticdisease)例如：病毒感染激活原癌基因癌基因活化的机制

（二）染色体易位和重排使无活性的原癌基因转位至强启动子或增强子附近而被活化。与基因脆性位点相关。（三）基因扩增（四）点突变三、癌基因的产物与功能（一）癌基因产物作用的一般特点1.目前发现c-onc均为结构基因.2.癌基因产物可分布在膜质核也可分泌至胞外.（二）癌基因产物分类1.细胞外生长因子：TGF-b2.跨膜生长因子受体:MAPK3.细胞内信号转导分子:Gprotein/Ras4.核内转录因子

（三）癌基因产物的协同作用实验证明，用ras或myc分别转染细胞，可使细胞长期增殖，但不能转化成癌细胞，在裸鼠体内也不能形成肿瘤。但用ras+myc同时转染细胞，则使细胞转化成癌细胞。说明：致癌至少需要2种或以上的onc协同作用，2种onc在2条通路上发挥作用，由于细胞增殖调控是多因子，多阶段影响的结果。而影响增殖分化的onc达几十种之多，所以大多数人认为：癌发生是多阶段多步骤的。Whatistumorsuppressorgene?肿瘤抑制基因（抗癌基因、抑癌基因）——是调节细胞正常生长和增殖的基因。当这些基因不能表达，或其产物失去活性时，细胞就会异常生长和增殖，最终导致细胞癌变。反之，若导入或激活它则可抑制细胞的恶性表型。——癌基因与抑癌基因相互制约，维持细胞增殖正负调节信号的相对稳定。影响1岁的儿童“二次打击”学说两个等位基因同时突变视网膜母细胞瘤（Retinoblastoma）RB基因变异(13号染色体)

(1)脱磷酸化Rb蛋白（活性）与转录因子E2F结合，抑制基因的转录活性(2)磷酸化Rb蛋白（失活）与E2F解离，释放E2F(3)E2F启动基因转录(4)细胞进入增生阶段(G1S)因此，Rb蛋白在控制细胞生长方面发挥重要作用一旦Rb基因突变可使细胞进入过度增生状态RB基因的功能等位基因(allele)例如：花颜色基因位于一对同源染色体的同一位置上、控制相对性状的两个的基因叫等位基因(allele)一对相同的等位基因称纯合等位基因

一对不同的等位基因称杂合等位基因

显性基因隐性基因完全显性不完全显性共显性问：女性的两条X染色体基因应如何表达？拓展知识：X染色体基因中，有65%完全处于“休眠”状态，20%仅在部分女性身上“休眠”，15%则完全逃离“休眠”状态一旦其中一条X染色体被损坏，还可以由另一条X染色体来纠正男性却只有一条X染色体，一旦它遭到破坏，男性就会患上血友病、色盲以及肌肉萎缩症等各种遗传病以前人们一直认为，在女性的两条X染色体中，有一条染色体是完全不起作用或是处于“休眠”状态的在Y染色体中，目前仍在“工作”的基因只剩下不到100个X染色体中“工作”的基因>1000个有一个这样的故事：20年前一次意外事故，三个工人遭受钴60（Co60)放射性核素的照射结果：一名工人不久死亡一名工人几年后死于白血病最后一名工人20年后患糖尿病就诊你知道医生在为病人检查时发现了什么吗？锁骨骨折肋骨串珠样X光片发现广泛性骨质缺损骨髓检查——浆细胞比例为30%左右（正常为0.6-1.3%）(多发性骨髓瘤）因此，多基因病涉及遗传因素和环境因素物理因素化学因素生物因素自发因素2.多基因病(polygenicdisease)：性状或疾病的遗传方式取决于两个以上微效基因的累加作用，同时还受环境因素的影响，因此这类性状也称为复杂性状或复杂疾病（complexdisease）也叫：“复杂性状疾病”近视(myopia)高血压(hypertension)糖尿病(diabetes)精神分裂症(schizophrenia)哮喘(asthma)肿瘤或癌

(tumororcancer)多基因病的遗传要点数量性状的遗传基础是两对以上基因。这些基因之间没有显,隐性的区别,而是共显性。每个基因对表型的影响很小,称为微效基因。微效基因具有累加效应,即一个基因对表型作用很小,但若干个基因共同作用,可对表型产生明显影响。不仅遗传因素起作用,环境因素具有明显作用。例如：结肠癌（Coloncancer)相关基因：NGX6，SOX7，ITGB1，HSPA9B，MAPK8，PAG，

RANGAP1，SRC和CDC2等。相关信号通路：ras/MEK/ERK，JNK，Rb/E2F，PI3K/AKT及受体相互作用相关通路，免疫反应相关通路以及细胞黏附相关通路等。①早期原发癌生长②肿瘤血管形成③肿瘤细胞脱落并侵入基质④进入脉管系统⑤癌栓形成⑥继发组织器官定位生长⑦转移癌继续扩散例如：糖尿病(diabetes)依赖胰岛素型糖尿病在位于第6号染色体上可能包含至少一个对I型糖尿病敏感的基因在人类基因组中，大约10个位点现在被发现似乎对I型糖尿病敏感其中：1)11号染色体位点IDDM2上的基因

2)葡萄糖激酶基因高血压(hypertension)目前最受关注的是ATP2B1基因编码一种膜蛋白，具有钙泵特性能将高浓度细胞内钙泵出细胞外。精神神经性疾病精神分裂症基因表达改变/诱导增强家族史家暴基因本质：基因组变异惊吓—？—基因突变——精神病多基因病的遗传：易患性(liability)易感性(susceptibility)发病阈值(threshold)易患性(liability)——在多基因病发生中，遗传因素和环境因素共同作用决定一个个体患某种遗传病的可能性。possibility遗传因素(hereditaryfactors)环境因素(environmentalfactor)易感性(susceptibility)——特指由遗传因素决定的患病风险，仅代表个体所含有的遗传因素，易感性完全由基因决定。——在一定的环境条件下，易感性高低可代表易患性高低。riskwithdisease发病阈值(threshold)——当一个个体易患性高到一定限度就可能发病——这种由易患性所导致的多基因病发病最低限度称为发病阈值minimum例如：三核苷酸拷贝数变异CGG(精氨酸)重复：——重复5-54次，正常——重复6-230次，携带者（敏感体质）——重复230-4000次，发病

如：脆性X染色体综合征智力低下患者细胞在缺乏胸腺嘧啶或叶酸的环境中培养时往往出现X-染色体发生断裂男性发病1/1200-2500，女性发病1/1650-5000FragileXsyndrome阈值效应举例：长脸，耳外凸智力低下语言障碍对外界反应迟钝Copynumbervariation问：为什么是三核苷酸重复而不是4、5个？提示：三核苷酸处于阅读框架内，不容易破坏原有基因的开放阅读框架(ORF)4、5个核苷酸不在ORF内，变化容易对原有基因造成很大的影响，一般不容易积累保留癌蛋白抗原癌基因抑癌基因P53蛋白积聚，细胞周期变化P53等位基因丢失、点突变肿瘤形成肿瘤促进因子细胞表型变化相关基因作用P53基因阻滞细胞周期：G1和G2/M期

促进细胞调亡：bax/bcl2

维持基因组稳定：核酸内切酶活性

抑制肿瘤血管生成：Smad4P53基因可否用于治疗癌症？P53基因功能基因治疗：是指以改变人类遗传物质为基础的生物医学治疗。通过将人的正常基因或有治疗作用的DNA导入人体靶细胞，去纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用。抑癌基因P53载体P53基因治疗第三节分析文体特征和表现手法2大考点书法大家启功自传赏析中学生，副教授。博不精，专不透。名虽扬，实不够。高不成，低不就。瘫偏‘左’，派曾‘右’。面微圆，皮欠厚。妻已亡，并无后。丧犹新，病照旧。六十六，非不寿。八宝山，渐相凑。计平生，谥曰陋。身与名，一起臭。【赏析】寓幽默于“三字经”，名利淡薄，人生洒脱，真乃大师心态。1.实用类文本都有其鲜明的文体特征，传记的文体特征体现为作品的真实性和生动性。传记的表现手法主要有以下几个方面：人物表现的手法、结构技巧、语言艺术和修辞手法。2.在实际考查中，对传记中段落作用、细节描写、人物陪衬以及环境描写设题较多，对于材料的选择与组织也常有涉及。3.考生复习时要善于借鉴小说和散文的知识和经验，同时抓住传记的主旨、构思以及语言特征来解答问题。传记的文体特点是真实性和文学性。其中，真实性是传记的第一特征，写作时不允许任意虚构。但传记不同于一般的枯燥的历史记录，它具有文学性，它通过作者的选择、剪辑、组接，倾注了爱憎的情感；它需要用艺术的手法加以表现，以达到传神的目的。考点一分析文体特征从哪些方面分析传记的文体特征？一、选材方面1.人物的时代性和代表性。传记里的人物都是某时代某领域较

突出的人物。2.选材的真实性和典型性。传记的材料比较翔实，作者从传主

的繁杂经历中选取典型的事例，来表现传主的人格特