小型底栖生物样品自动分离技术研究

论文摘要

本文以小型底栖生物标本为研究对象,基于国内外小型底栖生物分离的现状,综合利用机械、电子、两相流、生物、光学等技术理论,提出分离小型底栖生物样品中生物标本的自动分离技术,研制了一套基于此技术的新型小型底栖生物自动分离装置。着重分析了流道优化设计和位移控制,提出了旋转射流法解决分离装置中毛细孔堵塞问题,应用比例控制技术解决分离装置中接收定位问题,并进行了仿真和实验论证。结果表明:本文的分离技术可以达到自动分离小型底栖生物标本的目的,并具良好的使用效果。 全文分为七章: 第一章阐述了研究背景、意义以及国内外小型底栖生物分离的现状及相似领域的研究情况,并做了相应的分析。 第二章介绍了以小型底栖生物自动分离技术为依托的分离装置的设计方案,将其划分为四个子技术:生物标本稀释的流道优化技术、底栖生物标本的识别检测技术、机电分离采集技术及整机集成技术。并对生物识别检测技术做了简单介绍。 第三章分析了生物标本稀释的流道优化技术,着重解决了流道设计中的参数优化、解堵、倒灌等问题。提出了旋转射流法解决毛细孔堵塞问题,取得了良好的解堵效果,解决了这个流道技术中最关键的一个技术难点。 第四、五章介绍了生物标本接收的机电分离装置。从装置的设计分析到试验研究,从开环到闭环控制。提出了以比例控制解决样品的接收,达到了使用要求。通过仿真研究找到了闭环数字PID控制三个参数之间的关系,为以后试验参数调整提供了指导。 第六章介绍了整机集成技术,并对整机做了试验研究。 第七章对全文进行了总结,对本文分离技术的未来发展做了展望。 本论文特点是注重实用性,将自动分离技术与具体实现结合起来,着重解决技术难点、分析设计思路。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 综述
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 分离技术
• 1.4 研究任务
• 1.5 研究意义
• 第二章 小型底栖生物自动分离技术
• 2.1 引言
• 2.2 流式细胞仪简介
• 2.3 总体设计
• 2.4 部件设计方案
• 2.5 生物光电识别
• 2.6 本章小结
• 第三章 流道优化设计研究
• 3.1 引言
• 3.2 固液两相流
• 3.3 流道参数优化
• 3.3.1 解决思路
• 3.3.2 理想模型仿真
• 3.3.3 实验分析
• 3.3.4 参数优化小结
• 3.4 流道解堵
• 3.4.1 初方案堵塞原因分析
• 3.4.2 仿真分析
• 3.4.3 解堵方案及试验
• 3.4.4 流道解堵小结
• 3.5 样品倒灌问题
• 3.6 本章小结
• 第四章 机电分离装置研究
• 4.1 引言
• 4.2 机电分离装置总体设计
• 4.3 比例电磁铁选择
• 4.4 弹簧的选择设计
• 4.5 导轨的选择
• 4.6 网筛的设计
• 4.7 开环性能试验
• 4.8 本章小结
• 第五章 机电分离装置位移控制研究
• 5.1 引言
• 5.2 位移传感器选择
• 5.3 电路硬件设计
• 5.3.1 器件选择
• 5.3.2 原理图设计
• 5.3.3 PCB设计
• 5.4 软件算法
• 5.4.1 滤波算法
• 5.4.2 控制算法
• 5.4.3 通信算法
• 5.5 仿真与分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 整机研究
• 6.1 引言
• 6.2 整机集成技术
• 6.3 整机试验
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录