激光医疗美容技术范文第1篇
摘要：随着我国当下隧道建设技术的不断提高以及建筑工艺的不断进步，对管片钢模测量精度的要求也随之提高。从传统的人工测量方式到当下的数字化测量方式，测量的准确性以及精度相较以前都有质的飞跃。本文将对管片钢模激光测量技术的应用进行探讨，从管片钢模的结构出发，分析激光测量技术，并对其应用展开讨论。
关键词：管片钢模;激光测量技术;精度;误差
前言：
在当下的建筑工艺中，对于管片的精度要求是十分严格的。像混凝土管片在整体拼装之后，对于其相邻管片的间隔也有着十分严格的要求。这种要求是毫米级别甚至更低，而想要达到这种精度，除了在安装时需要严谨认真，管片钢模的制作工艺至关重要，其成功与否将直接决定最终工程是否顺利。而想要制作成功，管片钢模的测量技术必不可少。
一、管片钢模的结构与测量方法
1.1管片钢模
管片钢模作为制作混凝土衬砌段的模具，它的精确度将直接决定所制作的钢筋混凝土衬砌段的精度，而这也将决定施工的质量问题，所以对于管片钢模的制作十分重要[1]。钢模的构成可以分为三个部分：端模、侧模以及下模，对其腔宽长的公差要求要在零点五毫米范围之内。同时，对于腔弧长的要求公差要在零点七毫米范围之内，只有满足这个要求，高精度的管片钢模才算合格。
1.2测量方法
对于钢模尺寸精度的测量大体上可以分为两种方法：传统的机械测量钢模精度方法以及现代的光学电子手段测量钢模精度方法，这二者在工具和精度上都有所差别：
传统的机械测量钢模精度方法使用相对传统的物理测控工具，它主要是通过人工对各个数据的测量和记录，然后经过计算获得整体的计算精度误差。测量工具主要有游标深度尺、千分尺等等。在使用大量程的内径千分尺的时候，为了减少测量误差，测量臂不会很长，一般将长度设置在一米以内。这就限制了所测量的模具范围，同时，因为传统的内径千分尺重量和体积都相对较大，这也意味着在人工测量时有所不便，在测量过程中十分消耗人力物力，这对测量效率以及测量精度的准确性都有极大的影响。如果再加上对成本的要求，这无疑会造成高投入低回报。也正因为如此，现代光学技术测量管片钢模应运而生。
因为工程的需要，所以运用现代光学技术进行钢模测量在当下占据重要地位。而在光学测量技术中，通过激光跟踪测量系统进行管片钢模的测量最为普遍[2]。与传统的机械测量钢模精度相比，现代光学技术测量拥有精度更高、效率更高的优点。它凭借着更小的操作设备，能够实时跟踪测量，对于大尺寸工件测量有着极大的优势，也正因如此，对于管片钢模测量采用激光测量技术十分必要。
二、激光跟踪测量系统
2.1激光跟踪测量仪
激光跟踪测量仪是激光跟踪测量系统的重要组成部分，它的本质是一台可移动的光学三维坐标测量设备，他所能实现的测量误差能够达到每米五至十微米，而且相较于其他激光测量设备，它不需要频繁的进行校准，这也意味着它的测量效率很高，因为它的激光管与跟踪头的距离相对较远，能够减少设备的意外情况，使其始终能够高效稳定地工作。凭借其内置的定位传感器，它的测量速度是十分迅速的，装载有自动光速锁定功能，它达到每分钟180点的高速测量。而且相较于传统的机械测量设备，它可以实现自动化操作，这免除了人工重复操作的烦恼，减少发生测量失误的可能，从而节省人力物力的同时，提高了测量的准确性。
2.2激光跟踪测量系统的原理
想要明白激光跟踪测量系统的原理，首先要清楚激光跟踪测量系统的基本组成，其主要由激光跟踪仪、控制器、PC端、反射器（靶镜）以及其他相关设备构成。它的工作原理是借助光学反射原理，在所要测量工件位置设置一个反射器，激光跟踪仪的跟踪头会对向反射器发射激光，反射器接收到激光并将光束返回跟踪头。当反射器（测量目标点）不断移动时，跟踪头会不断调整光束方向，从而能够确保反射回的激光束被捕捉并且检测到，通过这一模式，在PC端能够将测量数据进行计算并且记录，将最终测量结果直观地展示出来，通过这一过程，不只能够提高测量的准确性，同时测量效率也大大提高。
三、管片钢模激光测量技术的应用
通过激光跟踪测量仪中装备的角度编码器，能够实现对水平和垂直角度的测量，从而在角度方面获得更加准确的数据;同样，在测距仪的帮助下能够实现对距离的精准把控，这对于管片钢模这种相对大型的测量器件而言十分方便。因为其对体积相对较小，操作灵活，所以在不同领域都有重要的实施价值。在大型机械制造业中，比如管片模具制造，通过激光跟踪测量系统，能够快速比对实际模具的偏差。同时，通过激光测量技术，能够快速将模具模型数据化，而获得的数据不只可以用来比对模具误差情况，同时可以为后期其它处理提供测量的数据支持。
同时，管片钢模激光测量技术在逆向工程中也发挥十分关键的作用。对于一些图纸不完整的模具，或者想要从已有模具的基础上构建图纸进行批量生产，那通过CAD进行图纸设计是十分必要的，而这就需要各个部位的精准数据。如果采用传统人工测量方式，测量工作无疑是十分艰巨的，而且一旦出现测量失误，所制作图纸也会存在问题，而利用管片钢模激光测量技术中的激光跟踪测量系统，能够很快获取准确数据，从而在CAD技术支持下完成图纸的完善或者进行逆向工程，最终加工出准确的模具。
再者，通过管片钢模激光测量技术中的激光跟踪测量系统能够实现汽车工业领域的三维模型搭建。借助激光跟踪仪能够实现对汽车整体的不同部位测量，进而获得不同部位的点云数据，再经过系统的拼接以及3D建模技术，就能获得高精度的汽车3D模型。
结语：
通过将传统测量方式与现代光学测量方式相对比能够明显发现：无论是在人力物力方面还是测量的准确度方面后者都具有相当大的优势，通过激光跟随测量系统不只能够校验模具误差，同时对于逆向工程的数据获取，以及在后期对图纸的修改都发挥着重要作用。
参考文献：
[1] 潘伟捷. 管片钢模激光测量技术的应用[J]. 城市道橋与防洪， 2022（01）：225-227+26.
[2] 季军， 万洋. 隧道管片钢模宽度的数字化检测方法[J]. 中国公路， 2018（20）：142-144.
激光医疗美容技术范文第2篇
关键词:激光;振动测量;技术
Analysis of Laser Vibration Measurement Technology
HAO Feng, WANG Wei-hui
(The Second Artillery Engineering College, Xi'an 710025, China)
Key words: laser; vibration measurement; technology
关于物体的微小振动和微小位移精确测量的相关研究是随着精细加工工艺和微机械技术的飞速发展及大量应用而得到人们的广泛重视的。光学测量技术所具有的优点是结构简单、精度高、耐高压、耐腐蚀、能在易燃易爆的环境下可靠运行、抗电磁干扰、动态范围大,并且光学测量技术是一种重要的非接触式无损测量技术,基于其上述优点,光学测量技术占据了计量测试技术领域的主导地位。
目前振动测量在材料探伤、机械系统的故障诊断、噪声消除、结构件的动态特性分析及振动的有限元计算结果验证等方面都得到了广泛的应用,所以激光振动测量技术有着广阔的应用与发展前景。
1 激光振动测量技术的测量原理及现状
目前,常用的激光振动测量方法有激光三角法、散斑法、全息法、激光多普勒效应法、光纤与微机电(MEMS)法和干涉法等。由于这些技术的使用,使得激光振动测量的分辨率或精度在很大程度上得到了提高。下面分别介绍几种常用的光学振动测量方法:
1.1 激光三角测振法
激光三角法[1-2]是利用几何光学成像原理,将激光器发出的光经发射透镜汇聚于被测物体表面形成入射光点,该光点通过接收透镜汇聚于光电探测器上,形成像点,使用对位置敏感的传感器就可接收到这一信息。当入射光点与该光学结构产生相对入射光轴方向的振动或位移时,引起像光点在感光面上发生位移,从而引起光电探测器输出电信号的变化,根据电信号的变化量可求出像点唯一的变化量,通过信号处理可得到被测目标位移或振动信号。
该方法对于振动的测量是非接触形式的。激光三角测振法具有结构简单,发展比较成熟等优点,适用于工业现场安装使用。但是该方法的不利之处一方面是光电探测器的灵敏度和尺寸限制了该方法的分辨率和测量范围,另一方面是发射透镜的焦距限制了该方法的工作距离,不适于远距离处的微小振动测量。
1.2 光强测振法
光强测振法[1-2]是利用被测目标相对投射光束,或反射光束相对探测光路的位置变化导致探测光强的变化来探测振动。
该方法对于振动的测量既可以是接触式的,也可以是非接触式的。光强测振法具有信号处理方便、结构简单、成本较低等优点,可以广泛应用于各种场合。而且光强法与光纤的紧密结合,使得光强测振法的应用领域得到进一步拓展。该方法的不利之处在于光强易受外界环境和光源干扰的影响,使得测量结果精度不高,所以一般采用多波长、多光束等方法来改进光强测振法的不利之处,提高光强测振法的抗干扰能力。
1.3 全息测振法
全息法[1-2]是将相干光束的一部分作为参考光波,其余部分投射到物体上并被其反射作为物光波,两光波相遇产生干涉,所形成的干涉场反映了被测物体的振动情况,该干涉场由照相底片记录经过适当显影形成全息图。全息干涉测振可以对整个振动面上的点位置进行测量,通过比较不同时刻的全息干涉图,就能够描绘出被测振动面上各点的振动情况。
该方法对于振动的测量是非接触形式的全场同时测量。全息测振法具有可以进行面测量,同时获得多点数据的优点。该方法的不利之处在于须用银盐干板作记录介质,全息图需要进行照相及冲洗等处理,操作过程复杂,处理条纹图极其费时,无法实现实时测量,实际应用较困难。
1.4 激光多普勒效应测振法
多普勒测量[4-7]中的多普勒信号通常都是从被测物体的散射光中获得的,信噪比低,且包含有运动速度、光源、接收器之间的角度因素,由于这些因素会引入较大的测量误差。对振动特性的计算方法为信号中的每一个差拍波对应一个位移当量值,被测振幅的获得是经过对相邻两个翻转点之间的差拍波的个数进行计数而得到的。
该方法的测量不需要干涉仪组件,可精密装配。激光多普勒效应测振法具有被测速度矢量与多普勒频移呈线性关系,对于任何复杂的物体运动都适合研究的优点。因此,激光多普勒技术是一种高精度动态测量方法。该方法的不利之处在于得不到小于当量值的位移,测量分辨率很低。激光光栅多普勒效应的微振动测量系统的提出改变了以上不足。
1.5 光纤与MEMS测振法
光纤与MEMS技术相结合的振动传感器[1-2,8]在振动传感领域中一军突起。在微光机电传感器中,光纤可作为传光介质,为传感器提供光连接,传感器内部的电信号经由发光二极管转变为光信号,再输送到外部设备,这样可以使测量结果大大免受外界电磁干扰。光纤也可用来构造光路,成为集成传感器的一部分,作为悬臂梁感受外界振动,通过测量经过光纤的光强变化来实现振动传感。
光纤与MEMS技术相结合的振动传感器的优点是可免疫外界电磁干扰,可应用于避免使用电信号的场合,结构布置灵活,适合应用于复杂结构环境和复杂结构空间下的振动传感测量,适用于微型化和集成化产品。
1.6 干涉测振法
干涉测振法是将光束正入射于物体表面,其反射回来的检测光与参考光相遇形成干涉场,此后再对干涉场进行处理便得到所要测量的振动信息。
该方法对于振动的测量是非接触精密测量。干涉测振法具有应用范围广、重复性极高、可以对微小振动进行高精度测量的优点。但是该方法的不利之处一方面是由于干涉测振法具有高灵敏性,环境扰动对其影响非常突出,当光程质量不理想时,测量将无法进行。另一方面是在实际应用中很难保证入射光垂直于被测物体表面,以及目标物体表面的不平整性,使得由目标物返回的检测光与参考光将不能很好的重合,尤其当两束光偏差太大就不能形成干涉,这将使测量无法进行。因此,人们先后发明了光波频率调制补偿法、机械式位相调制补偿法以及将机械补偿和光调制相结合的方法来解决这一问题。
1.7 激光散斑测振法
激光散斑振动测量技术[1-3]是利用激光的高相干性,当激光照射到物体粗糙光学表面时将产生散斑场,该散斑场是被测物体表面信息的载体,记录下该散斑场并利用数字图像处理技术,就能以干涉条纹的形式得出被测信息的等高线,通过条纹判断便能得出振动物体的位移。
该方法一般采用多帧干涉图取平均的方法来减少环境扰动的影响,但并不能从根本上解决扰动问题。散斑干涉法适用于对频率已知的振动信号进行测量,从而实现对物体振动特性的分析,该方法的不利之处是精度和测量应用范围有限。
2 激光振动测量的展望
激光振动测量技术发展前景非常广阔,对于激光振动测量技术的研究工作也是研究人员为之做出不懈努力的工作方向。关于激光振动测量的展望有如下几个方面:
2.1 改善测量环境
随着我国科技水平的不断发展与提高,人类对于振动测量精度的需求已经达到了纳米量级。目前的分辨率已经不能实现人们对于某些研究领域项目的精度要求,对于纳米精度目标的实现是人类在科研领域的新突破。环境是影响系统实现纳米精度的一方面问题,像空气温湿度的变化、环境的振动和声学扰动等都会影响测量精度。因此,可以采用隔离措施和建立确保稳定环境温度的恒温室的方法来实现纳米测量精度。
2.2 结合多技术于测量
现代的激光振动测量系统广泛采用的是光、机、电与计算机技术相结合的方式来进行高精度、实时动态测量,大系统的概念、模糊理论、人机工程学的概念、自适应原则、调频技术、调制技术、反馈原理这一系列相关理论都广泛的应用在现代测量仪器的设计中,促使测量与控制技术成为一个完整的有机整体。鉴于以上广博知识,更需要多知识、高技术人才团结、协作完成由知识理论到仪器设计的实现。
2.3 进行科研创新
新的测量原理和方法是指导创新研究成果的理论依据,传统的振动测量方法已经不适用于纳米级振动测量的研究,要解决纳米级振动测量需要寻求新的测量原理和方法。将微观物理和量子物理的最新研究成果应用于测量系统中以及对现有技术进行创新性应用是可行的。
2.4 多领域应用
随着科技的发展以及性价比高、质量优良的激光振动测量仪问世,激光振动测量技术不仅可以应用于机械制造的检测中,还可以应用于生物医学、材料检测、航空航天等领域。
3 结束语
当今社会激光振动测量技术与人类的生产、生活是息息相关的,此项技术促使人类的生产、生活质量向着更好、更完善的方向发展。随着激光振动测量方法的成熟与完善,高精度、高效率、低成本的测量方案必将实现并走向成熟。
参考文献:
[1] 张书练,张毅.光电振动传感技术新进展[J].激光技术,2001,25(3):161-165.
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[7] 蒋弘,殷纯永,林德教.光栅多普勒纳米干涉仪[J].中国激光,2000,27(12):1080-1084.
激光医疗美容技术范文第3篇
1)借助信息技术,激发学生学习兴趣和求知欲望。思想品德课教学重视激发学生的学习兴趣,可以取得事半功倍的效果,也是提高学生学习质量的关键。思想品德课教材中大量的概念和原理,不仅使教师的讲解在学生心目中缺乏可信度,更难以激发学生的求知欲和学习兴趣。而多媒体课件利用形象的动画、生动的图像、内涵丰富的影音资料、简洁的文字说明,使学生在学习过程中充分运用眼、耳、手等感官,全方位地接受不同形式的信息刺激,消除单纯课本文字内容单调、枯燥的感觉,激发学生的兴奋点,充分调动学习的积极性和主动性,提高听课效率。
2)借助信息技术,激发学生情感,实现品德内化。思想品德课的内容知识面广、综合性强,许多理论概念显得抽象难懂。其实,再艰深的理论都来源于现实,再难懂的概念都是对客观规律的抽象和总结。对此,信息技术正可以大显神通。
比如在教授“学会自我保护”一课时,并没有像以往那样简单地提出问题、学生自学、当堂检测、反馈解析,而是用多媒体播放《未成年人自我保护》的课件,从发生在身边的典型事例讲起,一个个真实生动的故事情境,深深触动着每一个学生的心灵。然后,整堂课都围绕“如何更好地进行自我保护”展开,或讨论,或总结。貌似空话的理论不仅轻而易举地让学生理解了,更深深植入学生的心田。这样不仅完成知识目标,更重要的是让学生感受到心灵的震撼,完成由“知”到“行”的过渡,实现品德的内化。
3)借助信息技术,突出学生主体性,学会自主学习。自主性学习既是一种教学理念,又是一种学习方式,其实质就是通过学生对学习过程的主动参与来培养他们的自主意识、自主能力、自主习惯,使其成为一个学会学习的人,一个具有主体性人格的人。
4)信息技术辅助教学要切合实际，在课件制作上要遵循科学性、实用性原则。信息体技术作为辅助教学的手段，应是为完成教学目的和任务而服务的。选用多媒体课件辅助教学，要服从实际教学需要，切忌哗众取宠，忽视实际效果。在课件使用过程中，教师应对学生提出明确教学要求，布置学习任务，在学生学习过程中加强指导。制作多媒体课件，应遵循科学性、实用性原则，应围绕教学目的、教学内容设计课件，以解决教学重点、难点为切入口。
5)重视预设与生成的统一
激光医疗美容技术范文第4篇
1 激光钻井技术概况分析
(1) 激光破岩机理分析从本质上讲, 激光钻井就是利用强激光作用在岩石上, 使得岩石在高压、高温下发生复杂的物理化学变化从而产生破坏。岩石表面在激光照射下会产生吸收、散射、反射等现象, 强大的热冲击使得岩石蒸发、熔融形成气体, 进而在高压的作用下压出地面。与此同时, 性质不同的岩石在激光作用下会产生不同的物理化学变化, 导致周围岩石的物性参数也会产生一定的变化。为了使得激光钻井取得更加良好的效果, 可以向钻探部位喷射可膨胀的高强度液体射流, 使钻材料易于粉碎和融化, 使得井壁光滑以便于碎屑返回地面。
(2) 激光钻井技术的优势分析和传统的钻井方式相比, 激光钻井具有一些独特的优势, 主要表现为以下几个方面。
(1) 成本低。激光钻井技术是钻井领域的一场革命, 激光钻井成本在陆地大约为40万美元, 而钻进速度是常规旋转钻进方式的几十倍, 由此可见, 激光钻井技术大大节约了钻井时间和钻井成本。它还能够很好地清除井眼里的碎屑。 (2) 提高钻井效率。激光钻井不用像传统钻井那样频繁的起下钻更换钻头, 节约时间。 (3) 改善岩石孔渗特性。经过激光作用的岩石渗透率和孔隙度都会变大, 当热导率较大时, 这种增加更加明显。 (4) 打捞作业更加方便。激光钻进系统的使用工具体积很小, 不需要采用庞大的钻井立柱, 更加方便打捞作业的开展, 有些时候激光能够直接融化落鱼, 避免意外事故的发生。 (5) 对地层伤害小。激光钻井方法避免了常规射孔枪可能造成的井眼堵塞、套管破裂等伤害, 能够很好地保护钻进施工。 (6) 钻速高。激光钻井方法钻进速度是传统钻井方法的几十倍, 极大地提高了钻井效率。 (7) 激光钻井技术对周围环境的破坏和污染都比较小。
2 激光钻井应用亟需解决的问题
(1) 复杂的地层条件。由于目前在实验室条件下, 对于地层水、原油、天然气、盐水的具体组合情况无法精确模拟, 因此得出的结论只具有参考价值, 无法依据实验数据进行实际施工, 如何解决复杂地层条件对激光钻井技术的影响是当前激光技术应用的难点。 (2) 异常压力的控制状况。是否钻达油气层可以利用比能值的变化情况进行确定, 但是当钻遇高压层时, 很容易形成井喷, 因此, 激光钻井技术要求必须具有完好的井控系统, 避免各种事故的发生。 (3) 现场应用和实验室条件的差异性。目前在实验室内对激光钻井技术进行了大量的研究, 也取得了一系列成果, 但是由于岩石的体积规模和地层条件相差甚远, 能否利用放大比例的方法进行类比还有待考证, 因此必须研制出激光钻井机并在实际中不断校正和改进才能更好地研制出指导实际的激光钻井工艺。
3 激光钻井技术的发展趋势
激光钻井技术不断取得研究进展, 主要来说今后激光钻井技术将朝着以下几个方向发展。
(1) 激光深井破岩中高温岩屑运移的多相流动理论。当前对于激光破岩后, 岩屑以及气化岩石在返出地面过程中的流动理论问题的研究还基本没有, 特别是对于辅助排屑气流、岩屑混合气流、飞溅物的体积分数、蒸汽压力大小、气体的生成量等具体量的研究还严重缺乏。
(2) 岩石相变的传热学与热力学。在激光钻井技术方面还有一些问题有待解决, 比如钻井成本的经济性、激光束在井下的传输性能、激光钻进的储层保护、井漏防治和井喷控制、大功率激光器微型化研制等, 这些问题要求对岩石相变的传热学和热力学等基础理论有比较深入的研究, 因此, 这也是发展的趋势。
(3) 流体、岩石、激光交互作用机理。美国针对流体、岩石、激光交互作用机理进行了一些研究, 通过实验对不同激光器与不同岩石和流体介质之间的作用情况进行了分析, 指出激光采用脉冲波形的破岩方式, 其破岩速度明显高于连续波形激光的破岩速度。但是在脉冲波形能量密度对晶格相变过程和破岩速度的影响情况、岩石能量转换规律和吸收效率、岩石热破坏模型和准则等方面还有待研究。
4 结语
石油钻探领域应用激光是一项新技术, 本文主要分析了激光钻井技术的应用优势, 包括:成本低、效率高、对地层伤害小、打捞作业方便等。还对急需解决的复杂地层条件、异常高压情况等问题进行了说明, 最后指出了激光钻井技术发展的方向。
摘要：随着科技水平和材料研制水平的不断提高, 钻井效率和安全性也得到了极大地提高, 其中激光钻井技术以其独特的优势被市场看好, 为了更好地认识激光钻井技术, 文章首先对激光钻井技术的破岩机理以及应用优势进行了分析, 进而指出了激光钻井技术应用需要解决的问题以及发展前景, 为激光钻井技术的推广应用提供指导和参考。
关键词：钻井技术,激光,破岩,融化岩石
参考文献
[1] 施斌全, 薛启龙, 唐文全, 等.激光钻井技术研究展望[J].国外油田工程, 2010, 26 (9) :42-44.
激光医疗美容技术范文第5篇
题目: 环境生物技术的发展及应用 姓名:
学院:专业: 班级:
学号: 指导教师: 麦麦提.阿布都拉 农学院 生物技术 生技061 063135121 葛杰职称:
2010年11月25日
新疆农业大学教务处制
环境生物技术的发展及应用
作者：麦麦提.阿布都拉指导教师：姚正培
[摘 要]: 环境生物技术是一门利用微生物介质为人类提供服务的技术科学, 其核心思想是依据各类微生物的生态活动规律,从中寻找最有效的能解决目前一些环境问题的途径, 如稀释污染物、截留废物中的可循环利用资源等。主要介绍了环境生物技术的形成和发展过程, 以及在治理水污染, 土壤污染, 白色污染和农药污染等方面的应用。最后讨论了环境生物技术的发展前景。
[关键词]: 环境生物技术; 污染治理; 应用前景
引言 环境生物技术(Environmental Biotechnology)是生物技术在环境治理和环境保护中的广泛应用衍生出的一门新学科和新技术, 是一门由现代生物技术与环境工程技术相结合而形成的前沿交叉学科。凡是与生物技术结合, 对环境进行监控、治理或修复,清洁生产、污染物资源化以及生物材料和能源开发等, 均属于环境生物技术研究和应用的范畴[1]。
1环境生物技术的形成和发展
19 世纪末, 生物滤池的出现和1914 年W.Lockett 和E.Alden 发明的“活性污泥法”被视为环境生物技术的开端。2O 世纪五六十年代, 由于工农业的快速发展, 随之而来的环境污染尤其是水污染的加剧, 直接促进了环境生物技术的发展。进入7O 年代, 污染物可降解性和分解程度方面的研究有了相当大的提高。StaIldford 大学的Perry Mc Carty 和LilyY.Young, 德国的Bernardschink, K.N.Timmis, G.Fuchs 及当时在荷兰工作A.J.B.Zehnder, 都开始系统地对一系列芳香类有机物的好氧和厌氧条件下的分解和降解途径及其机理进行了大量的研究。Chakrabaty 等人还首次构建了含有多种降解质粒的“超级细菌”。
现代生物技术向环境科学与工程的渗透促进了环境生物技术的产生。1981 年, 欧洲的生物技术联盟(EFB)首次将“环境生物技术”用于命名相关的专门机构, 并将控制污染的生物技术概称为环境生物技术。1983 年, 美国在西雅图召开了首届“利用基因控制污染”的环境生物技术专题会议, 提出环境生物技术的中心任务是解决有毒有害化学品的污染问题。8O 年代后期, 分子生物技术已广泛应用于环境污染治理, 尤其在可降解微生物及其降解机理方面进行了更深入的研究。Exxon 油轮在Alaska 的漏油事故中, Ronal Atlas 等微生物学家证实了环境中的土著微生物(Indigenous microorganism)能够分解掉石油成份。Michigan 州立大学的James Tiedje 的实验室, 首次从污染的河泥中分离出了具有脱氯功能的厌氧微生物, 后来又提出了还原脱氯反应与微生物的能量代谢是结合在一起的理论, 增加了人们对微生物代谢途径的了解。1994 年, 由美国生物工业组织(BIO)和白宫国家科学技术委员会共同组织的可持续环境生物技术大会上提出了基因工程微生物、优选微生物和生物传感技术中可利用茵类等三大最新发展技术。1995 年, 美国国家科学和技术委员会发表的《21 世纪生物技术新方向》蓝皮报告。将环境保护和环境生物技术列在了重要地位。在此之后又召开两届国际环境生物技术大会。这些事实不但表明了环境生物技术的发展及演变与世界各地出现的一系列的环境污染问题有着密切的联系, 而且充分显示出世
界各国对环境保护和环境生物技术研究的高度重视[2]。
2环境生物技术应用研究[3- 7]
2.1 污水的生物净化
污水中的有毒物质的成分十分复杂, 包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用, 从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质, 使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之
一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶, 是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合, 将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器, 用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定, 即是可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等, 此方面国内外成功的例子很多, 如德国将能降解对硫磷等9 种农药的酶, 以共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上, 制成酶柱, 用于处理对硫磷废水, 去除率达95%以上; 近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展, 对于ρ( LAS)为100 mg/L 的废水, 降解率和酶活性保存率均在90%以上; 利用固定化酵母细胞降解含酚废水也已实际应用于废水处理。
2.2 污染土壤的生物修复
重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用, 削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态, 使重金属固定或解毒, 降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性, 通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量, 激发微生物的活性, 由此可以改善土壤的生态结构, 这将有助于土壤的固定, 遏制风蚀、水蚀等作用, 防止水土流失。
2.3 白色污染的消除
废弃塑料和农用地膜经久不化解, 估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产, 若再连续使用而不采取措施, 十几年后不少耕地将颗粒无收, 可见数量巨大的塑料垃圾严重影响着生态和环境, 研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌, 另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如: 根瘤菌)中, 使两者同时发挥各自的作用, 将塑料和农膜迅速降解。同时, 还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用。
有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯, 这些聚酯是微生物内源性贮藏物质, 可以用发酵方法进行生产, 由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在医学等许多领域有极好的应用前景。为了降低成本、提高产量, 人们正在用重组DNA 技术对相关的微生物进行改造, 此方面目前一个研究热点是采用微生物发酵法生产聚- β羟基烷酸
(PHAs), 研究人员正设法构建出自溶性PHAs 生产菌种, 即将PHAs重组菌进行发酵, 在积累大量的PHAs 后, 加入信号物质, 使裂解蛋白产生, 细胞壁破坏, PHAs 析出, 以简化胞内产物PHAs 的提取过程, 降低提取成本。
2.4 化学农药污染的消除
一般情况下, 使用的化学杀虫剂约80%会残留在土壤中, 特别是氯代烃类农药是最难分解的,经生态系统造成滞留毒害作用。因此多年来人们一直在寻找更为安全有效的办法, 而利用微生物降解农药已成为消除农药对环境污染的一个重要方面。能降解农药的微生物, 有的是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物CO2 和H2O, 这种降解途径彻底, 一般不会带来副作用; 有的是通过共代谢作用, 将农药转化为可代谢的中间产物, 从而从环境中消除残留农药, 这种途径的降解结果比较复杂, 有正面效应也有负面效应。为了避免负面效应, 就需要用基因工程的方法对已知有降解农药作用的微生物进行改造, 改变其生化反应途径, 以希望获得最佳的降解、除毒效果。要想彻底消除化学农药的污染, 最好全面推广生物农药。
所谓生物农药是指由生物体产生的具有防止病虫害和除杂草等功能的一大类物质总称, 它们多是生物体的代谢产物, 主要包括微生物杀虫剂、农用抗生素制剂和微生物除草剂等。其中微生物杀虫剂得到了最广泛的研究, 主要包括病毒杀虫剂、细菌杀虫剂、真菌杀虫剂、放线菌杀虫剂等。长期以来并没有得到广泛的使用。现在人们正在利用重组DNA 技术克服其缺点来提高杀虫效果, 例如目前病毒杀虫剂的一个研究热点是杆状病毒基因工程的改造, 人们正在研究将外源毒蛋白基因如编码神经毒素的基因克隆到杆状病毒中以增强杆状病毒的毒性; 将能干扰害虫正常生活周期的基因如编码保幼激素酯酶的基因插入到杆状病毒基因组中, 形成重组杆状病毒并使其表达出相关激素,以破坏害虫的激素平衡, 干扰其正常的代谢和发育从而达到杀死害虫的目的。
3 环境生物技术的优越性
用环境生物技术处理污染物时, 最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质, 如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位, 避免了污染物的多次转移, 因此它是一种消除污染安全而彻底的方法。特别是现代生物技术的发展, 尤其是基因工程、细胞工程和酶工程等生物高技术的飞速发展和应用, 大大强化了上述环境生物处理过程, 使生物处理具有更高的效率,更低的成本和更好的专一性, 为生物技术在环境保护中的应用展示了更为广阔的前景。美国环保局(EPA)在评价环境生物技术时也指出“生物治理技术优于其他新技术的显著特点在于其是污染物消除技术而不是污染物分离技术”[8]。
4 环境生物技术存在的问题
尽管生物技术相对安全, 但在其应用当中还存在一定的问题与困难, 主要表现在: ①反应速度不如化学法快, 因而需要较大的反应器和占地面积;②对原水水质有一定的要求, 否则将会妨碍微生物的生长; ③在运行中有时会产生污泥膨胀和流失, 剩余污泥也难处理; ④对于一些人工合成物, 特别是难生化降解物质, 通常的微生物尚显得无能为力;⑤活的有害菌体从实验室泄漏到环境中; ⑥大规模工程微生物的应用可能影响生态系统。目前, 科学家们正在努力解决这些问题和开始控制这种潜在的危险性[9]。
5 环境生物技术的广阔前景
当前, 环境生物技术在国际上已进入蓬勃发展的轨道。随着全球范围内对环境保护的高度重视和越来越严厉的环境法, 市场对环境生物技术的需求越来越广泛。随着环境生物技术的进展和市场开拓,其应用已从单个的环境目标治理, 发展为广泛应用于环境保护的各个方面。环境生物技术已不单纯是一种污染治理技术, 而已开始影响到包括其他行业的产业政策, 促进各工业部门逐步以生物过程替代传统的化工过程, 使许多污染行业的工业生产真正进入无污染的清洁生产的轨道。目前, 我国的环境生物技术处于刚刚起步阶段。该技术的进一步开发需要得到社会、同行及主管部门的广泛支持, 大力开展以污染控制生物技术为主体的环境生物技术的研究, 将大力推进生物技术在环境保护中的应用, 并将通过生物技术的发展带动整个环保科技的发展, 解决我国目前和未来面临的严峻的环境保护问题, 并为环保市场提供高品质的环境保护高技术。应该充分认识到环境生物技术开发对我国环境保护和社会、经济发展的重大意义。
[参考文献]
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[9] Grommenn, Vefstraete Willy.The ongoing quest Jot rnal of
激光医疗美容技术范文第6篇
1 LiDAR数据获取的基本原理
当机载LiDAR航摄飞行时, 激光扫描仪发射、接收激光束, 对地面进行线状扫描, 与此同时, 动态GPS系统确定传感器的空间位置 (经纬度) , IMU测量飞机的实时姿态数据, 即滚动、仰俯和航偏角。由于系统的几个部分同步工作并集成于一体, GPS和IMU的数据融合极为方便, 所以经后期地面数据处理后, 即可获取地面的三维数据 (如图1) 。
2 LiDAR用于输电线路优化设计的模式
三维激光雷达技术应用于输电线路优化设计包括数据获取、数据处理、优化设计等工作内容。
(1) 原始数据采集:在航飞前要制订飞行计划, 安置全球定位系统接收机、激光扫描测量、惯性测量、数码相机等。
(2) 基础数据处理:机载激光雷达测量系统在野外采集得到的数据需要进行一定的处理才能得到需要的信息。数据处理的内容包括:确定航迹、激光扫描测量数据处理、数据分类处理、坐标匹配、影像数据的定向和镶嵌、建立三维地形模型。
(3) 线路优化设计:以高精度、高分辨率正射影像和激光点云数据、数字高程模型数据为基础, 采用二、三维结合方式, 结合架空送电线路设计业务需求, 采用多人协同设计, 实现线路路径优化设计、杆塔优化设计的一体化全流程应用。
3 工程应用实例
3.1 工程概况
针对某500kV变送电线路工程 (线路长度约为130km) 。除目的地变电站附近地形为平地外, 其余为山地地形。植被以稀疏灌木林为主, 局部间杂茂密, 交通条件一般。
3.2 激光测量系统检校
将机载激光测量系统安装到飞行器上后, 首先必须进行系统检校, 以获取相关参数, 保证数据精度。包括激光扫描仪的检校和数码相机的检校, 必须按照相关技术手册进行。
3.3 地面GPS设基准站
激光飞行时需在地面布设GPS基准站, 旨在航摄期间连续获取与机载GPS同步的观测数据, 通过事后联合差分解算机载GPS轨迹。相邻基站间最大间距不得超过60km。
3.4 实施航空摄影飞行
根据激光测量系统的检校参数, 结合工程设计的航带, 确定作业飞机的飞行参数及测量参数, 选择合适的影像地面采样率、带宽和激光点间距等参数, 实施航飞过程。
3.5 数据处理
将机载激光扫描测量数据转化为线路勘测设计数据大致要经过下列几个步骤。
3.5.1 构建数字化立体作业平台
利用激光扫描测量系统所获取的DEM数据和正射影像数据, 恢复测区立体模型, 并在此基础上对线路路径进行优化。由于本系统所产生的三维立体模型是以正射影像数据为纹理、以实测的激光点云数据为基础建立起来的真三维实体, 可以从不同角度对同一地方进行观察。因此, 以此立体模型作为选线平台, 可以大大提高选线结果的可信度和可靠性, 使线路路径走向更加经济合理。
3.5.2 制作DEM、DSM和DOM
采用专业软件, 导入激光点数据, 设置分析参数, 进行自动分类, 区别地面、房屋、植被等, 经分析对比, 目前自动分类准确率仅为20%～30%。在此基础上采用人工干预方式结合影像进行精确分类, 得到准确的数字高程模型和数字表面模型和房屋等信息。采用数码影像和精度更高的激光数据, 经过纠正、镶嵌, 可以获取比传统方法更加精确的正射影像图 (DOM) 。
3.5.3 制作平断面图
平断面图是输电线路勘测的主要成果之一。平面图通过立体作业平台获取。在断面图绘制中, 中线、边线断面及风偏危险点从DEM中自动提取。由于激光扫描测量系统所采集的点密度非常大, 精度也较高, 所含信息丰富, 使得中线、边线断面可以同时获取DEM和DSM2种数据, 并且更加贴近真实地表, 更好地服务于计算机的自动优化排位。
3.5.4 绘制塔基地形图
从环境保护的角度考虑, 在超高压、特高压输电线路勘测设计中杆塔位全方位高低腿已成必然趋势, 因此结构专业对于塔基地形图测量的要求越来越高。目前条件下线路终勘的塔基地形图大都采用工测方法测量, 占用了大量的人力和时间 (50%～70%) , 不仅费时费力, 而且点不容易测到位, 内业处理工作量也较大。随着激光扫描测量技术的发展和成熟, 精度越来越高, 必将促进塔基地形图的数据采集和处理真正实现自动化。另外, 激光点精度较高, 点间距约2m, 在特定区域进行土方量自动平衡计算, 可得准确的土方量值。
4 结语
三维激光雷达技术使整个电网走廊、变电所基于三维真实场景, 并与实时监测、视频等于一体的可视化成为可能:三维激光雷达技术使已建、新建电网, 以及电网相关环境所有信息快速、低成本、高精度、全面获取成为可能, 将实现电网的真正信息化。
摘要：对于同一项任务, 利用机载LiDAR技术来完成比用传统技术手段完成更方便、更容易、更省时省力、更容易实现自动化, 本文以笔者参与的某输电线路设计工程为项目背景, 以LiDAR技术在工程中的应用为研究对象, 研究探讨了LiDAR在输电线路优化中的应用模式, 分析了数据获取和数据处理的流程, 结合自己的实践经验, 给出了三点结论, 全文是笔者工程实践基础上的理论升华, 相信对同行能有所裨益。
关键词：LiDAR,输电线路,优化,DEM
参考文献
[1] 张瑞菊, 王晏民, 李德仁.快速处理大数据量三维激光扫描数据的技术研究[J].测绘科学, 2006 (5) .