2自由度

2024-11-22

2自由度（精选10篇）

2自由度篇1

自20世纪初学者A.Werner创立配位化学理论、建立分子间新型相互作用的模型以来一百多年来, 配位化学始终处于无机化学研究的前沿[1~3]。近半个世纪以来, 随着原子物理学、量子力学、化学键理论、计算机技术等飞速发展, 实验手段不断改进和提高, 波谱技术, 电子、中子及X-射线衍射技术、超高压、超低温、真空技术等的应用, 配位化学迅猛发展迅猛, 无论从广度和深度而言都呈现出明显的变化和趋势。其中具有特殊物理功能的有机-金属有机分子磁性材料受到了科学界和产业界的高度重视。美、英、日、俄等国都将着这类新材料列入各自的高科技发展规划, 其中, 有机导电、有机光学材料的发展最快, 有些已经进入实用阶段, 而有机、金属有机分子磁性材料, 由于其特殊的结构, 独特的性能, 已成为当代化学家和物理学家的研究热点[4~5]。

目前, 铁氧体、合金类无机铁磁体, 作为磁存储和信息传输材料已得到了广泛的应用, 但由于受到磁体粒度和结构的限制, 存在磁容量难以提高, 高频磁信号损耗大等缺陷, 而分子铁磁体由于其结构和种类上的多样性, 具有与传统磁性材料迥然有异的磁性特点, 有可能制成铁磁涂料, 在亚分子水平上形成均质磁性膜, 具有磁容量高, 磁耗比小, 易于复合成型的特点。开发优异性能的分子铁磁体, 必将在军工、电子、信息等领域引发一些重大的技术革新[6~7]。

本文应用2-R-4, 4, 5, 5-四甲基咪唑啉-3-氧化-1-氧基自由基与锌的金属无机盐作用, 制备了一种金属-自由基配合物{Zn[N (CN) 2]2 (NITpPy) 2 (H2O) 2}, 并通过元素分析、X-射线单晶衍射、红外光谱、ESR谱等分析方法对这种配合物进行了表征和性质的研究。

1 氮氧自由基

稳定的氮氧自由基作为组装分子基铁磁体的有效构件, 由于其在组成、结构及组装方式等方面具有多样性, 已成为当前材料化学家和物理学家研究的热点。氮氧自由基除了能作为金属的有机配体形成配合物外, 在很多情况下, 氮氧自由基本身还可作为桥联配体直接和金属配位。

在金属-自由基途径合成分子铁磁体中, 所利用的自由基配体主要是具有共轭结构的五员环, 即Ullman自由基[8], 其表达式NITR为2-R-4, 4, 5, 5-四甲基咪唑啉-3-氧化-1-氧基自由基, 具有如图1所示的结构。

在此类自由基中, 一个成单电子平均分配于处在共轭状态的两个N-O基团上。由于NITR有两个可配位的N-O基团, 并且又处于共轭状态, 因此NITR可传导磁性, 有望在与金属离子形成一维及多维结构时产生磁交换作用。同时, 连在双键上的R基团的电子效应和立体效应能调节自由基配体与金属离子的配位能力。

2 Zn-NITpPy自由基配合物

2.1{Zn[N (CN) 2]2 (NITpPy) 2 (H2O) 2}配合物的合成

室温下, 将0.0 4 3 9 g (0.2 m m o l) Z n (C H3C O O) 2·H2O和0.0 4 6 8 g (0.2 m m o l) NITpPy搅拌下溶于10mL甲醇-水 (1∶1) 中, 然后加入0.0089g (0.1mmol) Na[N (CN) 2], 搅拌1小时, 过滤得深蓝色溶液, 滤液在室温下缓慢挥发4周, 得到适合X-射线分析的蓝绿色晶体。

2.2 配合物的元素分析及红外表征

元素分析结果 (%) :{Zn[N (CN) 2]2 (NITpPy) 2 (H2O) 2}:C∶47.69 (47.86) ;H∶5.04 (5.13) ;N∶23.78 (23.93) ;括号内为理论值。

红外光谱中, 在2150cm-1附近有强的吸收峰, 指派为C≡N的振动吸收。在1370cm-1附近是自由基NO基团的特征吸收, 在3420cm-1附近是OH的吸收峰。

2.3 配合物的ESR谱

室温下配合物{Zn[N (CN) 2]2 (NITpPy) 2 (H2O) 2}在甲醇溶液中的ESR谱为典型的自由基的不对称五重峰, 峰强度比为1∶2∶3∶2∶1, 如图2所示。

图2中的五重峰是自由基中单电子受咪唑环的两个氮核偶合引起的超精细分裂, 理论拟合得到g=2.0023, A=7.5G。

在ESR谱中未观察到△Ms=±2禁阻跃迁的半场线, 说明配合物分子内自由基之间基本没有磁相互作用。

2.4 配合物的结构测定和描述

选取大小合适的蓝紫色晶体在用BR UKER SMART 1000型X射线衍射仪进行结构测试。采用石墨单色化的Mo/Kα (=0.71073) 射线为入射辐射, 以-2扫描方式, 从衍射区范围内收集衍射点。将衍射数据SAINT还原, 然后做SADABS吸收校正可得独立衍射点。晶体结构由直接法用SHELXS-97和SHELXL-97程序包解出[9~10]。

配合物{Zn[N (CN) 2]2 (NITpPy) 2 (H2O) 2}属于三斜晶系, P1空间群。配合物中含有两个NITpPy自由基, 两个[N (CN) 2]-1, 两个水分子。Zn (II) 配位数为六, 两个自由基通过吡啶环上的N与金属离子配位, 两个[N (CN) 2]-1通过CN上的N与Zn (II) 配位。

Zn (II) 与吡啶环中N的键长Zn (1) -N (1) :2.1624 (16) , 与[N (CN) 2]-1中N的键长为Zn (1) -N (7) :2.1398 (18) 。Zn (1) -O (3) 键长为2.1088 (14) 。配合物是以Zn (II) 为对称中心的中心对称结构。 (如图3)

配合物[N (CN) 2]2 (NITpPy) 2 (H2O) 2}的晶体堆积图如图4所示, 从堆积图可以看出, 配合物{Zn[N (CN) 2]2 (NITpPy) 2 (H2O) 2}分子间是通过水分子和[N (CN) 2]-1形成的氢键交叉连接, 形成氢键的两个原子N、O间距离为。

3 结论

本文利用NITpPy自由基与过渡金属 (Zn) 合成了一种新的配合物{Zn[N (CN) 2]2 (NITpPy) 2 (H2O) 2}, 用元素分析、晶体衍射、红外光谱、ESR谱进行了表征。自由基中单电子受咪唑环的两个氮核偶合引起的超精细分裂, 理论拟合得到g=2.0023, A=7.5G。在ESR谱中未观察到△Ms=±2禁阻跃迁的半场线, 说明配合物分子内自由基之间是反铁磁相互作用。

摘要：本文以一个NITR型氮氧自由基 (NITR=2-R-4, 4, 5, 5-四甲基咪唑啉-3-氧化-1-氧基自由基, R=4-吡啶基 (NITpPy) ) 为配体, 与金属无机盐反应, 合成了一个自由基与抗磁金属离子Zn (II) 的配合物{Zn[N (CN) 2]2 (NITpPy) 2 (H2O) 2}。通过元素分析、单晶衍射、红外光谱、ESR谱对这种配合物进行了表征和性质的研究, 结果表明该配合物分子内自由基之间是反铁磁性相互作用。

关键词：自由基,铁磁性,ESR

参考文献

[1]Li DJ, Wang SP, Liao DZ J.Mole.Stru.2004, 698 (1～3) :103.

[2]C.Lescop, D.Luneau, P.Rey, Inorg.Chem.2002, 41, 3375.

[3]程鹏, 廖代正.化学通报, 1994, 2:9.

[4]赵琦华.全国第六届无机化学学术会议论文集, 2003, 111.

[5]J.S.Miller, A.J.Epstein, Angew.Chem.Int.E d.E n gl.1994, 33:385.

[6]A.Caneschi, D.Gatteschi, R.Sessoli, Acc.Chem.Res.1989, 22:392.

[7]A.Caneschi, D.Gatteschi, P.Rey, Prog.Inorg.C hem.1991, 39:331.

[8]E.F.Ullma n, J.H.Osi ec kly, et al., J.Am.Chem.Soc.1972, 94:7049.

[9]G.M.Sheldrick, SHELXS-97, Program for X-ray Crystal Structure Solution, 1997.

[10]G.M.Sheldrick, SHELXL-97, Program for X-ray Crystal Structure Refinement, G ttingen University, Germany, 1997.

2自由度篇2

伴随美图秀秀2.5.2新版的发布，软件的诸多功能也进行了不小的优化和更新。其中，美图秀秀自2.2.1版就推出的“自由拼图”功能，在此次新版更新中对功能界面作了进一步的优化，用来拼合全景图或制作全版大头贴，会显得更加的简单方便。

包含功能：批量添加图片、自带/自定义拼图背景、图片自适应、随意排版、直接设置成桌面背景等。

特色说明：一键即成方便操作、效果绚丽且自定义功能强大、可快捷导出为多种类型。

基本流程：以电脑里的美女照片拼图为例，大致步骤如下：

STEP1：先打开美图秀秀软件导入一张照片，点击主菜单中的“拼图”进入“自由拼图”选项。如图1所示：

图1 选择自由拼图功能进入

STEP2：直接点击“添加照片”，批量导入其他照片，如图2所示。把需要的照片添加完之后，照片会自动缩放到合适的大小，可随机排版或自定义位置。

图2 批量导入照片

STEP3：拼图完成后，可再进行“背景设置”。这里可直接选用推荐或自定义的画布尺寸，用于将自由拼图后的照片直接做成电脑桌面;既可以选纯色背景，也可以用软件提供的各类背景素材，效果都不错。如图3所示。

图3 完成照片拼合

友情提醒：在自由组合照片时，可以根据应用需要作多方面的操作。比如：

* 自由拼图时，所有添进来的照片都可以调节透明度;

* 编辑界面上方的“全选照片”按钮则可非常方便的拖动全部照片;

* 界面右方不断更新的丰富背景素材，单击即可应用到图片中;

* 界面下方的导出按钮则提供了保存到硬盘、应用到桌面和直接发送给QQ好友等方式，非常方便。

图4 多项细节操作选项

STEP4：图片导出。自由拼图后生成的图片，可以JPG、BMP和PNG三种格式保存，如图5所示;也可以直接将它作为桌面背景使用。

图5 照片导出

看看经过美图秀秀简单自由拼图处理后的图片，很有诗意的一组拼图。

图6 效果展示

整体评价：美图秀秀的“自由拼图”整体特色就是简单好用，细节方面则体现着更为人性化的一面，

比如，批量导入源图后可以通过“随机排版”按钮来生成一些意想不到的拼图组合、多张源图可以批量移动位置、做好的效果图可以快速应用到其他环境等。具体功能设置方面比较完备，操作过程中对系统资源占用也很低，完全傻瓜化的操作更适合大众人群，体验更完善。

二、可牛影像自由拼贴

可牛影像的拼图功能，软件称其为“自由拼贴”。通过查询得知可牛影像的拼图功能要晚于美图秀秀发布，二者功能操作流程上稍有不同，创新是拼贴后的图片可直接保存到网络相册等。

包含功能：批量添加图片、自带/自定义拼图背景、多种图片格式保存等。

特色说明：软件反应迅速、源图效果添加很方便。

基本流程：同样用上面的一组照片为例，大致步骤如下：

STEP1：导入一张源图后再单击“自由拼贴”按钮进入，如图7所示。但在导入图片之前是看不到左下角这些编辑功能的，因此对于初上手的用户来说会显得无所是从，不是很人性化。

图7 单击“自由拼贴”按钮进入

STEP2：在如图8所示编辑界面下，可以发现可牛的部分功能设置和美图秀秀类似，批量导入源图、自定义背景图片、素材透明度调节等。不过导入的图片不能实现自适应，会堆叠在一起，此外比较有特色的就是对源图的效果处理，可添加不同特效进来。

图8 添加照片及简单排版

同样可以更换背景，但小编觉得操作按钮不是很醒目，体验不是特别好，操作示意如图9所示。

图9 背景更换操作

STEP3：可牛影像仅提供了保存功能，即保存到本地和网络相册，未提供像美图秀秀那样的设置为桌面背景的功能，实用性方面还有待提高。当然，可牛影像在保存时支持更多的图片格式以及对保存画质的调节，还是比较有特色。

整体评价：可牛影像的自由拼贴功能，相比美图秀秀来说功能大致类似，图片效果处理方面有自己的特色;不过其实用性以及操作的方便性上还有待提高，毕竟此功能才发布不久，还有许多需要完善的地方，不像美图秀秀那样不管是功能设置还是处理效果，都已相当成熟和完美。

三、对比总结

通过以上对两款软件自由拼图功能的试用，其实不难发现两款做图软件都存在各自特色，比如美图秀秀强大而又方便的操作流程、可牛影像对源图的效果处理等。

但从需求的实现效果及应用的范围来看，美图秀秀显得更为理想一些，因为美图秀秀还有另一个超级简单的照片拼接功能，用来辅助操作自由拼图或是单独使用，都能在不压缩图片、不变形的情况下，非常快速的完成我们的各种拼图需要。最后再列表说明此两款软件在自由拼图方面的性能对比，如图10所示：

2自由度篇3

“有多少七年前对着一台破电脑喊着秒篮板和传球的大孩子，现在已经变成了父亲。”那时的篮球游戏没有特别华丽的技能、没有复杂的能力值、甚至画面效果与现在的游戏大作相比都略显粗糙，但是超爽的操作手感加上几个简单的扣篮、进球就能激动我们的灵魂。《自由篮球》继承了前作一名玩家只能控制一个角色的特色，强调与队友的配合，突出互助合作的精神。开发商JCE为游戏中的人物角色进行了精心设计，不论是金属的配饰还是爆炸的黑人发型、纹身甚至到角色T恤上的图案，一股纯正的嘻哈风格扑面而来。它的出现，不知又会唤起了多少老男孩心中尘封已久的回忆。

向经典街机致敬竞技级的操作手感

很多红白机时代的玩家，仍然记得当年魂斗罗中的上上下下左右左右加上BABA的秘籍，还是怀念拳皇、侍魂系列中下下右加A键的那些波动拳招数，那些让摇杆键盘作响的操作手感无法替代。《自由篮球》在继承前作FreeStyle经典玩法的同时，从技能操作上向红白机时代的经典致敬，融入了格斗游戏的搓招技术。W加上、右，加右，左加下，然后再是D加右上，玩家连续、节奏的输入这些按键才能施展出例如“背打转身后撤”技能，让角色在背打对手时向先一边虚晃突破，然后后撤拉开空间再转身上篮或跳投，形成一系列梦幻脚步般的花式进攻。如此格斗游戏一般的搓招手感，绝对会让老玩家感动落泪，梦回街机时代。

冠军乐团跨界助阵嘻哈旋风舍我其谁

街球是一项十分讲究身体律动和节奏感的自由竞技运动，这项从黑人社区文化中起源的街头运动，正是把黑人灵魂深处的乐感融汇到篮球技巧中，从而发展出自由狂野的全新竞技风格。没有音乐的街球是苍白无力的，《自由篮球》与知名嘻哈冠军乐团跨界合作，全新打造了精彩的游戏配乐。玩家在游戏中，能够随着Hip-hop音乐的迷幻律动和节奏控球晃倒对手；也能跟随FUNK乐的反拍和骤停在变化节奏中突破对手；或在狂野的电子舞曲伴随下，尽情飞跃扣篮、盖帽封杀；内线球员在硬摇滚的和铉中并发强烈的身体对抗；在迷幻迪斯科的音乐中出其不意的传球、抢断，HOLD住全场。

30秒入门绝不坑爹快速体验篮球激情

2自由度篇4

石决明同其他贝壳类物质一样,含有大量的碳酸钙、多种微量元素[4,5]和蛋白质成分等有机物。目前,对石决明的研究多集中在其成分、结构及两者的相关性方面,而对具有生物活性的药效成分的研究却鲜有报道。抗氧化作用是防治多种疾病的重要药效机制之一。本文采用生化分离方法对石决明成分进行分离,并通过对各成分体外清除DPPH自由基活性的研究,发现石决明含有多种抗氧化活性成分,为阐释石决明药理学作用机制提供了依据。

1 仪器与试药

1.1 仪器和设备

TP-114电子天平(美国Sartorius Denver公司),D8C真空泵(德国Ernst Leybold公司),旋转常温浓缩仪(日本EYELA公司),Primo R台式冷冻离心机(美国Thermo Scientific公司),蛋白电泳仪(美国GE公司),离子交换层析系统(日本岛津公司),Aquapro超纯水机(重庆颐洋企业发展有限公司),UV-1600紫外分光光度计(上海美谱达仪器有限公司)。

1.2 材料和试剂

闽产杂色鲍(haliotis diversicolor reeve)(来自福建谊来鲍鱼制品有限公司),1,1-二苯基-2-三硝基苯肼[1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical-2,2-diphenyl-1-(2,4,6-trinitrophenyl)hydrazyl,DPPH](由Alfa Aesar公司提供),羧甲基葡聚糖凝胶C-25(CM-Sephadex C-25)(美国General Electric公司生产),蛋白Marker(美国Fermentas公司生产),其余试剂均为国产分析纯。

2 方法与结果

2.1 样品处理

将杂色鲍贝壳剥离后用去离子水清洗干净,常温鼓风干燥至恒重,用粉碎机把鲍鱼壳粉碎成200目以上的粉末,称取200 g,加入5%稀酸溶液500 ml,4℃搅拌至没有气泡产生,用稀碱溶液调节pH值至7.0,过滤,取滤液,低温高速离心15 min,取上清液,低压浓缩蒸发至50 ml,低温透析24 h,透析液4℃冰箱保存备用。

2.2 离子交换色谱分析

用CM-Sephadex C-25离子交换色谱系统分离“2.1”项下制备的石决明提取液,洗脱条件为:0~1.0 mol/L溶解在20 mmol/L PBS(pH 8.0)缓冲液中的NaCl溶液线性梯度洗脱IEC上样层析柱,流速为1.0 ml/min,紫外吸收波长为280 nm光密度(OD280 nm)检测,自动收集器每管3 ml收集洗脱液,24 h低温透析,4℃保存备用。共制备60管。

2.3 蛋白成分检测

参考文献[6]的方法,SDS-聚丙烯酰胺凝胶(SDS-PAGE)电泳分析“2.2”项下序号为18、20、25、34、38、45收集管的蛋白组分(依据“2.2”项下各管OD280 nm值,OD280 nm值较大者入选),空白对照用去离子水代替IEC分离样品,浓度为12%聚丙烯酰胺凝胶作为分离胶,考马斯亮蓝R-250溶液染色。

2.4 DPPH·清除活性分析

参考文献[7]的方法,对“2.2”项下各管收集物的DPPH自由基清除能力进行检测,反应体系包括:0.5 mg/ml样品溶液0.2 ml,2.0×10-4 mol/L DPPH溶液2.0 ml,加超纯水至反应总体积为4 ml。37℃水浴条件下避光反应30 min,空白实验以等体积无水乙醇代替DPPH溶液,对照以等体积去离子水代替样品溶液,检测波长为517 nm。DPPH·清除率计算依据公式:

其中:Ax为加入样品的吸光度;Axo为样品的吸光度;Ao为未加样品的吸光度。

2.5 石决明样品处理及IEC色谱分析

石决明溶解于稀酸溶液,可观察到溶液变为黄褐色,除去不溶性物质后,经过离子交换层析,在280 nm处测定各管收集液光密度值,得到双峰洗脱曲线,第一个峰(对应第25管)洗脱时间长,峰型为不对称宽峰,推测该峰包含多种成分。第二个峰(对应第38管)洗脱时间短,峰型为尖峰,第38管分离液OD280 nm为1.875,位于峰尖位置,可能是一种组成比较简单的组分。见图1。

2.6 蛋白成分分析

SDS-PAGE电泳结果表明,与色谱峰相对应的第25和第38管溶液均显示出明显蛋白条带,而其余收集组分对应的条带明显减弱,第45管与对照组都没有显示出明显条带,所有蛋白条带均集中在18.4~25.0 kDa分子量标准Marker蛋白条带之间,说明经过IEC分离得到主要蛋白组分的分子量在18.4~25.0 kDa之间,与Michenfelder[8]从红鲍(haliotis rufescens)贝壳中获得的矿化连接蛋白AP24分子量相近。见图2。

2.7 DPPH自由基清除能力测定

清除DPPH自由基活性测试结果表明,石决明溶液经过IEC色谱分离后的第18、38、55管以后各分离样品均具有较高DPPH自由基清除能力,第60管以后样品的DPPH自由基清除率能达到45%以上。第38管样品在280 nm处有最大吸收,而且蛋白电泳条带明显,说明石决明可能含有具有抗氧化活性的蛋白组分。见图3。

3 讨论

石决明是临床常用的中药之一,由角质层、棱柱层和珍珠层组成,其有机组分主要存在于珍珠层。贝壳珍珠层与珍珠成分非常相似,而后者水提液能显著提高小鼠体内过氧化物歧化酶活性,降低过氧化产物水平[9,10]。有文献报道,珍珠层成分具有很高的活性氧自由基清除活性[11],与本研究结论相近,推测贝壳珍珠层与珍珠具有相似的活性氧自由基清除活性成分,可以作为昂贵药用珍珠的理想替代品,具有广阔的应用前景。

2自由度篇5

1.金融不只是一组经济工具，它也是一种思维方式、分析框架，它背后的逻辑给我们提供了一种看待人类社会和历史的全新视角。如果以金融的逻辑作为一副眼镜，去看待社会和个人、历史和现状。你会发现其实各个社会、种族、民族都是相通的，相同为主，相异为次。

2.在没有金融市场的传统农业社会，当老百姓大众面临灾荒风险事件冲击时，更可能发生的是他们被迫变卖妻女，因为妻女可能是他们手头仅有的具有一定流动性、能够变现的资产，除此之外可能难有其他活路。这也是人类许多社会都曾经有卖妻习俗的原因。3.长期而言，金融发展程度越高的国家，其收入不平等系数就越低；一般是随着金融市场的发展，收入不平等程度会逐渐降低。

4.以银行为主的金融体系不仅使资源配置效率过低、不利于创业创新，而且使收入分配恶化，不利于拉平社会各阶层的收入机会、创业机会。过度依赖银行的金融体系从本质上偏袒富人、贵族和已经成功的企业。

5.考虑到中国股民毕竟不到一亿，有股票投资的家庭不到四分之一，制造股市繁荣的结果只是让部分人更富，让多数人更穷，收入和财富差距进一步恶化。尤其是在社会流动性非常充分、银行惜贷、实体企业不一定想多借多贷的情况下，继续通过降息降准增加流动性，只会让股市泡沫更大，拉大财富差距。而且这样人为刺激股市，连实体企业也不想专注主业，也把越来越多的资金投向股市，因为在这种人为安排的“慢牛”下，似乎股市的回报高于任何实体行业的投资，由此导致整个社会的资源配置结构被严重扭曲，包括人力资本过多的往炒股上转移，扭曲社会的激励架构，拖垮社会的长期创新力。6.对金融的过多政策干预会扭曲资源配置，逆转经济结构调整，造成更多的机会不平等和财富差距。我们要纠正以前的错觉，就是觉得“政府不干预的金融只对富人有利，政府干预就是为普通人而为”。现实恰恰相反。

7.之所以“实体经济为主，金融经济为辅”的观点大有市场，从本质上看来是因为人们还没有走出短缺经济、农耕经济的思维。对于总处于温饱边缘、物质总是短缺的农耕社会来说，所有经济活动的价值都围绕填饱肚子的需求来定义：能直接生产东西填饱肚子的活动才有价值，二不能生产“物”的虚拟经济活动，没有价值。

8.从长远来看你，市场经济的发展除了让GDP增长更快、使资源更有效使用之外，更重要的、更根本的贡献是，市场经济把个人从工具中解放出来，让个人更有权利和尊严。9.“花别人的钱不心疼，花自己的钱才心疼”是委托代理问题出现并存在的基本人性条件。如果说本次金融危机或者任何经济危机都源自委托代理链条所必然带来的利益扭曲的话，由政府代替市场不可能消灭金融危机和经济危机，因为政府权力体系所包含的委托代理链条自身的问题，比市场主体即公司的委托代理问题，有过之无不及。

10.当人际交易不是通过市场而是以人格化形式发生时，人就成了工具，人的价值由其工具价值决定。

11.如果离开市场经济。不管你是靠儒家“三纲五常”体系，还是靠计划经济、国有经济，还是以宗教教会为基础的安全保障体系，都要求你牺牲个人、让出你的自由空间，或是服从政治领导，或是服从经济领导，或是服从于“三纲五常”下的家族权威，这些都通向个人不自由之路。相对而言，市场经济最核心的原则是个人自由选择。

2自由度篇6

自由流电泳[1,2,3], 是20世纪五六十年代提出的一种半制备型分离技术[4,5], 因其分离条件温和、分离模式多样、连续分离以及无固体支持介质等特点, 得到人们广泛关注。

计算机模拟方法已经逐步成为与理论研究平行的一种方法。通过软件加入模拟所需要的各种物理场, 再通过求解一定的方程公式, 可以得到稳定状态下芯片各处的速度, 温度, 浓度等, 这种模拟的方法可以对芯片的性能做出预测, 且这种预测也比较可靠。

1 模型的建立

μ-FFE[6]芯片由分离室, 电离槽及辅助部件组成。模拟所用到的软件是COMSOL3.5A, 它最突出的特点是同时处理相互影响, 相互耦合的多物理场的问题。

1.1 模拟过程中用到的物理场

本设计主要用到了3个物理场:微机电系统模块中微流的不可压缩, 微机电系统模块中静电的传导介质, 化学工程模块中质量传输的对流与扩散。

1.2 模拟中的重要公式

在不可压缩流体中, 流体的流入量与流出量相等, 所以溶液的密度保持恒定, 介电常数以及导电率等参数保持不变, 为芯片内部环境的稳定提供依据。

(1) 微机电模块中选择微流中的传导介质DC:

式中, d是厚度, σ为导电率, Je为外部电流密度, Qi为电流源。

(2) 化学工程模块中质量传输中的对流与扩散

用传输扩散方程描述流体中溶解物质的浓度:

式中, c为浓度;D为扩散系数;R为反应率;u为流动速度。因为浓度不影响反应过程, 所以R=0。

1.3 初始边界条件与物理场求解域的设定

由于本设计研究的是芯片稳态时的各项参数, 故假设芯片中缓冲液和样品溶液流速相等并已达到稳定状态。边界条件具体的设定见表1。

为了方便研究, 在参考已有结论的基础上, 合理设置一下求解域参数。其中, 芯片中缓冲液以纯水作为参考, 并且不考虑焦耳热对分离扩散产生的影响。其中不可压缩ρ=103kg/m3, η=8.01*10-3Pa·s, 传导介质σ=3.8*10-5S/m, d=100μm, 对流与扩散D=10-6m2/s。

2 初步模拟结果

电场、速度场对分离的影响:电场强度从下边界到上边界逐渐降低, 并且在分离区域均匀分布。带正电荷的粒子从左边中部假设在压力泵的作用下注入芯片分离区, 将会在电场的作用下往上发生偏转所以带正电荷的铅离子将会往上偏转。带正电荷的粒子在芯片中的运行轨迹初步模拟如图1所示往上发生偏转, 与理论相符合。同理带负电荷的粒子会向下偏转。

利用单一变量法, 分别对影响粒子运行轨迹的参数外加电场大小和进液流速进行调试仿真。在粒子质量不变、液体浓度恒定、进液速度恒定的前提下, 对电场强度进行调试, 其中进液速度为0.08ml/min, 芯片厚度为1mm时, 转化为流体线速度为7.292*10-5m/s。

当外加电场强度为110V时铅离子运行轨迹如图1。

粒子出口处速度及位置的详细参数为:

当U=110V时, Pb2+值:9.956267e-5[m/s],

表达式:U-mmglf, 位置: (0.039915, 0.002245)

当铅离子到达出液口时, 铅离子的偏转值0.002245m并且铅离子的流速9.956e-5m/s。由于伯努利效应靠近芯片边缘流速反而更小, 符合理论分析。对出口处粒子定位, 其中铅离子y值参数0.002558∈ (0.0024, 0.0032) m进入收集区。加大外加电场大小可以使粒子偏转角度加大达到收集区 (0.0024, 0.0032) m此时减小进液流速也可以达到相同的效果。此时铅离子流速9.739e-5m/s。此时铅离子已经能到达收集区调整电压大小继续进行仿真调试。

3 结论

(1) 通过COMSOL3.5a软件, 建立速度、浓度、电场三个物理场对芯片中Pb2+离子分离情况进行仿真模拟, 选择出在重金属离子混合液中Pb2+离子的较优分离参数。这种模拟的方法可以对芯片的性能做出预测, 且这种预测也比较可靠, 不仅可以补充实验数据的不足, 而且还可用来检验理论解析解的有效性。这种理论模拟还可以为实验指明方向, 避免走弯路, 减少实验所耗时间及实验所需费用。

(2) 本论文通过对铅离子在自由流电泳中运动轨迹的仿真以及最终得到的运动轨迹参数可以为今后工业废水中的重金属离子分离起到借鉴作用。

参考文献

[1]丁慧.自由流电泳芯片研究进展[J].化学通报, 2010-05-10 (9) .

[2]KohlheyerD, Eijkel J C T, van den Berg A, et a.lElectrophoresis, 2008, 29 (5) :977.

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[5]Wen J, W ilker E W, Yaffe M B, et a.l Anal Chem, 2010, 82 (4) :1253.

2自由度篇7

氧化应激在糖尿病的发病机制中有着重要影响,细胞和动物试验表明: 氧化应激可能在2型糖尿病(T2DM)患者β细胞功能不全和胰岛素抵抗中起主要破坏作用,氧化应激能减少胰岛素的合成及分泌,使胰岛素基因转录因子PDX-1和Maf A的表达和(或)激活减少[1],并与胰岛素抵抗的发展有因果关系[2]。大量的证据表明,高血糖与氧化应激有关[3]。糖尿病患者自由基增多,可以对胰岛β细胞的正常功能造成损伤[4],使用抗氧化剂或者使抗氧化酶高表达来控制氧化应激可以恢复β细胞功能[5]。本研究涉及的氧化应激指标包括一氧化氮(NO)、超氧化物歧化酶(SOD)、8-异前列腺素(8-iso-PGF2a)、丙二醛(MDA)、同型半胱氨酸 (Hcy),其中NO、SOD具有抗氧化作用 , 而8-iso-PGF2a、MDA、Hcy是氧化应激代谢的终产物, 可以对血管及组织器官造成损伤[6,7]。本研究旨在观察对比两种降糖方案对老年T2DM患者体内氧化应激的影响,进而选择最佳的降糖方案。

1 资料与方法

1.1一般资料

选取2014年3~7月于山东省潍坊市人民医院(以下简称“我院”)保健科及内分泌科门诊及住院且符合纳入标准的老年T2DM患者120例(治疗组),年龄均大于60岁,其中男78例,女42例。采用完全随机设计试验,分为两组:甘精胰岛素联合拜糖平组(A组)、瑞格列奈联合拜糖平组(B组),每组60例。对照组选取我院查体中心体检健康者20名。入选标准:符合2014年美国糖尿病学会(ADA)糖尿病诊断标准,糖化血红蛋白(Hb A1c)在7%-12%。排除标准:伴有糖尿病的各种急(如高渗状态、糖尿病酮症酸中毒)慢性(心脑肾等靶器官损害 )并发症 ,严重的应激状态 (严重感染、心脑血管事件、创伤、手术等)。

1.2 治疗方法

患者入院后当日或次日清晨抽空腹血离心冷冻后待检,门诊患者抽空腹血后随访6周,随后即对患者进行降糖治疗,血糖达标标准:FPG维持在5~7 mmo L/L、2 h PG在7~10 mmo L/L。拜糖平是由德国拜耳公司生产,口服剂量为50~100 mg;瑞格列奈片(诺和龙)剂量为1 mg,于餐前15 min服用。甘精胰岛素(来得时)按照0.2 U/(kg·d)起始,根据血糖值调整胰岛素及口服降糖药的用量治疗组与对照组。治疗期间使患者坚持饮食及运动治疗,尽量避免使用能够影响自由基代谢的药物。6周后再次抽血,离心冷冻待查。

1.3 检查方法

1.3.1一般检查均测量两组研究对象的身高、体重、血压、心率等指标,门诊及住院患者均于就诊或住院当天常规测量,并计算体重指数。血糖测定使用德国罗氏血糖仪,Hb A1c使用亲和层析微柱法测定。

1.3.2氧自由基测定抽取空腹血,离心后低温冷冻保存(于2014年7月22日进行统一检测)。SOD采用比色法测定,NO采用硝酸还原酶法,MDA、8-iso-PGF2a采用酶联免疫分析(ELISA)法,试剂盒由北京索莱宝科技有限公司提供。血清同型半胱氨酸使用荧光偏振免疫分析法,全自动免疫发光分析仪及试剂盒由美国雅培公司提供,所有操作均按说明书进行。

1.4 统计学方法

使用SPSS 17.0统计软件进行统计学分析, 计量资料采用均数±标准差(x±s)表示,组间比较采用两独立样本t检验。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 治疗组与对照组一般项目比较

两组年龄、身高、体重、体重指数、心率、血压等指标间的差异无统计学意义(P > 0.05),见表1。

2.2 治疗组与对照组治疗前各项指标比较

治疗期间为避免低血糖事件的发生,血糖控制在正常值的高限,甚至稍高于正常值,故所有入选患者均未发生低血糖。统计结果显示:治疗组患者未采用该治疗方案时的血清MDA、8-iso-PGF2a、Hcy、空腹血糖(FPG)、餐后2 h血糖(2 h PG)及Hb A1c较对照组高,而血清SOD、NO较对照组低,差异有统计学意义(P < 0.05),见表2。

2.3 A、B 组治疗前后差值的治疗效果比较

经两种方案治疗6周后再观察比较各项指标间的差异,结果显示:A组的8-iso-PGF2a、MDA、Hcy较B组下降幅度大 ,A组的SOD、NO较B组升高幅度大,差异有统计学意义(P < 0.05)。而A、B组的FPG及2 h PG下降幅度差异无统计学意义(P > 0.05),见表3。

3 讨论

甘精胰岛素是长效胰岛素类似物,皮下注射能形成微细沉积物,可持续释放少量甘精胰岛素,从而产生得到预期可预见的、有长效作用的、平稳、无峰值的血药浓度,作用维持超过20 h,可以为患者提供基础胰岛素,将血糖基线整体拉低。拜糖平(阿卡波糖)是临床上常用的α-葡萄糖苷酶抑制剂, 可以抑制小肠黏膜刷妆缘的α-葡萄糖苷酶, 从而延缓碳水化合物的吸收,可以降低餐后高血糖。诺和龙(瑞格列奈)为非磺酰脲类促胰岛素分泌剂,与胰岛β细胞膜外依赖ATP的钾离子通道上的36KDA蛋白特异性结合 ,使钾通道关闭,β细胞去极化, 钙通道开放, 钙离子内流,促进胰岛素分泌,其作用快于磺酰脲类,是一类快速作用的胰岛素促泌剂,主要通过刺激胰岛素的早时相分泌而降低餐后血糖,具有吸收快、起效快和作用时间短的特点,主要降低餐后血糖,对空腹血糖也有一定降糖效果。

注:1 mm Hg = 0.133 kPa

注:8-iso-PGF2a:8-异前列腺素;MDA:丙二醛;SOD:超氧化物歧化酶;Hcy:同型半胱氨酸;NO:一氧化氮;FPG:空腹血糖;2 h PG:餐后 2 h 血糖;Hb A1c:糖化血红蛋白

注:8-iso-PGF2a:8-异前列腺素;MDA:丙二醛;SOD:超氧化物歧化酶;Hcy:同型半胱氨酸;NO:一氧化氮;FPG:空腹血糖;2 h PG:餐后 2 h 血糖

自由基增多很可能在糖尿病的发生发展中起重要作用,原因在于:1自由基可导致胶原等蛋白分子间的交联,使其沉积在毛细血管的基底膜。毛细血管基底膜磷脂的脂质过氧化可导致通透性增加,使血浆蛋白易于通过内皮细胞而沉积于基底膜,导致毛细血管基底膜肥厚。2脂质过氧化抑制抗凝血酶Ⅲ的活性,与糖尿病时高凝状态有关。3自由基促进血栓素A2(TXA2)的合成并使前列腺素 (PGI2)合成减少 ,PGI2/TXA2比值降低,血小板活性亢进。氧化应激诱发糖尿病的机制主要通过两条通路:1氧化应激通过破坏线粒体的结构,诱导细胞凋亡,激活核转录因子NF-κB信号通路引发细胞炎症反应,通过抑制胰十二指肠同源盒1(PDX-1)核质转移和抑制能量代谢减少胰岛素的合成和分泌, 从而破坏正常的胰岛β细胞功能。2通过干扰与胰岛素信号相关的生理活动(包括胰岛素受体及其底物磷酸化、磷脂酰肌醇-3激酶的激活、葡萄糖转运蛋白-4的转位以及细胞骨架的破坏)诱导胰岛素抵抗[8]。

该实验结果显示两种降糖方案都可以降低糖尿病患者的血糖,并且在降糖效果上没有明显差异。但是甘精胰岛素联合拜糖平的治疗方案在改善氧自由基代谢上优于诺和龙联合拜糖平治疗。Chen等[9]研究发现: 微小RNA-1的表达对于过氧化氢的刺激非常敏感(在过氧化氢的刺激下呈现异常高表达),在氧化应激存在的情况下, 胰岛素可以减少微小RNA-1的表达及其诱发的损伤。胰岛素能抑制炎症因子和氧化应激反应的产生[10]。胰岛素也可能通过抑制NADPH氧化酶的表达直接抑制脂质过氧化[11]。此外,胰岛素可以通过提高血中的抗氧化酶浓度来抑制氧化应激[12]。胰岛素类似物同样可以降低糖尿病患者体内的氧化应激,抑制氧自由基的形成,且该作用与血糖的下降无关[13]。甘精胰岛素可以使血清胰岛素样生长因子1(IGF-1)水平升高 ,大动脉中的8-iso-PGF水平明显下降[14]。所以,无论是胰岛素还是胰岛素类似物,都能减少氧自由基的形成。Ramalingam等[15]认为胰岛素的这种抗氧化作用涉及到Akt/Bcl-2通路, 也可能与PI3K/Akt通路有关[16]。而诺和龙作为一种非磺脲类胰岛素促泌剂,其主要作用是刺激胰岛β细胞分泌胰岛素来达到降糖作用, 对于老年人来说,β细胞功能减退,效果相对较差。尤其是高龄老年人(年龄>75岁),伴有全身各个器官功能减退,胰岛功能差,效果不理想。因此,补充外源性的胰岛素显得尤为重要,它不仅能够有效降低老年患者的高血糖,而且能够改善糖尿病患者体内的氧自由基代谢。甘精胰岛素可以起到给患者提供基础胰岛素的作用, 能有效降低空腹高血糖,并有一定的降低饭后高血糖的作用,降低患者体内整体高血糖水平。拜糖平主要通过抑制胃肠道中碳水化合物的吸收,削弱餐后血糖高峰,起到降低餐后血糖的作用。它与甘精胰岛素的结合,堪称降糖方案中的“黄金搭档”,可以有效地使患者血糖达标。最重要的是甘精胰岛素能改善患者体内的氧化应激,减少自由基对组织器官的损伤,延缓糖尿病及其并发症的进展,非常适合糖尿病早期患者使用。本研究尚有一定局限性,如没有对胰岛素如何改善糖尿病患者体内氧化应激状态的具体机制进行更深入研究,选取的样本量偏少,没有更长时间跟踪随访等,有待更大规模的临床试验进一步研究。

多自由度绘图黑板的设计篇8

黑板在传统意义上讲它是一个可以反复书写的平面, 板面坚硬, 主要用于教学。黑板从最早的用黑色涂料涂抹在木板、水泥等坚硬物体表面, 到九十年代的水磨玻璃, 现在的彩涂钢板, 复合材料板....见证了世界教育事业的一步步发展, 为人类传播知识, 普及教育, 立下了汗马功劳。

目前教学课堂所使用的黑板不能解决光照反射问题, 同时没有自带绘图工具, 不方便在黑板上绘图。空间可变换角度的多自由度绘图黑板涵盖市场上现有黑板的多种功能。不仅可以防止光照反射, 还自带绘图工具等。对提高教学质量具有重大意义, 对黑板类教具是一种大胆的创新。

空间可变换角度的多自由度绘图黑板方案的提出来自教学课堂, 所以通过教学课堂所学课程知识对其加以设计。通过机械原理、机械设计、机械制图等课程, 了解到通过铰链连接的多自由度原理, 来实现角度调节;通过滑块机构, 来实现平行、垂直移动。空间可变换角度的多自由度绘图黑板对现代教学课堂是一种革新。可以通过调节黑板的相对角度, 进而改变黑板的视觉效果, 使坐在教室旁侧的学生也能够看清楚黑板上的教学内容。通过增加两个滑块机构实现水平、垂直图形绘制, 可绘制黑板平面内任意直线。通过一中心定位销, 可实现旋转, 进而实现圆的绘制。当非绘图教学时, 可将各绘图工具移至黑板一侧。

1 多自由度绘图黑板的结构

空间可变换角度的多自由度绘图黑板, 主要由①黑板、②滑杆、③铰链连杆机构、④直尺、⑤带槽尺、⑥抱闸组成。结构如图1所示。

2 多自由度绘图黑板的工作原理

2.1 铰链连杆机构部分

空间可变换角度的多自由度绘图黑板的主要设计思想源于机械臂的设计原理。如图2所示, 采用四个铰链连杆机构来连接黑板和支架, 使得黑板可以相对于支架移动且使黑板和支架之间呈一定角度, 这样就解决光照反射的问题。

2.2 制动装置

为了控制黑板的位置, 需要加入制动装置, 通过制动四个铰链连杆机构中的一个就可以控制黑板的移动位置。采用电子抱闸的断电锁住, 通电松开的原理来控制部分连杆的制动, 连接方法如图3所示。

2.3 黑板绘图部分

在黑板上下两边缘固定安装两个导轨, 两个导轨里配装相对应的滑轮, 再用一根光杆作为滑杆连接在两个滑轮上。用一个滑块套装在光杆上, 滑块的另一端通过销钉与直尺1相连接, 直尺1另一端通过蝶形螺母与连接尺2相连接。这样的安装结构使得滑轮在导轨中自由滑动并且带动滑杆左右移动, 从而使滑块和直尺1、尺2也可以左右移动。直尺1绕着滑块转动使其黑板上画出不同角度的直线, 尺2可以绕着直尺1转动可在黑板上画圆。尺2上开有较长的粉笔槽, 可以实现不同半径的圆的绘制, 其结构如图4所示。

3 作品的创新点

(1) 作品运用铰链连杆低副机构连接黑板和支架, 实现黑板的空间移动和旋转。

(2) 作品通过导轨滑块机构带动绘图工具在黑板上移动, 使之实现利用黑板自带的绘图工具在黑板任意位置作图。

(3) 作品运用低功耗而又高效廉价的电磁抱闸来当作制动机制。

4 结束语

空间可变换角度的多自由度绘图黑板不仅解决了学生观看黑板的视觉难度, 而且提高了老师授课的教学强度;同时也为解决老师绘图教学, 携带绘图工具的麻烦和利用工具手动绘图的不准确性等问题, 给老师绘图教学带来极大地方便。这款教具的设计制作实用、简单, 总体造价便宜, 值得推广应用。

参考文献

[1]濮良贵, 纪名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社, 2006

[2]孙桓, 陈作模, 葛文杰.机械原理[M].北京:高等教育出版社, 2006

[3]何铭新, 钱可强.机械制图[M].北京:高等教育出版社, 2003

论生活陶艺的设计自由度篇9

一、制约设计的因素

生活陶艺是一个极大的矛盾结合体, 实用性与设计感是生活陶瓷的两大优势, 但与此同时, 生活陶艺的实用性也制约着设计的创新。

1. 对造型的制约

造型是体现一件物品定位的标准, 非规则性的造型通常给人以个性的感觉, 甚至打破常规, 实现造型的突破, 由此带来视觉冲击, 给大众带来审美的新鲜感。

但在兼并个性与实用的生活陶艺中, 造型与结构要紧密联系, 相互制约。结构是决定实用性的重要基础, 所以造型的变化也预示着使用功能的变化。在创作中, 在考虑到生活陶瓷的实用性, 而真正实现造型上的突破是很困难的。每一件不能真正投入到日常使用中的生活陶瓷也并不能称之为真正的生活陶艺, 也只能是称之为观赏性瓷器, 失去了一定的存在意义。

其实, 实用性的所体现出来的不仅仅是使用, 有时还要体现着一些更深层意义的精神思想, 也将“用”提升了一个档次, 让大众使用起来不觉不便。在快节奏的今天, 极少会有人为了一件奇特的物件而思考它是否具有对自己有用的实用性。实用性的缺失, 也是使得生活陶艺渐渐远离我们生活的重要原因。所以生活陶艺的实用性制约着造型设计。

2. 对装饰的制约

对陶瓷表面的纹理进行特殊处理叫做肌理处理。肌理形成有着不确定性的特点, 因其呈现的不同形态, 给人以至真至诚的视觉享受, 也使得陶瓷作品更具有亲和力与感染力。作为生活陶瓷, 为凸显其个性, 多会使用特殊的肌理纹来进行装饰, 从而得到大众亲睐, 但是, 也正因为更加追求艺术效果而是用不顾则规范的肌理, 则又与生活陶艺的实用性所冲突。

因为存在制约, 是的肌理在生活陶瓷中不能更充分的使用。有些夸张的肌理纹对生活陶瓷的使用带来困难。比如, 再不该有肌理纹的部位出现肌理纹;在器皿上使用过多肌理纹;吉利的粗糙程度不能适应日常生活的使用。

二、设计的自由度

1. 创造新思维

生活陶艺是从传统陶艺逐渐发展而来的, 演变成具有现代特色的一门陶文化。对于一门文化艺术而言, 创新性的思维是必不可少的, 创新的思维不仅仅是生活陶艺外貌的创新, 而是要有在不舍弃实用性的同时, 使得生活陶艺有它不断成长的市场。在生活陶艺中抒发陶艺工作者的智慧与情感, 积极地不仅为大众生活中有着重要影响, 还要丰富大众精神需求。

生活陶艺作为一门现代艺术, 制陶时除了保留应有的实用性也应该反映了这个时代的特色, 使其能够成为这个时代的标志。

2. 开辟新功能

一件物品是否具有使用功能是由人在尝试过后给予的判定。生活在变化, 人们对功能的要求也在变化。将功能作为造型创新的基础, 尝试创新, 发现新的陶艺创作世界。

从器皿“好”的定义来看, 可以分为功能好与造型好。功能好是指, 大众在使用器具的过程中不会应为感到不便;造型好是指, 因为不同的形式带来不同的观赏价值, 让大众觉得满足。要想在生活陶一中同时做到这两项, 可以尝试功能的创新或者造型的创新。在生活陶艺的造型设计中, 对功能进行新的开拓, 是促进结构和造型发展的核心。从生活陶艺的功能的入手, 生活陶艺造型设计的自由度也有所增加。新的功能带来新的造型, 新的造型带来新的感受, 这才是做两全其美的。

自然, 不是每一件既有审美价值的物品都可以用来使用, 因此, 不是每一次的结合都能得到好的反应。“好”的自由体现表现在物品本身流露出的情感与其制作技巧得到完美的结合, 摆脱更多的束缚, 并且将功能性表现出来, 这就会是一件最成功的生活陶艺。

3. 肌理的自由

不同的肌理体现出不同行的感觉, 带来的审美效果也不同。生活陶艺因其特殊的制作, 会留下一些不经意的印记。现在的陶艺制作者, 往往也进入了一个思想的怪圈, 抛弃原有的光滑表面的传统, 似乎越粗糙就越能表现出天然、质朴的感觉, 因此, 在制作时会刻意留下一些肌理, 这也使得器皿本身失去了一定的观赏价值。

其实, 无论光滑还是粗糙, 都是陶艺的表现手法, 它们也都是生活陶艺所要追求的。因此生活陶瓷不仅仅只依靠粗糙, 从肌理创新出发, 生活陶艺的设计也有很大的上升空间。

三、立足传统, 创新现在

生活陶艺作为传统发展到现在的产物, 应该更加能接受传统, 改善传统, 融入现在, 创新现在。

生活陶艺要立足社会, 长远发展, 并不是在于求得各个方面的新颖。也许标新立异的外表一开始是能够吸引大众目光, 但是久而久之, 当审美发生疲劳, 生活陶瓷又该如何发展?因此, 在进行设计时, 多少还是应该结合一些传统文化, 中国作为陶文化大国屹立了那么多年, 就说明历史的经验值得我们用来借鉴。结合历史, 融入现在, 这也才是生活陶瓷的长久发展的原动力。

结束语

历史的归属感, 文化的认同感, 艺术的传承, 生活陶艺其实有着能影响世界的感染力。但是由于其发发展发生了偏向, 导致生活陶艺的发展缓慢。真正意义上的生活陶瓷远比我们想象的要复杂, 这也需要我们的制陶工作者在自身领域不断摸索。艺术, 来自生活, 高于生活, 设计就更应该要融入生活, 而不仅仅是做一朵高傲屹立于悬崖的花, 它应该是自由盛放的。

参考文献

[1]徐艳丽.论生活陶艺的设计自由度[J].美与时代 (上) , 2012 (12) .

三自由度转台的设计与实现篇10

三自由度飞机飞行姿态模拟实验台是集机械技术、控制技术和传感器检测技术、计算机技术于一体的综合性测试设备。它作为一种空间运动机构是飞机进行动态性能测试的关键设备, 主要用于模拟飞机的运动姿态, 为飞机提供一个非常接近实际的模拟环境, 在模拟条件下对飞机的飞行姿态进行实验研究和性能考察, 在国防和民用中都有很高的应用价值。

本文基于MSP430控制核心设计了一种三自由度模拟实验台, 并完成了给定的任务要求。

1 体统总体方案

该系统主要由MSP430控制核心、电源管理模块、电机控制模块以及无线通信模块组成, 其结构框图如图1所示。

转台的实时位置由旋转编码器反馈送入微处理器进行处理。步进电机采用PID算法进行调节, 而直流无刷电机采用模糊控制算法。软件设计中实时采集编码器的反馈信息, 实现整个系统的闭环控制。

2 系统硬件设计

系统的硬件主要包括:主控电路、电源管理电路、电机驱动器和无线通信电路几部分, 其系统结构如图2所示。

2.1 MSP430主控电路

系统的核心控制采用TI公司的MSP430系列单片机MSP430F149, 其主要特点是高度的功能集成, 易于扩展, 内部集成看门狗定时器、且自带捕获/比较寄存器的16位定时器Timer_A和Timer_B支持PWM输出功能以及具有超低功耗等特点, 片上集成60 KB的FLASH存储器和2 KB的RAM同时提供256 B的信息FLASH, 64脚方形扁平封装。此单片机还可以串行在线编程, 无需外部编程电压。系统I/O口具体分配如下:P1口用于接收旋转编码器的反馈信号;P2口为中断口;P4用于驱动直流无刷电机的PWM信号输出;P5口用于驱动步进电机的方波信号输出;P6用于电机驱动器的控制信号输出。

2.2 电源管理电路

整个系统包含3.3 V, 5 V, 12 V, 24 V四个电压环境。其中, 3.3 V给单片机系统供电, 5 V给旋转编码器供电, 12 V直接由交直流变压器引出给驱动电路供电, 24 V直接由交直流变压器引出给电机供电。5 V由12 V通过HDW20-12S05电源模块得到, 如图3所示。3.3 V由5 V通过AMS1117芯片得到, 电路如图4所示。

2.3 电机驱动器

步进电机驱动器采用2605AD驱动器。2605AD为一款等角度恒力距细分型驱动器, 驱动电压DC 24～60 V, 适配电流在5.0 A以下、外径为57～86 mm的各种型号的二相混合式步进电机。该驱动器内部采用类似伺服控制原理的电路, 此电路可以使电机低速运行平稳, 几乎没有震动和噪音, 电机在高速时力矩大, 定位精度最高可达25 600步/转。

直流无刷电机采用控制驱动器, 该驱动器为闭环速度型控制器, 采用IGBT和MOS功率器, 利用直流无刷电机的霍尔信号进行倍频后进行闭环速度控制, 控制环节没有PID速度调节器, 系统控制稳定可靠, 尤其是在低速下总能达到最大转矩, 速度控制范围为150 r/s～额定转速。

2.4 无线通信电路

通过串口驱动电路中的RS 232电平转换芯片, 可以实现单片机和PC机之间的通信, 建立人-机对话活动的通道。桑锐公司生产的SRWF-1型无线通信模块工作性能稳定, 体积小便于安装。利用MAX3232芯片, 能够完成TTL电平和RS 232电平之间的转换, 实现通信模块与PC机进行串口通信。其电路原理图如图5所示。

3 控制策略

3.1 步进电机控制策略

常规PID控制器具有算法简单、稳定性好、可靠性高的特点, 价值设计容易、适应面宽, 是过程控制中应用最广泛的一类基本控制器。但在过程的启动、结束或大幅度增减设定时, 短时间内系统输出有很大的偏差, 会造成PID运算的积分积累, 致使控制量超过执行机构可能允许的最大动作范围对应的极限控制量, 引起系统较大的超调, 甚至引起系统较大的振荡, 这在生产中是绝对不允许的。积分分离控制室当被控制量与设定值偏差较大时, 取消积分作用;当被控量接近给定值时, 引入积分控制, 以便消除静差, 提高控制精度。根据三自由度转台的实际情况, 在积分分离PID控制算法的基础上进行算法的改进, 结合增量式PID控制算法进行电机的控制, 实验得到了很好的控制效果。

3.2 直流无刷电机控制策略

模糊PID控制器的原理是把输入PID调节器的偏差e和偏差变化率ec同时输入到模糊控制器中。图中的F控制器实际上是由三个分模糊控制器组成的, 分别对三个参数进行调节, 然后分别经过模糊化、近似推理和清晰化后, 把得出的修正量分别输入PID调节器中, 对三个系数进行实时在线修正, 从而使被控对象具有良好的动态和静态性能。

4 结论

本文以MSP430F149单片机为主控芯片, 步进电机和直流无刷电机为驱动元件, 通过软件编程, 制作了一台精度相对较高的三自由度转台。经过对转台的旋转控制, 证明转台能平稳、精确地按照任意给定的位置信息转动, 动态性能良好, 系统稳定性和抗干扰能力强。

三自由度转台不仅在航空、航天和航海等国防军事领域中有很高的应用价值, 而且在民用领域也有非常广泛的应用前景, 但是要达到人们要求的高精度、高智能化还有很长的路要走, 需要坚持不懈的探索和研究。

摘要：基于MSP430F149单片机设计了一种三自由度转台系统。在该系统中, 利用旋转编码器的信息反馈, 通过对电机的闭环控制, 使三自由度转台能够模拟飞机的飞行姿态。实验证明:系统能平稳、精确地按照任意给定的位置信息转动, 动态性能良好, 系统稳定性和抗干扰能力强。

关键词：三自由度转台,MSP430单片机,模糊控制,PID控制

参考文献

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