精确技术（共12篇）
精确技术 篇1
摘要：放射治疗是恶性肿瘤治疗的主要方法之一。随着科学技术的发展, 放疗技术的发展也突飞猛进, 开展的各种精确放疗, 对于减轻患者不良反应, 提高生活质量具有重要的意义。
关键词：放射治疗,调强,螺旋断层,立体定向,影像引导
放射治疗是利用放射线治疗肿瘤的一种方法, 是当今治疗肿瘤的三大手段之一[1]。放射治疗的适应证比较广泛, 临床上70%以上的恶性肿瘤患者都需要进行放射治疗, 其中有部分患者单独行放射治疗即可达到治愈。常规的放射治疗使过多的正常组织包括在照射范围内, 加上联合化疗可使并发症增多。近年来在放射物理学、剂量学、计算机技术以及影像技术迅速发展的基础上, 开展了肿瘤精确放疗, 最大程度保护了正常组织、重要器官, 降低了放疗毒副作用。目前精确放疗技术有适形放疗、调强放疗、立体定向放疗、螺旋断层放疗以及影像引导放疗等。笔者将根据精确放疗技术的进展作一简单综述。
1 适形放疗
适形放射治疗 (ConformalRadiotherapy, CRT) 的提出和进行临床研究始于1959年。适形放疗是指使高剂量区剂量分布的形状在立体三维方向上与靶区形状相一致的技术。根据CT下所提供的靶区与正常组织在三维方向的位置、大小及形状的资料, 利用加速器机架、小机头、多叶准直器 (MLC) 或铅挡以及治疗床的协调运动完成。日本的Takahashi博士及其同事设置的一个机械控制系统, 控制多叶准直器的开口形状与射野方向的靶区投影形状一致, 绕患者进行旋转, 实现了首次的适形放疗。Proimos博士的团队独立提出了同步挡块旋转 (Synchronousshieldingandbeamshaping) 的照射方法。同步挡铅旋转的方法是在患者和机头之间放置特殊设计的铅挡, 并且挡块能随机架或者患者的旋转做同步运动, 保证治疗时挡块的形状与照射野靶区的形状一致。该方法对靶区外组织防护较好, 但制作铅挡过于繁琐, 不利于临床大量推广。Green于1959年提出循迹扫描 (Trackingtechnique) 的原理, 并且建立了这种系统的机器以及计划的制作。所谓循迹法, 就是依靠治疗机与治疗床相互协调运动, 使治疗靶区每个截面中心都在机器旋转中心上, 而照野的形状和大小靠准直器的变化以及治疗床运动来实现。由于循迹扫描法在靶区剂量分布能力控制仍然较弱, 逐渐被步进式的调强扫描技术所取代。Umegaki于1971年在直线加速器上安装一组多叶准直器, 到后来Mantel再把多叶准直器增加到12片, 最后多叶准直器实现了微机控制。这种靠多叶准直器实现的适形, 实用性最强。
适形放疗的实现主要有以下四种方法: (1) 固定野适形照射法; (2) 同步挡铅法; (3) 循迹扫描法; (4) 多叶准直器法。使用多叶准直器法实现3DCRT是发展最快的适形技术, 其优点是效率高, 占用空间小, 工作环境好, 不用切割铅块, 劳动强度小而且使用灵活[2,3]。
适形放疗一般都选用正向计划设计, 由主管医生在患者CT图像上勾画好靶区, 再由物理师根据靶区位置和大小在计划系统上设计照射野的入射方向、大小, 并对各个照野分配权重, 然后由计算机进行剂量计算, 算完后显示照野分布。
2 调强放疗
1994年, NOMOS公司在世界上率先使用MIMIC准直器和自己设计的模拟退火算法为基础的CORVUS逆向治疗计划系统, 实现了调强放疗。调强放疗 (Intensity-modulatedradiotherapy, IM-RT) 的定义是通过改变靶区内的射线强度, 使靶区内任何一点都能达到理想剂量。要使靶区内及表面剂量处处相等, 必须要求靶区内的剂量率按需要进行变化。调强是从三维适形的基础上发展而来的。调强放疗可以更大剂量投射到靶区而正常组织受照射剂量更小。例如鼻咽癌, 由于鼻咽周围危及器官众多, 使调强放疗成为鼻咽癌放疗的首选方式[4]。研究发现, 鼻咽癌调强放疗能够在不降低局部控制率的前提下降低治疗的不良反应[5]。刘晓清等[6]报道调强组口腔干燥的发生率明显低于常规放疗组。例如肺癌, 肿瘤紧贴着脊柱生长, 若用常规的传统技术照射, 治疗肯定是姑息性的, 因为脊髓的放射耐受量远低于肿瘤根治剂量, 如避开脊髓则姑息了肿瘤, 二者矛盾不可调和。此种情况, 调强放疗正好可发挥既治疗肿瘤又保护脊髓的作用, 意义重大。
调强放疗多采用逆向放疗计划, 首先要依据病变 (靶区) 与周围重要器官和正常组织的三维解剖特点, 以及期望的靶区剂量分布和危及器官 (OAR) 的剂量耐受极限, 由物理师输入优化参数, 通过计划系统计算出各个射野方向上需要的强度分布。即在完成勾画轮廓和确定辐射野数目及入射方向后, 先确定对CT影像中各个兴趣区的剂量要求。由物理师以数学形式输入这些临床参数 (即目标函数) , 如对靶区剂量范围的要求, 对相关危及器官剂量的限制等, 然后由计算机通过数学的方法 (如迭代法、模拟退火法、蒙特卡洛法等) 自动进行优化, 在经过几百乃至上千次计算与比较后得出最接近目标函数并能够实现的计划方案。它是常规治疗计划设计的逆过程, 所以叫做逆向计划设计。目前国内大部分单位采用调强技术放疗鼻咽癌、乳腺癌、食道癌和肺癌等, 都取得了很好的疗效。调强放疗是目前放射治疗的主流方式。
调强又分为静态调强、动态调强、弧形调强以及螺旋断层放疗等。静态调强是指MLC的运动和照射野射线出束不同时进行。其利用MLC形成的多个子野进行分步照射, 即一个子野照射完成后, 机器停止出射线, 等MLC调到下一个子野后, 再出射线, 这样逐步完成多个子野的照射。由于整个治疗过程中有多次的射线开关的动作, 带来剂量率的稳定问题, 从而对加速器的AFC系统提出了更高的要求。动态调强是MLC运动与照射同时进行的调强方式。此类调强是利用MLC相对应的一对叶片的相对运动, 实现射野强度的调节。在计算机控制下, MLC运动时, 加速器以不停变化的剂量率出束。在计划过程中计算机用一种算法将叶片位置作为每个射野出束时间的函数, 将需要的强度分布转换为叶片位置。一般动态调强有上百个子野, 治疗时间相较于静态调强来的短, 但剂量验证工作却十分复杂。弧形调强治疗 (VolumetricModulatedArc Therapy, VMAT) 是用加速器内置的标准MLC完成的, 是将动态MLC与弧形治疗相结合, 用旋转射束来实现优化的剂量分布。用这种技术同样要先制定调强治疗计划, 人为地选择弧形射野数目及入射角度, 再由计划系统对射束的权重进行优化, 优化计算出临床要求的强度分布, 再转换为MLC的驱动文件。VMAT具有快、准、优的特点, 该技术将整个治疗过程缩短为3~6min, 有效提高了肿瘤的控制率[7]。
当机架围绕患者旋转时加速器是出束的, 因此射束角相邻的照射野不应该要求MLC的叶片运动很长距离。在多数临床病例中, 各个角度之间的射野形状变化也是缓慢的。为了缩短出束时间, 可以用治疗机最高的剂量率配以最大的机架放置速度。偶尔由于MLC叶片速度的限制也会要求降低机器剂量率以避免治疗时出束暂停。
螺旋断层放疗 (HelicalTomotherapy, TOMO) 是最新的一种调强方式, 也是当今最先进的放疗技术。TOMO于2005年正式应用于临床, 2007年引入我国。TOMO系统集调强放疗、影像引导技术、剂量引导调强放疗于一体, 临床应用广泛, 几乎覆盖所有适合放疗的病例。
TOMO系统简单地说就是螺旋CT机+6MV的直线加速器, 该加速器可产生的兆伏级 (MV) X射线, 既可用于螺旋CT扫描患者, 也可用来治疗癌症患者。TOMO治疗步骤是患者平躺在特制治疗床上, 安装上体位固定装置, 每次治疗前首先进行CT的螺旋扫描, 根据CT扫描图像与定位CT图像比较, 机器会自动修正摆位误差, 然后像螺旋CT扫描一样, 射线逐层围绕肿瘤进行360°旋转聚焦照射。TOMO定位准确且能进行分割式定向放疗, 能够对多发性转移病灶进行有效治疗, 提高治愈率。以肺癌为例, 中晚期肺癌治愈率低, 很难选择安全的放疗和化疗剂量。传统的放疗方法不能在提高病灶放射剂量的同时保护健康组织, 降低放射性肺癌和食管炎等不良反应的发生率。TOMO通过提高分次剂量、减少放疗分次数和总疗程的大分割放疗, 在实现有效分次剂量的同时使正常组织受照体积最小化。解放军第301医院应用TOMO治疗以晚期为主的鼻咽癌患者121例随访结果发现, 3年总生存率达到90.4%。TOMO与以传统加速器为基础的调强相比, 明显提高了治愈率[8]。TOMO能有效缩短放疗疗程, 使患者得到更及时的治疗。以上海中山医院TOMO系统临床使用数据为例, 针对160例胸腹肿瘤患者164个部位行断层放疗, 平均每例患者接受15.9次照射, 即3周结束放疗, 与常规放疗时间6~7周相比缩短疗程50%。还可以利用图像引导纠正摆位误差, 增加了治疗精度[9,10]。TO-MO突破了传统放疗的诸多局限, 将图像引导的调强放疗推到了一个前所未有的境界, 实现了图像引导下的自适应放疗。文婷[11]等研究发现, 通过非自适应计划与完成20个分次剂量后的自适应计划中危及器官的体积剂量直方图DVH和平均剂量的统计分析, 所有自适应计划中危及器官的受照体积及平均剂量都比非自适应计划的要低。TOMO放射治疗系统代表了适形放疗所能达到的终极水平, 意味着可使剂量紧紧包裹肿瘤, 而同时却保持其周边的关键器官受到最少伤害。相较其他方式, TOMO可以更加有效和有力地提升靶区剂量。
3 立体定向放疗
体部立体定向放疗 (Stereotacticrad-iation therapy, SRT) , 采用非共面多弧度小野三维集束照射病灶达到临床治疗目的。根据单次剂量的大小和射野集束的程度分为两类:第一类SRT的特征是小野三维集束分次大剂量照射, 常用于治疗较小病灶 (≤3cm) , 广泛应用于因为生理状况或医源性疾病而不能或者不愿意手术的肿瘤患者。例如非小细胞肺癌的治疗, 并取得了良好的效果[12]。此类治疗一般分1~5次完成, 单次剂量高, 因而等效生物剂量高于传统分割放射。第二类SRT是利用立体定向技术进行常规分次放射治疗。3DCRT特别是IMRT则属于第二类SRT。
4 影像引导放疗
影像引导放射治疗 (Imageguidedradiation therapy, IGRT) , 是一种四维的放射治疗技术。它在三维放疗技术的基础上加入了时间因数的概念, 充分考虑了解剖组织在治疗过程中的运动和分次治疗间的位移误差, 如日常摆位误差、呼吸和蠕动运动、靶区收缩等引起放疗剂量分布的变化和对治疗计划的影响等方面的情况。在患者进行治疗前、治疗中利用各种先进的影像设备对肿瘤及正常器官进行实时的监控, 并能根据器官位置的变化调整治疗条件使照射野紧紧“追随”靶区, 使各种调强放疗做到真正意义上的精确治疗。IGRT是目前控制摆位误差的新手段, 也能够对器官移动 (呼吸运动、肠蠕动、膀胱充盈等) 进行监控[13,14]。如肺癌的放射治疗, 呼吸运动影响较大, 一般可通过呼吸门控等技术来处理。之前的电子射野影像装置 (Electronicportalimagingdevice, EPID) 验证方式已经满足不了放疗对精度的要求。近年来开展的锥形束CT (ConeBeamCT, CBCT) 影像引导技术, 对放疗过程的在线校正起到了重要的作用[15]。
综上所述, 精确放疗技术是一个不断发展的学科。临床应用精确放疗对正常组织的损伤微小, 患者放疗副反应较常规放疗明显降低, 提高了生活质量。现代精确放疗技术虽然还没有达到只照射肿瘤而丝毫不照射正常组织的理想境界, 但计算机技术、影像技术等的超速发展所带来的精确放疗技术朝此理想化目标跨越了一大步。
精确技术 篇2
在沿江湖土不同肥力水平土壤上进行了小麦精确施氮试验研究.结果表明:小麦精确施氮技术,比常规施肥平均增产1 019.70kg/hm2,增幅18.16%.节省纯N 22.00kg/hm2,提高氮肥利用率23.14%,说明小走精确施氮技术,具有节省氮肥、提高氮肥利用率、增加单产的作用,可在生产上推广应用.
作 者：黄春祥 顾志权 秦军 杜玉彬 钱卫飞 陆建华 张洪雁 钱卫东 吴锡棋 何萍 作者单位：黄春祥,顾志权,钱卫飞,陆建华,张洪雁,钱卫东,吴锡棋,何萍(江苏省张家港市土肥站,江苏张家港,215600)秦军(张家港市大新镇农服中心)
机械加工中的精确技术的控制分析 篇3
关键词：机械加工;精确技术;自动化;智能化
科学技术的发展使得我国的机械加工行业有了很大的发展，机械加工中所使用的技术也在不断的发展和创新，尤其是最近几年，我国也出现了很多智能化和数字化的生产技术，一些高水准的设备和仪器也在机械加工中得到了应用，这也为我国机械加工的发展划定了一个重要的发展方向，因此对机械加工中的精确技术也是起到了非常重要的作用。
一、机械加工的现状
机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺流程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。
机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。
技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样，因为实际情况都不一样。
机械加工就是对对机械运行中对机械的外形和尺寸以及性能进行相应的调整的整个流程，在加工的过程中，一定要遵照加工工件自身的特点和性能以及状态进行分析，这样才能根据不同部位的特点采取不同的措施，明确哪些部分使用热加工方式，哪些部分使用冷加工的方式，因为在加工的过程中经常处在非常温的状态下，所以在工件加工的过程中经常会受到化学反应或者是物相变化的影响，通常我们将这种加工过程叫做热加工。如果加工的过程中处于常温的状态，同时也不会发生任何的化学反应和无相变化，我们就将这种加工方式称作冷加工。在我國的机械加工过程中经常会使用热加工的方式，它也成为了机械加工中的一个核心内容。
二、数控机床的机械加工精度技术应用现状
数控机床是当前机械加工行业中应用最为广泛的一种加工机械，在我国机械加工的过程中，这种机床形势已经经过了长期的应用，从上个世纪中期，我国的机械加工行业就已经开始将重点放在了发展数控技术上，同时也研制出了很多新的机械，这些机械的应用和普及也促进了我国经济的快速发展，在机床加工行业的发展中也占据着非常重要的位置，但是，我国的数控技术发展速度明显呈现出放缓的趋势，我国的生产技术也在不断的衰退，但是与之相对应的是人们对这方面的重视程度在不断的增强，所以当前已经发展出了很多新型的数控技术和设备，同时还出现了很多这方面的单位和高等院校等，在当前的很多数控机床加工工作中还存在着一些问题，以下笔者结合自己的实际经验对这些问题进行简要的分析和阐述。
1、编程和维修技术水平较低
在进行机械加工的过程中在设备的维修和编程方面还存在着非常明显的不足和缺陷，技术上已经不能满足当今时代的发展要求，这也是当前机械加工行业中存在的一个最为普遍的问题，在数控机床加工执行的过程中对一些技术问题的拿捏也不是非常到位。数控机床生产中非常重要的一个环节就是培训，培训的主要目的就是能够保证技术创新和完善的效果。从而为其后续的发展也提供更好的条件，进而也可以很好的提高生产的质量和效率，但是我国在相关技术培训方面还存在着非常大的缺陷，很多部门对培训工作并不是非常的重视，根本就无法达到预期的效果，因此，一些有条件的高校应该对这一问题予以重视，在教育教学的过程中为学生提供充足的场地和更好的设备，这样才能更好的带动数控技术的发展和提升，这种发展模式对精确加工后续的开展有着十分重要的意义。
2、在加工精度不足
在加工精确度方面，我国近几年已经开始对于大量的改造技术、先进技术加以应用，这直接促使工厂开始对于精密机械加以应用，所表现出的加工精度实际上已经能够与国外加密精度相媲美。但是从总体上来说，我国的制造生产水平依然极为落后。仅仅从平均加密精度上看，就要比国外加工精度低上至少1—2级。例如汽缸体孔的加工精度，我国为H7级，而国外为H6级。HRC50～60重载齿轮的加工精度日本可达6级，而我国为7～8级。2000年，国外的普通机械加工、精密加工与超精密加工的精度可分别达到lnm，0.01um及O.001um，并且在一些高新技术产品上超精密加工正在向原子级加工精度逼近，而我国目前的加工精度还刚进人0.1um级阶段。
三、提高机械加工精度的技术控制措施
1、柔性制造系统（（FMS）机械制造自动化
当今机械制造自动化已由过去刚性的自动线或自动化单机，发展到现在的CNC和FMS阶段，并正在向计算机集成制造系统（OMS）方向发展。FMS通常由CNC加工中心系统、运输存储系统和计算机控制系统三大部分组成。它的最主要特点是‘‘柔性”，也就是具有完成不同加工任务的应变能力，能适应多品种中小批量生产的自动化要求。实现CIMS可使整个工厂的生产、管理、经营进行优化，从而提高生产率，提高柔性，提高产品质量，降低在制品与一切费用。优点是缩短产品生产周期，提高产品质量、可靠性和生产率。
2、提高计量与检侧水平
提高零件的机械加土精度，计量与检测也是个关键。鉴于我国现有检测水平不高，生产上应先推广使用各种气动和电动测量仪、投影仪和各种电子数显量具，有条件的工厂还可采用电接触测量或光电测量、自动测量机、多参数的综合检验装置、以及三坐标测量机等。量具和量仪的精度一般都要求比被测量零件高一个数量级，所以加工和测量通常是独立进行的。但随着机械加工技术水平的提高，机床本身的精度也大大提高，此时如配有适当仪器或采取一定措施后，机床可以作为计量装置，从而可使机床既是加工机，又是测量机，实现加工计量一体化。
3、加强科研工作，促进机械加工技术水平全面提高和增加生产能力的目的
当今机械制造技术正借助微电子、计算机、自动化等技术向着高度自动化、精密化、智能化、高效化、集成化的方向发展，计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）今后将成为机械工业普遍使用的技术，所以在科研工作上，我们既应对加工过程进行探测，多各种特种切削加工、少无切屑加工、精盈加工和超精密加工等。建立切削数据库，难加工材料切削技术，新型刀具的研制和模块化刀具系统的开发，自动化生产过程中工况监测、自动补偿、故障诊断与预测，以及提高加工精度与表面质量等方面上来.同时还应开展在切削加工中导入声、光、热、电、磁等外加能量的新型特种切削加工方法的研究。
四、结语
我国机械加工的过程中一定要重视技术和管理的创新，充分的利用当前信息技术上的优势，加大对该技术的研究，不断对生产车间进行改进和完善，做好这几项工作对我国机械加工行业的发展而言有着十分重要的意义，它不仅能够提高加工的精度和质量，同时也能促进整个机械加工行业的发展。
参考文献：
[1]樊忠和.几种提高机械加工效率的措施研究[J].科技资讯.2011（16）
水稻精确施肥技术试验研究 篇4
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验田选择夹砂土, 在丰产方上, 交通较方便, 排灌能力强的新港村二组某农户责任田中, 前茬为小麦, 产量6 750kg/hm2。
1.2 试验材料
供试肥料:均为无机肥, 不施用有机肥 (包括农作物秸秆) , 其中氮肥品种为尿素 (纯N 46%) , 磷肥为普钙 (P2O512%以上) , 钾肥为进口氯化钾 (K2O 60%) 。试验田统一用人工移栽, 基本苗75万株/hm2左右。各小区严格按试验方案施肥, 除施肥外其他田间培管措施均一致[1,2,3]。
1.3 试验设计
试验共设6个处理, 分别为:无肥处理 (FO) 、无氮处理 (NO) 、无磷处理 (PO) 、无钾处理 (KO) , 以上4个处理的面积均为33.3 m2;精确施肥处理 (Fj) , 面积66.7 m2;常规施肥处理 (Nc) , 面积66.7 m2以上。不设重复, 具体施肥方案见表1。各小区单独设立进水口、出水口, 实行单灌单排, 小区间筑田埂高30 cm, 并用塑料膜包裹, 互不漫灌, 做到不串水渗肥。
(kg)
注:Nc为农民习惯施肥。
2 结果与分析
由于2012年水稻移栽普遍迟于往年, 加之栽后2个多月的气温一直在20~30℃排徊, 分蘖高峰期近20 d的时间遭连续阴雨天气, 多次大到暴雨对水稻中前期生长很不利[4,5,6]。因此, 2012年分蘖高峰迟于往年, 除处理FO、NO分蘖高峰出现在7月下旬外, 其他4个处理的分蘖高峰都出现在8月上旬。
2.1 水稻农艺性状比较
由表2可知, 对于2012年的气候来说, 水稻绿色叶片各处理间在水稻生长初期和生长末期主茎绿叶叶片关系不大, 但在孕穗期需要养分配比得当, 肥水调和, 则绿色叶片就多, 另外钾素含量对其影响也较明显。在高肥力土壤中, 水稻生长发育前中期养分对植株高矮发育的影响不明显, 但到水稻发育后期氮素对水稻植株高矮的影响较明显, 其次钾素也有一定影响。
2.2 水稻产量构成因素比较
由表3可知, 在水稻发育前中期受气候的影响, 分蘖成穗率普遍有所下降, 但氮钾配比得当, 成穗率就高, 氮素过量成穗率也有所下降。
结实率高低与气候有关联, 该试验在水稻生育后期一直到水稻收获温度都在30℃左右。因此, 除Fo和No成穗数少, 千粒重高外, 各处理结实率都较高。只要养分配比得当, 千粒重就重, 但每穗粒数多少与单位面积穗数多少和养分调和也有关。
2.3 产量与效益
由表4可知, Fj处理的产量为10 120.5 kg/hm2, 其产值、纯收入最高, 分别达到20 241.0、17 628.0元/hm2, 较不施肥处理Fo增收8 439.60元/hm2。可见通过对水稻精确施肥试验, 可节省能源, 控制污染, 实现水稻产量最大化, 除品种外, 要夺取水稻高产, 配产用肥、科学施肥是关键。
注:水稻价格2元/kg。
3 结论与讨论
2012年在水稻生长发育过程中气候比较特殊, 在这种情况下, 从苗情动态观察、产量结构看, 精确施肥能达到高产稳产、灾年不减收的目的。
氮素肥料在整个肥料品种中占主导地位, 缺氮就不能调动其他肥料品种的作用;但氮素过量也不利, 如常规施肥区, 在水稻拔节孕穗期 (8月初) 苗数增加过快, 群体数量过大, 导致主茎绿叶数下降, 最终千粒重降低。
钾素肥料在水稻生长发育中重于大量元素的磷素肥料, 在水稻群体发育到一定程度时, 水稻缺钾一是主茎功能叶绿叶数少, 二是植株基部节间长, 三是每穗粒数少, 千粒重低。如常规处理钾素用量偏少, 就出现上述情况。
综上所述, 要夺取水稻稳产、高产、高效益, 对水稻用肥要科学, 实施配方用肥, 掌握配方用肥技术, 简化用肥程序, 杜绝盲目用肥。
参考文献
[1]凌启鸿, 张洪程, 戴其根, 等.水稻精确定量施氮研究[J].中国农业科学, 2005 (12) :2457-2467.
[2]姚月明, 蔡玉生, 许学前, 等.水稻科学高效安全施肥技术研究[J].江苏农业科学, 2000 (5) :7-11.
[3]高辉, 冯加根, 张洪程, 等.江苏水稻精确施肥技术发展分析及其对策研究[J].中国农学通报, 2006 (11) :198-201.
[4]凌启鸿.水稻丰产高效技术及理论[M].北京:中国农业出版社, 2005.
[5]汪仁, 安景文, 邢月华.精准施肥技术应用效果及发展前景[J].农业经济, 2004 (8) :36-37.
精确技术 篇5
刘敬顺广东省农科院畜牧所施景橙美国奥斯本工业 从上世纪八十年代开始，随着电子技术和微电脑技术的迅猛发展，特别是非接触的RFID电子耳牌的出现，一些自动化定量饲养和生产性能精确测定设备不可避免地应用于养猪业中，给精确农业或精确饲养作了一个精彩的注释。以美国奥斯本工业为代表的国际先进的养猪设备制造自上世纪九十年代起，陆续研制和开发了几类全自动饲养和测定设备，在欧美等养猪业发达国家得到大规模成功应用，并被誉为“养猪业未来发展的方向”。在此我们着重介绍三类自动饲养和性能测定设备：
1、全自动母猪饲喂系统，2、全自动种猪生产性能测定系统，3、生长育肥猪自动分阶段饲养系统等。
1、全自动母猪饲喂系统
奥斯本将全自动母猪饲喂系统称为TEAM系统，即TotalElectronicAnimalManagement（全电子动物管理系统）。TEAM系统的主要用于怀孕母猪的饲养和管理。众所周知，传统的怀孕母猪的管理模式是使用定位栏：怀孕母猪自断奶或配种后饲养在一个60cmx210cm的单栏中，好处是可以控制怀孕母猪的采食量，控制母猪体况和提高饲养密度，不利之处是母猪缺少运动、肢蹄病较多、肌肉无力容易难产、同时对饲养员要求比较高，需要饲养员具有非常高的责任心和专业技术才能控制怀孕母猪采食量和母猪体况。TEAM全自动母猪饲喂系统的原理是：每50-60头怀孕母猪圈养在一个90-100m²大栏中，根据饲养规模，每栏可以是同一批配种的怀孕母猪，也可以是不同日期配种的怀孕母猪进行混合饲养。自动饲喂站通过母猪佩带的RFID电子耳牌对母猪个体进行识别和区分，并根据每头母猪的怀孕日程和体况，结合天气温度自动计算出母猪每天应采食的饲料定额并投放相应的饲料量给该母猪。母猪采食完自己当天的饲料定额后，即使它再进入饲喂站，饲喂站不会再投放饲料给它，从而达到控制怀孕母猪采食量和保持母猪体况的目的。通过TEAM系统的精确饲喂方式，怀孕母猪的总体饲料节约水平可达每头每天节约1磅饲料。
TEAM系统还在怀孕栏中为怀孕前8周的母猪安装了自动的发情探测站并配备了试情公猪。当栏内母猪接近发情或发情时，它们将接近电子发情探测站并与试情公猪进行鼻与鼻的接触，在此同时，发情探测站将记录下该母猪的电子耳牌以及它与公猪接触的次数和接触持续时间，并将记录的数值转化为发情指数曲线，当曲线达到预设的发情阈值时，TEAM系统将自动提醒饲养员或管理人员对该母猪进行发情的人工鉴定。电子发情探测站和试情公猪如同一位永远的饲养员，它几乎不放过每一头发情母猪，这种发情鉴定完全符合母猪的自然生理特性，不会给母猪造成任何应激反应。理论计算表明，电子发情探测结合人工复查手段，母猪的怀孕受胎率将提高8%。实际应用中我们也发现，使用了TEAM系统和电子发情探测站的某些猪场，其母猪受胎率甚至提高了10%。
奥斯本工业还开发了与TEAM系统配套使用的ID-Logger（数据记录仪）。使用ID-Logger，饲养员或管理人员可以在生产线现场将母猪的资料如母猪产仔日期、总产仔数、活仔数、死产数、木乃伊数、断奶日期、断奶仔猪数、断奶窝重、配种日期、母猪体况等输入数据记录仪（ID-Logger）并由此直接输入计算机，节省了许多文字输入时间和减少了许多可能的输入错误。有了ID-Logger，母猪的生产记录更加完备和准确，特别适用于种猪场的生产记录的登录和信息管理。ID-Logger还能下载生产管理软件并在生产现场直接应用。
TEAM饲喂站投放饲料的同时还投放一部分水进入料槽，怀孕母猪事实上采食水拌料。此项技术既减少了母猪采食时间也减少了饲料浪费。由于TEAM饲喂站严格控制了怀孕母猪采食量，因此在TEAM饲喂站的母猪更容易保持良好的一致的体况。由于怀孕母猪能保持良好的体况，它们的产仔数更多、仔猪初生重更均匀、母猪泌乳力更强、仔猪断奶重更大而且母猪更容易达到断奶后发情。由于怀孕母猪在饲喂栏中可以自由运动，它们更健壮、更少肢蹄病，因而它们的生产寿命更长。因此，TEAM系统特别适用于饲养高价值种猪的种猪场。TEAM系统还具有一些实用的功能如：
1）早期预警功能–采食量减少，达不到采食定额的母猪往往是疾病的先兆，TEAM系统能将这些母猪标记出来，并提醒饲养员或管理人员。
2）标记功能–TEAM系统可以根据管理人员的需要，对特定的怀孕母猪进行颜色标记，便于管理操作。如对特定日期的母猪进行妊娠检查或疫苗注射等。
3）分栏功能–某些TEAM系统可能需要对特定的猪群进行分栏，如到期需要进入分娩舍的待产母猪。
2、全自动种猪生产性能测定系统
传统的种猪生产性能测定模式是：2-5头测定猪饲养在一个大栏中，每头测定猪经过训练后有自己固定的采食位置。测定员记录测定猪每天的采食重量或由饲料体积转换为饲料重量，并定期对测定猪称重（通常是每隔一个月或仅仅是测定开始和结束时）以获得测定猪生长速度的数据。这种手工测定模式的不足之处是：1）测定中容易发生主观错误，如饲料称重不准确或测定记录出错等；2）不能对测定猪生长速度进行连续记录，手工测定中对种猪称重是一个烦琐和费力的过程，每次称重必将对测定猪造成应激并对测定猪生长发育造成不利影响。因此人们不可能对测定猪进行每天称重而取得其生长速度的连续数据。3）测定模式决定了测定数据的客观偏差。例如手工测定中测定猪必须采取定时定量的采食方式，其采食方式、采食时间以及采食量与实际生产状况下自由采食模式有偏差；小群饲养固定采食栏位消除了猪与猪之间的竞争，这与实际生产状况也不相符，某些生产性能好的种猪并不具有良好的竞争性，其后代在实际生产环境中可能表现不佳；小群饲养（2-5头）与实际生产中的大群饲养（10-30头）的生长速度和采食量也有偏差。奥斯本工业的FIRE全自动种猪生产性能测定系统（FeedIntakeRecordingEquipment）就完全克服了种猪手工测定模式的缺点。同样是利用RFID电子耳牌的识别技术，FIRE系统能从一个群体中识别出每个个体，并对个体进行测定和记录。FIRE测定系统中每个测定栏安装一台测定站，每个测定站可以饲养12-15头测定猪，与实际生产状况基本一致。当佩带电子耳牌的测定猪进入测定站采食时，FIRE测定站立即记录该测定猪的电子耳牌号码，并记录该测定猪进入/退出测定站的时间、测定猪进入前/退出后料槽的重量，其中料槽的重量差即为该测定猪此次的采食量，在测定猪采食的同时，测定猪站立于一个个体称重秤上，个体称重秤将记录该测定猪本次采食时的体重值。由于自由采食的缘故，每头测定猪每天将进入FIRE测定站进行采食约10-15次，FIRE系统将每头测定猪每次的采食量自动累加成为每天的采食量记录，并从当日测定的体重值中取一个中间值作为该测定猪当天的体重，以此作为计算日增重和饲料报酬的数据基础。
FIRE系统的原理表明FIRE系统完全是通过被动方式获取测定数据，系统在获得测定猪采食量和体重数据时完全不干扰测定猪的正常生活方式，因此所获得的测定数据非常接近于实际生产状况下的猪生长模式。因此，从FIRE获得的测定数据可以认为是实际生产状况下发生的生产数据，FIRE的测定数据也可直接用于生产实际，如种猪选择或选育、或用于计算生产中猪生长发育曲线。
由于FIRE系统能取得连续的体重记录，因而为种猪选育提供了一个新的重要的选择指标，即任何生长阶段的日增重和饲料报酬。育种者现在可以通过FIRE系统所获得的测定数据，对不同测定猪的任何生长阶段的日增重和饲料报酬数据进行比较，从中选择理想的种猪。
同时，也正是因为FIRE系统能够准确获得测定猪的连续体重记录-即测定猪的生长曲线。在生产猪场，我们可以利用经过确定的猪生长曲线计算猪的蛋白质沉积曲线，而最终计算出猪在不同生长发育阶段所需的赖氨酸和能量比例，以此作为阶段饲养的饲料配制的基础，使各阶段饲养的饲料营养既满足猪的生长发育需要，又不浪费营养物质。各阶段的饲料营养含量完全与本场的生产猪的生长发育曲线相吻合。此举不但可大大节约饲料成本，减少不必要的营养浪费和避免营养物质不足，还可大大降低猪场氮磷废物的排放，减轻猪场对环境造成的压力。
3、生长育肥猪自动分阶段饲养系统
我们知道，对生长肥育猪最科学的饲养方式是分阶段饲养，不同体重的生长肥育猪采食不同阶段的饲料，各阶段的饲料中的营养物质刚好满足此阶段体重猪的营养需要。可以理解，饲养阶段越细分越好，饲养阶段区分得越细、越精确，饲料中营养成分越能与猪生长发育相匹配。因此，精确的阶段饲养可以极大地节约饲料成本和减少排泄物对环境的污染。但传统意义上，生长育肥猪的分阶段饲养只存在于理论中，在实践中基本无法精确执行。因为人们只能通过目测判断生长育肥猪的体重，并以此为依据对生长肥育猪分栏饲养或更换阶段饲料。但目测判断猪体重的方法误差较大，而且不同的目测者有不同的误差。另外，在猪生长肥育阶段，猪的体重是一个动态的变化过程，有的猪生长速度快，体重增加大，有的则相反，每个栏的猪经过一段时间后，体重分布又变得各不相同。而在传统的生产模式中，我们不可能对生长肥育猪每天根据体重进行分栏而喂以不同饲料。因此，我们在现行的养猪生产模式中，只能实现粗略的分阶段饲养，与精确饲养的要求差之甚远。
美国奥斯本近年开发的WeightWatcher系统（猪体重监视者系统）为精确的分阶段饲养和其它应用提供了广阔的应用前景。WeightWatcher系统的原理是：将整幢猪舍分为两个部分–采食区和饮水区，具有体重分类功能的个体秤安装在采食区和饮水区之间。采食区的生长肥育猪可以自由进入饮水区，但饮水区的生长肥育猪必须通过个体秤才能进入采食区。个体秤根据猪的体重将猪分为2-4栏，根据测定秤获得的数据，我们可以非常清楚知道每栏有多少头猪，其真实的平均体重是多少，并给不同体重的猪栏投放各自不同阶段是饲料，做到真正意义上的精确分阶段饲养。
通过WeightWatcher系统，使阶段饲养中饲料转换更有效、更容易和更准确。饲料完全配合生长肥育猪的生长速度，既不会因为饲料营养物质不足而影响猪生长发育速度，也不会因为饲料中营养物质过多而造成的饲料营养物质浪费，从而大大节省了饲料成本和减少了对环境的污染。对不同体重的猪喂以不同营养浓度的饲料，我们可以使体重较轻的猪增加生长速度，对体重较大的猪则追求更好的饲料报酬。通过精确调整饲料营养成分，我们更容易使全部生长肥育猪达到预计出栏重量，从而减少生长肥育猪占用栏舍时间，提高猪栏的利用率。WeightWatcher系统还为我们提供了肉猪生长曲线，我们可以获得各栏的平均日增重数据，由此可以预计达到出栏体重的天数和头数，为经营销售做好长期或短期的计划。根据各栏平均日增重数据，我们还可比较不同猪栏之间或不同猪舍之间的平均日增重，或由此判断和比较饲养管理水平，或由此研究猪的行为或环境因素对增重的影响。
WeightWatcher系统的另一个重要应用是筛选更平均或更一致的出栏猪。在由屠宰场定价系统中，送宰的肥育猪在体重上越一致，定价就越高。与传统的目测体重方式相比，使用WeightWatcher系统，饲养员或管理人员可以设定出栏猪的体重，从而筛选出体重更一致的出栏猪，而且可以使出栏猪的体重更接近最佳屠宰重量。因此，WeightWatcher系统甫一推出，就受到养猪业者的热烈欢迎，并在欧美等养猪业和集中屠宰加工发达地区迅速推广应用。随着我国养猪工业对生产效率和效益的不断追求，应用WeightWatcher系统进行精确饲养的需求将会越来越多；同时随着我国屠宰加工业的不断扩大和集中，越来越多的生猪饲养者将会对出栏猪的一致性有迫切的需要。4，小结
自动化的养猪生产设备和种猪测定设备并不是简单地增加机械和节约劳动力，随着微电脑的应用和信息技术参与其中，养猪的模式和人们对养猪业的认识发生了根本的改变，人们已从粗放生产，追求产量的养猪生产模式中转为精确饲养、追求最高效率和最大效益。事实上，使用了这些自动化的养猪生产设备和测定设备，并没有减少劳动力的投入，劳动力只是从繁重和琐碎的体力劳动中解放出来，转而投向更高层次的饲养管理，使饲养管理进入一个新境界。例如使用TEAM系统的母猪生产线，饲养员无需给母猪喂料，但饲养员的精力更多地投入到母猪的管理中，如发情检查鉴定、妊娠检查或疾病检查、体况检查等。通过ID-Logger下载的信息，饲养员在生产现场可以查看每头母猪的生产记录，在生产现场即可作出精确的管理决定。这就是信息化养猪的新模式。又例如使用WeightWatcher系统的生长肥育猪生产线，饲养员和管理人员可以清楚知道每个栏的生长肥育猪平均体重，并由此决定饲料类型和预计出栏上市天数和猪头数。这也是信息技术在饲养生产上的应用。
精确技术 篇6
摘要：本文通过系统工程的原理和方法，对高速铁路接触网工程的整个施工过程的精确度控制进行简要论述，分析目前高速铁路触网工程施工技术的现状及其精确度控制要点。重点推荐使用精测网进行精确测量、计算、安装和调整的施工技术，从人工、机械、材料、进度控制方法和环节等方面提出有效提升施工精确度的措施，并加强专业间的衔接工作，实现高速铁路接触网工程的高精确度施工。
关键词：高速铁路；接触网工程；精测网；高精确度；施工技术
引言
高速铁路工程在施工时必须严格按照高安全性、高可靠性、高精度性和高平顺性、高稳定性，这五高的要求进行施工操作。高速铁路与普速铁路在进行接触网工程施工时，最大的施工要求区别就在于精确度，高速铁路的精确度要求远比普速铁路要高出许多，因而在进行高速铁路的接触网工程施工时，必须确保其高精确度，抓住精确度的控制要点，把握核心部分，凭借精密的测量技术和科学合理的施工流程以及专业的施工队伍，实现高速铁路接触网的高精度。
一、高速铁路触网工程施工技术现状分析
随着电气化铁路的迅猛发展，高速铁路逐渐进入人们的生活，各大城市高铁遍布，（由图一中国高铁城市网络示意图可知）我国在不断引入他国先进施工技术和高科技材料的同时，研发了一批接触网新设备，对提升高速铁路接触网施工的精确度有一定的促进作用，因而受到人们的广泛青睐。在此背景下，现有的一部分接触网施工技术已无法满足高精确度的施工要求，加之就算满足进度要求，还是存在一些问题，主要表现在以下两个方面：
1.1施工队伍方面
高速铁路接触网工程的施工人员主要分为两个层次，即数量较少的工程技术人员和管理人员为第一层，数量较多的一线作业人员为第一层，其中第一层人员多为高学历的高素质人才，而第二层大多未受过教育或者受教育水平较低，而且农民工居多，相对的文化素养和专业水平也较差。因而在实际施工中，就不免出现一些人为造成的误差，从而直接影响到接触网工程的施工精确度。此外，施工装备落后也是另一个阻碍接触网工程施工精确度提升的重要原因。目前，我国的许多高铁接触网施工单位的的施工设备与发达国家相比，其性能和新旧程度、以及自动化等方面都还有所不足，而从国外引进先进设备的能力也有限，此外检测仪器和装置的精确度也是引发施工误差的根源。
1.2施工标准和施工技术方面
（1）施工技术较落后：从我国目前的综合情况来看，国内除极少部分的施工单位外，绝大多数施工单位的施工技术和施工工艺还停留在传统水平，这与当前高速铁路接触网施工技术的迅猛发展产生了矛盾，施工传统工艺技术得到的施工成果，自然达不到当今水平的要求。（2）施工技术标准不够协调：高速铁路接触网施工和铁路路基、铁轨的施工技术标准存在较大的分歧，导致技术标准出现严重的不协调问题。铁轨轨面的标高是接触网施工的基准点，然而实际情况中我国铁路轨道允许的施工偏差比较大，这就导致接触网工程的质量难以满足施工要求。（3）技术规范不合理：目前，我国还缺乏一套可行性较高的电气化铁路施工标准，现存的通用且标准的施工规范较少。另外，高速铁路接触网的施工操作规范也不够完整，大部分施工单位在进行施工操作时较为随意，容易增加接觸网施工误差的频率，从而严重降低接触网施工的精确度，容易对行车安全造成一定威胁，因而必须建立一套完备的高速铁路接触网工程施工操作规范，用以规范施工队伍的施工行为。
图一 中国高铁城市网络示意图
二、高速铁路触网工程施工精确度控制关键点分析
2.1应用精测网
精密测量在保证高速铁路建设质量的环节中是最重要的基础条件之一。接触线高度、拉出值等集合参数都是以轨道集合参数为基准的，因而在新建高速铁路接触网工程时，从支柱基础的定位测量、腕臂测量计算安装和吊弦测量计算安装、接触线监测精调等内容都应以线路轨道横、纵断面设计图为依据，而且接触网和线路轨道专业测量都应当采用统一的坐标——精测网，以此作为双方施工和运营期间共同遵守的依据。
2.2施工偏差控制要点
施工偏差控制是整个高速铁路接触网施工过程的核心部分，对精确度的要求越高，就越要加强对施工偏差的控制，在此之前，必须明确施工偏差控制的要点。（1）材料方面：施工所使用的材料，在其生产制造时便会有一定的偏差，在使用时必须将这部分误差考虑在内。例如，在编制腕臂计算软件程序和进行腕臂计算时，都要将绝缘子材料的生产制造公差考虑在内，在腕臂预配时将由制造公差造成的这部分影响消除，防止累计施工偏差出现。（2）施工方法方面：包括施工工序流程和施工计算软件在内的施工工艺和技术，都要进行偏差控制。例如，为防止附加后悬挂架设后出现支柱倾斜值变化致使已调整的接触悬挂位置改变的情况，应当在附加悬挂架设结束后再进行支柱相关参数的测量，特别在曲线地段和接触网设计张力较大时需要更加注意。（3）环境方面：施工环境对施工偏差也有一定的不利影响。例如，超声波正在空气中的传播速度与环境的温度具有一定的函数关系，接触网施工所使用的超声波式测量仪器从室内存放环境到室外测量现场，至少需要10分钟以上的时间，来适应现场的环境温度，若未适应现场温度变化，测量误差容易超标。
图二 高铁接触网系统
三、提高高速铁路触网工程施工精确度的方法
3.1控制接触网施工偏差的方法
首先，需要对施工人员的施工偏差进行控制，可以使用人员分组的方式，以接触网施工的特点为基准，分析各人员自身的特色，将施工人员分配为不同的专业化作业组：测量组、计算组、预配租、基础施工组等等。经假以时日，经过多次重复的作业，各组人员的操作技能便能得到极大的提升。其次，需要对机械的偏差进行控制，没有先进的施工设备和检测仪器，无论技术水平多高，总会出现较大偏差，严重影响工程的精确度。再其次，对施工材料的偏差控制也有很大意义，不能忽略由施工材料在生产制造时与生俱来的偏差，在使用时必须将其考虑在内，尽量消除影响。此外，还需加强对施工方法的偏差控制，这点是重中之重，要避免使用不达标或者不科学的施工工艺。最后，对施工周围环境的控制也不能忽视，即应当注意周围环境对施工偏差的影响。
3.2消减接触网施工偏差叠加的技术
多道工序施工偏差叠加，会使工程的最终偏差超过允许偏差的最大值，从而导致所有工序必须重头再来。消除接触网施工偏差叠加的技术主要有三种：（1）避免量值传递时叠加累计偏差控制技术；（2）阶段施工偏差控制技术；（3）计算偏差控制技术。由于接触网的各个子系统之间存在相互影响作用，为达到提升施工精确度的目的，腕臂和吊弦长度计算软件不宜使用解析几何式数学模型，而应尽量使用力学式数学模型，同时对施工过程的人员、机械、材料、工艺各个环节进行偏差控制，消除或减少叠加的偏差。
四、结论
高速铁路接触网建设是一项复杂的工程，要想进一步提升其精确度，必须从各个施工环节的细微之处着手，防止较大偏差出现，并减少细小偏差。使用科学合理、先进的施工技术，选用熟练可靠的施工人员，购置先进的施工设备，这样才能保证高速铁路接触网施工的精确度。
参考文献：
[1]张建昭.高速铁路接触网工程高精确度施工技术分析[J].黑龙江科技信息，2013-02-25
[2]王哲浩.高速铁路接触网工程高精确度施工技术探讨[J].铁道标准设计，2011-03-20
盾构机掘进姿态精确控制技术 篇7
1 盾构机掘进姿态偏差
盾构机在掘进过程中, 由于地层土质变化、千斤顶推力不均、回填注浆不均、盾尾间隙不均以及已拼管片轴线不准等因素影响, 不可能完全按设计方向推进, 走行轨迹犹如蛇行, 产生姿态偏差。姿态的偏差可分为滚动偏差和方向偏差。
1.1 滚动偏差
盾构掘进时, 刀盘切削土体的扭矩主要是靠盾构壳体与洞壁之间形成的摩擦力矩来平衡。当盾构掘进机壳体与洞壁之间产生的摩擦力不能平衡刀盘切削土体产生的扭矩时出现盾构机的滚动。过大的滚动会引起隧道轴线的偏斜, 也会影响管片的拼装。
1.2 方向偏差
盾构在掘进过程中, 由于各种因素的影响会产生竖直方向和水平方向的偏差。
⑴盾构所受外力不均衡产生的方向偏差。盾构在地层中受多个外力作用, 这些外力随地层的土质岩石情况、覆土厚度的变化而变化, 若不及时调整掘进参数或参数设置不合理就会产生轴线偏差。
⑵成环管片轴线对盾构轴线的影响盾构推进反力支点设在成环管片上, 当成环管片轴线控制不理想时就会对盾构轴线产生影响, 产生方向偏差。
⑶盾尾间隙的影响。尚未脱离盾尾的管片外孤面与盾壳内孤面的间隙, 称为盾尾间隙。当一侧盾尾间隙为零, 盾构需向另一侧纠偏时就会在该侧盾尾和管片外孤面间产生摩擦阻力, 同时因无盾尾间隙纠偏困难, 从而对盾构轴线的控制产生影响。
⑷同步注浆产生的反力对盾构轴线的影响。注浆时由于各种原因而不能保证对称作业或浆液注入量、注入速度控制不得当, 则注浆产生的反力将使盾构轴线产生偏差。
⑸盾构本身结构的影响。由于盾构各部位结构影响, 其重心位置趋前, 扎头现象普遍存在, 在松软地层中尤为显著。
2 盾构机掘进姿态监测
通过人工监测和自动监测两种监测方法对盾构掘进机姿态进行监测。
2.1 人工监测
采用通用的光学测量仪器 (如经纬仪、水准仪等) , 对盾构的姿态进行监测。
⑴滚动角的监测。
用电子水准仪测量高程差, 计算出滚动圆心角。在切口环隔墙后方对称设置两点 (测量标志) , 使该二点的联线为一水平线并且其长度为一定值, 测量两点的高程差, 即可算出滚动角见图1。
A、B为测量标志, a、b为盾构机发生滚动后测量标志所处的新位置, Ha、Hb为a、b两点的高程, α为盾构机的滚动圆心角。
线段AB=定值, OA=OB, α=arcsin[ (Hb-Ha) /AB]。
上式中, 如果Hb-Ha>0, 表明盾构机逆时针方向滚动, 如果Hb-Ha<0, 表明盾构机顺时针方向滚动。
⑵竖直方向的监测。采用电子经纬仪直接测量盾构的俯仰角变化, 上仰或下俯时其角度增量的变化方向相反。
⑶水平方向角的监测。采用电子经纬仪直接测量盾构的左右摆动, 左摆或右摆时其水平方向角的变化方向相反。
⑷仪器的配置
电子水准仪
型号:Leica NA3003 精度:±0.4mm
电子经纬仪
型号:LeicaT2002 精度:0.5″
2.2 自动监测
采用SLS-T-APD激光导向系统进行监测。该系统是在一固定基准点发出激光束的基础上, 根据盾构机所处位置计算其对设计线路的偏差, 并将信息反映在大型显示器上。监测装置安设在主控室内, 操作人员通过控制系统进行调整。
用目标装置 (激光靶板) 和倾角罗盘仪测量盾构机的位置。激光靶板测量激光束的入射点位置和入射角大小, 倾角罗盘仪测量盾构机在两个方向的转角。
盾构掘进时, 自动监测与人工监测同时使用, 通过二者的相互配合, 提高盾构姿态监测的精度。
3 盾构机掘进姿态调整
盾构机姿态的调整, 包括纠偏和曲线段施工两种情况。
3.1 滚动纠偏
采用使盾构刀盘反转的方法来纠正滚动偏差。允许滚动偏差≤1.5°, 当超过1.5°时, 盾构机报警, 盾构司机通过切换刀盘旋转方向, 进行反转纠偏。
3.2 竖直方向纠偏
控制盾构机方向的主要因素是千斤顶的单侧推力, 它与盾构机姿态变化量间的关系比较离散, 靠操作人员的经验来控制。
当盾构机出现下俯时, 加大下端千斤顶的推力;当盾构机出现上仰时, 加大上端千斤顶的推力进行纠偏。
3.3 水平方向纠偏
与竖直方向纠偏的原理一样, 左偏时, 加大左侧千斤顶的推力纠偏;右偏时, 加大右侧千斤顶的推力纠偏。
3.4 特殊地层下的姿态控制
盾构通过复合地层 (即作业面土体的抗压强度等力学性能指标存在很大差异的地层) 时, 根据掌子面的地质情况, 对液压推进油缸进行分区操作。
液压推进油缸的分区, 采用如下方案 (见图2) :
采用一台电液比例调速泵, 向所有的推进油缸供油, 其最高工作压力为35MPa。将全部推进油缸分为A、B、C、D四个区域, 每个区域的油缸编为一组, 每组油缸设一电磁比例减压阀, 用来调节该组推进油缸的工作压力, 借此控制或纠正盾构掘进机的前进方向。在每组推进油缸中, 有一个油缸装有位移传感器, 用于标示该区域的行程, 从而显示整个盾构机的推进状态。例如, 当盾构机发生上仰偏斜时, 可以适当调节A区及C区油缸压力, 即将A区油缸压力升高, C区油缸压力降低, 同时观察A区及C区的行程显示, 以达到调节推进方向的目的。
3.5 曲线段施工
在曲线地段 (包括平面曲线和竖向曲线) 施工时, 对推进油缸实行分区操作, 使盾构机按预期的方向进行调向运动, 分区操作方法见表1:
4 纠偏注意事项
⑴在切换刀盘转动方向时, 保留适当时间间隔, 切换速度不宜过快。
⑵出现偏差及时根据掌子面地层情况调整掘进参数, 调整掘进方向, 避免引起更大的偏差。
⑶蛇行的修正以长距离缓慢修正为原则, 如修正过急, 蛇行反而会更加严重。在直线推进的情况下, 选取盾构当时所在位置点与设计线上远方的一点作一直线, 然后再以这条线为新的基准进行线形管理。在曲线推进的情况下, 使盾构机当时所在位置点与远方点的连线同设计曲线相切。
盾构机掘进纠偏时, 调差值控制在平面调差折角<0.4%、高程调差≤20mm的范围内, 以防止纠偏过激。
5 结束语
控制技术与精确农业的浅析 篇8
1 精确农业发展中所涉及的重要技术简单介绍
1.1 按田间具体情况作物管理系统 (site-specific crop manage-ment简写SSCM)
它在美国首先实现。它强调应该根据田间不同地方土壤等条件的差异实行有区别的管理来克服肥料、种子等使用的不合理性。SSCM从技术角度讲就是为了适应田间各种因素的时空变化来实现作业整体的微观管理系统, 它的基础是土壤学、种植学、信息技术、管理工程科学和经济学的一体化。
1.2 产量图 (Yield Map)
它就是利用GPS及自动化机械采集田间不同位置的产量数据, 并利用GIS绘制产量图, 对于实现作物科学管理有重要意义, 可以将不同地块、不同位置、不同年份的产量进行对比, 并与土壤灌溉与排水、施肥、种子、杂草、虫害等因素的信息结合起来分析, 从而选择管理策略。
1.3 地理信息系统GIS (Geographic Information System)
PA强调各种与作物生长有关因素的空间差异性, 如土壤的N、P、K、石灰、Ph值等, 通常将GPS接受设备安装在采样车或施肥机械、农药喷撒机械、收割机等设备上, GIS的作用是将用GPS配合采集的各种信息按空间位置叠加起来 (overlay) , 来制定特点的农业生产方式。
精确农业中的这些重要技术中的每一项都与控制论紧密相联系, 正是因为有了控制论在其中的应用, 无论是从生产机械还是管理策略, 使得这些技术每一项都是一个完整的系统。有力地改变农业生产靠天吃饭的传统模式。
2 精确农业和控制论的关系
在精确农业发展的初期, 由于机电一体化技术引入农业生产, 使得某些具体的农业生产机械及工具成为一个实际可控系统, 如一个灌溉系统, 通过电机带动水泵抽水, 通过传感器来测定水位是否已达到要求.如已达到, 则传感器给电机一个反馈信号使电机停止工作, 从而使灌溉系统实现自动控制, 这是一个典型的反馈系统。精确农业可以看成一个大的控制系统, 而且是一个多输入多输出的非线性系统, 土壤酸碱性、温度、微量元素含量等等都是输入参量, 而相应的输出如施肥、喷药、及时灌溉等则是一个输出结果。按田间具体情况作物管理系统、产量图、地理信息系统则这个大的控制系统在控制某些控制量方面的具体表现。
精确农业的整个控制思想是从准确地记录植物生长的影响因子变异开始的。这些变异包括土壤中的营养成分, 病虫害情况, 植物的生长情况等等, 这些都可以看是整个系统的输入, 有了这些输入系统将根据某种策略来控制它的输出即农业机械化生产设备, 农业机械生产设备就包括高速度、高精度的定位系统, 可变量操作机构等等来确保植物的良好生长。
农民由于采用PA技术获得了显著的经济效益, 这必然促进精确农业的发展, 同时也必然有更多的控制理论将被应用于精确农业。
3 结论
精确农业在发达国家得到了足够的发展, 然而在我们国家虽然研究的很早但真正将它用于实际的农业生产却很少。随着我国经济结构的调整, 从事农业方面的人将越来越少而且现在很多地方政府都大力推进土地整改项目如江苏的万里良顷等等, 这将有力地促进精确农业在我国的发展。同时它也将与我国实际情况相结合衍生出新的技术促进农业发展。
正是由于引入机电一体化和信息智能技术进入农业生产领域, 使得许多控制技术在农业生产中得到了广泛的应用, 随着精确农业技术的进一步发展, 未来将会有更多的控制理论通过控制实体应用于农业生产, 促进农业生产的发展。
摘要：农业生产与控制技术看起来是毫不相干的两件事, 但在引入机电一体化和信息智能化后, 使控制技术在农业生产方面的应用得到了广阔地应用, 传统农业也正在向精确农业转变, 同时也使得控制理论在农业应用方面得到快速的发展。
关键词：机电一体化,信息智能化,控制技术,控制理论
参考文献
[1]高亮之.数字农业与我国农业发展.计算机与农业, 2001.
[2]张书惠, 马成林, 杜巧玲, 聂昕, 吴才聪, 韩云霞.精确农业自动变量施肥控制系统设计与实现.农业工程, 2001.
[3]汪懋华."精细农业"发展与工程技术创新[J].农业工程学报, 1999.
双波段比色精确测温技术研究 篇9
红外测温仪是通过测量物体的红外辐射进而测定温度的, 我们知道红外线是肉眼看不见的, 而且任何温度在绝对零度以上的物体都会发射红外辐射, 红外测温是将红外光转换成肉眼可见的图像, 并能直接转化成其他形式的型号或者直接在显示屏中显示。红外测温系统主要由光学系统、探测仪、信号处理器和显示器组成, 首先是光学系统对接受到的红外辐射光线进行处理, 再通过红外探测仪利用光电转化的手段转化为电信号, 然后在对电信号进行处理, 最终可直接在显示器上显示被测物体的温度。
比色测温是利用两个相邻狭窄波段内辐射强度的比值测温。该法采用波长窄带比较技术, 根据维恩偏移定律, 当温度增高时绝对黑体的最大单色辐射强度向波长减小的方向移动, 使两个固定波长的亮度比随温度变化, 通过这一规律就可测量温度。比色测温光学系统中包含斩波器和滤波器等光学元件, 斩波器相当于开关, 控制光路的通断, 另外它可以减少噪声, 提高信噪比。比色测温的重点元件则是滤光片, 在理论上通过更换滤波片就能实现宽波段非接触精确测温, 本次研究选用的滤光片的中心波长分别为8600nm和12600nm, 滤光片都是通过国家标准装置精确测量过的。
2 双波段比色精确测温原理
红外测温显示的温度值实际上是通过函数计算出来的。首先通过研究物体的属性我们发现物体的温度和其热辐射存在着函数关系, 而一切物体的温度都是因为其向外辐射电磁波产生的。红外测温有多种方法, 包括单色法、比色法、全福射法等。比色测温法是通过测量两个波长范围辐射量比值来求取目标辐射源真实温度的方法, 可大大减少由于发射率估计不准确带来的温度误差。
探测器在波长处接收到的辐射功率Pλ为:
其中:Rλ为探测器光谱响应度;τλC为前置光学系统透过率;τλf为带通滤光片透过率;A为探测器接收到的辐射源面积。在特定温度T下, 积分波段[λ1, λ2] 内探测器接收到的辐射功率P1为:
同理, 积分波段[λ3, λ4] 内探测器接收到的辐射功率P2为:
若假定两个带宽内目标源的发射率不发生变化, 且探测器接收到的辐射源面积不发生变化, 则探测器在两个不同带宽内接收到的辐射功率P1和P2的比值为:
由上式可看出, 只要准确测出不同滤光片下探测器接收到的目标源辐射功率P1和P2, 透镜及各滤光片的光谱透过曲线透过率为τλC1、τλC2、τλf1和 τλf2, 测量并拟合出探测器在不同波段 ( 滤光片透过光谱) 下的光谱响应度Rλ 和Rλ′, 求解上式即可准确得到一组滤光片下目标辐射源的温度T。
3 比色测温实验平台设计
双波段比色测温装置可分为聚光系统、斩波器、滤光系统、探测器、信号处理系统几个部分。实验过程可以简单描述如下:信号由被测物体产生, 通过聚光系统增加红外光的强度, 在通过斩波器和滤光器选择固定波长的光线, 接着由探测器完成光信号的接收和光电信号的转化, 在通过处理器输出电压信号或其他形式的信号。最终的信号电压值两两作商, 得到比值Z (T) , 再通过上述公式可求出被测物体的精确温度。
4 比色测温实验系统的标定方法
标定实验装置通常由高温黑体炉、CCD摄像机、以及计算机组成。黑体炉集成了PID调节器用来调节温度。传感器将接收到的靶子辐射出来的光波以电信号的形式与设置好的定值器信号作比较, 若有偏差则会产生偏差信号, 此信号经PID调节器传输给可控硅触发器, 此时触发器产生脉冲触发可控硅元件工作。
标定步骤:
(1) 连接并启动图像测温系统, 设置系统参数;
(2) 启动黑体炉先进行预热, 同时设定好温度值;
(3) 调整摄像机焦距和相对位置以获得清晰影像;
(4) 当黑体炉的PID温度稳定后调节摄像机使其在非饱和区成像也清晰;
(5) 根据实验需求设定积分时间拍摄;
(6) 设定下一个PID温度点;
(7) 重复以上4~6 步骤, 至完成所有标定温度点测量;
(8) 处理数据。
5 双波段测温系统的实验分析
本实验使用的是美国SBIR公司开发研制的面源黑体, 可以同时完成温度的测定和误差分析。通常将温度间隔设定在10℃, 通过带入函数计算可得出精确度不同的结果。在探测器与黑体相距75cm, 与平行光管相距55cm, 与聚焦透镜相距6.5cm的情况下。用宽波段双比色测温实验系统平台对800 ~ 3500℃范围内的热辐射进行温度测量, 用示波器显示辐射电压值。
中心波长为8600nm的滤光片与中心波长为12600nm的滤光片比值在理论和实验曲线趋势上比较一致, 说明以中心波长为8600nm和12600nm的两种滤光片测量温度是比较合适的, 此时系统稳定性相对较好, 测温精确度也比较高。
现代工业飞速发展, 对温度的测量和监测应用是分广泛, 而且对温度的测量要求更加快速、精确和便捷, 测温范围也希望更加宽泛, 而双波段比色测温就是适应新的发展需求的测温手段, 在以后的实际应用中一定可以发挥其功用。
参考文献
[1]李亚梅.比色测温系统的实现[J].中国民航飞行学院学报, 2010 (04) .
[2]邢冀川, 刘广荣, 金伟其, 何玉清.双波段比色测温方法及其分析[J].红外技术, 2002 (06) .
高速轨道检测系统精确控制技术 篇10
1 轨道检测系统距离采样原理
为实现等距离空间采样, 在列车轴头安装光电编码器, 通过其采集脉冲 (见图1) 。编码器转动一周输出固定的脉冲个数。通过速度与距离和脉冲的关系可测算光电编码器的脉冲数量, 并获得等距离值。若光电编码器转动一周输出脉冲数为M, 设车轮直径D (单位:m) , 则距离为L (单位:m) 等距离采样时需要计算的脉冲数δ为:
轨道检测系统中使用M=5000转光电编码器, 按照空间等距离L=0.25m采集一次数据, 无论列车以怎样的速度运行, 只要准确计量列车运行0.25m光电编码器产生的脉冲数δ, 然后对传感器进行一次数据采集, 经过合成计算即可得到采样位置的轨道几何参数。列车高速运行时, 脉冲数频率大大提高, 准确计算脉冲数、不产生丢失现象是重点研究的问题。
2 轨道检测脉冲计数方法
随着计算机的普及和应用, 由计算机及其外围接口插卡组成的应用系统广泛应用。检测列车速度和位置时采用光电码器与脉冲信号采集计数器卡相结合方式。在控制系统中, 一般将码盘信号经光电隔离后送入信号采集卡进行处理, 采集及处理的过程对系统具有重要影响。实时计算机系统中, 采用的计数器卡是一块通用的具有计数器/定时器和I/O功能的插卡, 可用于各种信号采集和数字输入输出口的控制系统。采用PCI总线的4轴正交解码器和计数器卡含有4个32-bit正交A、B相编码计数器, 带多范围时基选择器的8-bit定时器及4个隔离数字量输入和输出。
脉冲计数器卡每个通道都有一个增量编码器的解码电路, 输入类型是单端或差分。正交输入是有索引和无索引的线性或旋转编码器信号, 电编码器采用A相与B相相位差90°对脉冲计数 (见图2) 。
最大正交输入频率为2MHz, 计数器模式下的最大输入频率为8MHz, 可对每个计数器进行单独置成A/B正交信号模式、脉冲/方向信号模式或正/反脉冲信号模式。每个通道都可接收数字量输入, 并作为旋转编码器的索引信号输入或线性编码器的原点感应开关信号输入。在使用特定的数字量输入口、计数器正向溢出/反向溢出、高于/低于比较值或设定时间间隔产生中断时, 脉冲计数器卡可向计算机系统发出中断信号。在0.02~51s内, 计数器可对用户设定任何时间间隔连续产生中断。通过中断能够监测到检测系统的运行速度。
3 轨道检测同步采集控制
在高速轨道检测系统中, 列车上安装了很多传感器, 还有激光摄像图像处理系统, 数据同步采集是重点研究的问题。经过大量研究与实验, 以及多年的应用经验, 采用脉冲计数器卡, 其可提供4个数字量输出通道, 每个通道可接收平常TTL输出的数字量输出。当脉冲数记录到δ个时, 实时数据处理计算机向激光摄像计算机发出高电平信号, 接收信号后, 激光摄像计算机向数据处理计算机发送经过计算后的单边轨距数据, 以供实时数据处理计算机进行合成计算。同时, 数据处理计算机对在AD采集卡上获取的数据进行一次采集, 通过脉冲计数值达到δ个, 将采集的所有数据信息进行合成, 达到整个系统数据采集同步控制 (见图3) 。
在通常脉冲计数法中, 计数器在闸门时间内对信号脉冲进行计数。普通脉冲计数器只能输出整数脉冲, 测量出的脉冲信号频率存在较大的量化误差 (±1) 。降低脉冲计数量化误差的途径主要有测周期法、锁相环技术及脉冲零头计数技术等方法。测周期法和锁相环技术不能从根本上消除脉冲计数的±1误差;测出脉冲零头数Δnq, i和Δnq, i+1, 即可避免±1误差, 降低脉冲计数的量化误差。
通过高精度高频率的时钟信号, 测量脉冲零头所持续的时间δτ, 并与待测脉冲周期τx进行比对, 估算脉冲零头:
测量时间δτ为测量该段时间内时钟信号的脉冲个数。为满足实时性要求, 通过计数器脉冲和时钟信号控制累加器与寄存器以实现计数目的。用光电编码器脉冲的上升沿触发累加器A, 即在每个光电编码器脉冲A相与B相相差90°的情况下触发累加器加1, 用时钟信号的上升沿触发累加器B, 累加器A和B在计数满值 (溢出) 时自动清零, 重新开始计数, 如此循环不断。脉冲计数误差消除方法见图4, 图中第i个 (i=1、2…N, N为自然数) 闸门的累加器数值Ai、B1, i、B2, i、B3, i和第i+1个闸门的累加器数值Ai+1、B1, i+1、B2, i+1、B3, i+1为待测脉冲。测量脉冲零头持续时间δτ为测量该段时间内已知频率的时钟脉冲个数, 即该段时间起点和终点的累加器B计数值之差。测量待测脉冲周期τx为测量陀螺信号相邻2个脉冲之间的时钟脉冲个数, 即相邻2个陀螺脉冲处累加器B计数值之差。在第i个闸门的脉冲零头为:
第i+1个闸门的脉冲零头为:
第i到第i+1个闸门脉冲的计数值为:
在列车高速运行条件下, 采用脉冲数精准技术对光电编码器脉冲准确计数, 实现同步采样控制。
4 结束语
高速轨道检测系统精确控制技术是检测系统中的重要环节之一, 脉冲计数准确和同步控制方法需要不断改进和提升。采用脉冲计数误差消除方法可精确实时测量光电编码器输出的脉冲数, 并同步控制时钟信号, 稳定实现计数功能, 提高轨道检测系统性能。
参考文献
[1]陈东生, 田新宇.中国高速铁路轨道检测技术发展[J].铁道建筑, 2008 (12)
[2]廖丹, 杨建强.XC3S400AN在四频差动激光陀螺脉冲信号计数中的应用[J].电光与控制, 2009 (9)
[3]姚震, 刘方铭.TMC-10计数卡在微机控制系统中的应用[J].自动化与仪器仪表, 2004 (4)
[4]张志文, 胡志洁.PSoC的多路陀螺输出脉冲计数系统设计[J].西安工业大学学报, 2011 (3)
[5]郑屹, 张志文.惯导组件多路脉冲计数系统设计[J].西安工业大学学报, 2011 (3)
精确技术 篇11
精确诊断+个体化治疗："精确打击"晚期肺癌
本刊记者 黄 薏
受访专家 上海交通大学附属胸科医院呼吸内科教授 韩宝惠
大众医学：在很多人的印象中，肺癌十分凶险，死亡率高。当前，我国肺癌的发病现状如何，早期肺癌和晚期肺癌的比例大致是多少？
韩宝惠：肺癌的发病率和死亡率在全球范围内均呈迅速上升趋势。在我国，肺癌是男性发病率和死亡率最高的恶性肿瘤；尽管乳腺癌是我国女性发病率最高的恶性肿瘤，但死亡率还是肺癌最高。预计肺癌的这种高发态势，仍将持续若干年。
过去，大多数肺癌患者都是"因症就诊"，即出现了咳嗽、胸痛等症状，才想到去医院就诊。此时，肿瘤大多已侵犯了气管、大血管，甚至胸膜，2/3的患者是晚期，大多失去了手术机会，5年生存率不超过5%。近年来，随着人们保健意识的提高和健康体检的日益普及，早期肺癌的检出率有所提高，很多无症状的早期肺癌患者被及时发现，并接受了手术治疗，术后生存率明显提高，Ⅰ期肺癌患者甚至可以被治愈。不过在临床上，无法手术的晚期肺癌患者仍占较大比例，如何有效控制这些患者的病情，提高长期生存率，是近年来医学界研究的重点和热点。
大众医学：很多人认为，一旦被确诊为晚期肺癌，相当于被判了死刑，治与不治，差别不大，是这样吗？
韩宝惠：必须明确，晚期肺癌并不等于"无药可救"。近年来，国内外有关晚期肺癌临床治疗研究非常多，是所有肺癌治疗中方法最多、进展最显著、最具突破的。我们的临床研究也证实，以药物基因组指导下的个体化化疗、分子靶向治疗和免疫治疗相结合的"精准"个体化综合治疗，可以有效提高晚期非小细胞肺癌的疗效，延长患者的生存期。
大众医学：药物基因组指导下的个体化化疗是什么？与常规化疗相比，其优势在哪儿？
韩宝惠：所谓药物基因组指导下的个体化化疗，就是通过药物基因组检测，筛选出对特定肿瘤患者最为敏感的化疗药物，再制订个体化的化疗方案。与常规化疗相比，个体化化疗方案更加"精准"，疾病控制有效时间、一年生存率、中位生存时间都有所提高或延长。
大众医学：对于分子靶向治疗，听说过的人不少，但真正了解其"真相" 的人却不多。分子靶向治疗的原理是什么，最适合哪些患者？
韩宝惠：研究发现，大多数肿瘤的发生和发展都是由"驱动基因"（驱动肿瘤细胞生长的基因）主导的。如果能找到"驱动基因"，并将其阻断，肿瘤细胞将不再生长。所谓分子靶向治疗，就基于这个原理，分子靶向药物就是针对"驱动基因"设计的特异性阻断剂。阻断了"驱动基因"，相当于关掉了肿瘤的"发动机"，肿瘤细胞就会慢慢死亡，而肿瘤周围的正常组织细胞则不受影响。因此，分子靶向治疗又被称为"生物导弹"。显而易见，这种专门针对肿瘤细胞的"生物导弹"，远比常规化疗"不分敌我、狂轰滥炸"要来得有效得多，副作用也要小得多。
不过，分子靶向治疗的应用并不是盲目的，也并非所有患者都适用。用在"驱动基因敏感突变阳性"的患者身上，其疗效是"神奇"的，而用在"不对"的患者身上，则是完全无效。
如何找到"驱动基因敏感突变阳性"的患者？很简单，对肿瘤组织进行分子病理诊断即可。我科在国内较早开展表皮生长因子（EGFR）突变检测指导下的EGFR-TKI靶向治疗。临床观察发现，存在EGFR基因敏感突变的晚期肺癌患者经EGFR-TKI治疗后，疗效明确，不良反应较轻，耐受性较好，疾病控制时间达到9～11个月，生存期达到28～30个月。
大众医学：免疫治疗如何对抗肿瘤，哪些患者适用呢？
韩宝惠：晚期肺癌的生物治疗也是近几年研究的热点。《柳叶刀》《科学》等国际权威杂志上已有相关研究报道，提示免疫治疗可以延长耐药、疗效不佳的晚期肺癌患者的生存期。
与常规化疗不同，免疫治疗主要针对肿瘤生长的"微环境"，通过改造肿瘤生长的"土壤"，激发、调动人体自身的免疫系统来对抗肿瘤。人体的免疫系统相当于一道"防火墙"（check point）。在正常情况下，机体的免疫系统能发现并清除突变的癌变细胞。一旦"防火墙"的某处被肿瘤细胞攻破，肿瘤细胞会自发分泌免疫抑制性因子，抑制T细胞（免疫细胞）的功能，使人体失去抑制和清除肿瘤细胞的能力。通俗地说，T细胞相当于人体内的"警察"，履行着"抓坏人"（清除肿瘤细胞）的职责。但在特殊情况下，"警察"被肿瘤细胞"收买"了，不再"抓坏人"，肿瘤细胞就开始"胡作非为"。免疫治疗的目的，就是要恢复T细胞的功能，使其重新履行"警察"职责，杀灭肿瘤细胞。
作为国内最早开展晚期肺癌生物免疫治疗研究的单位，我们在研究中发现，免疫治疗组的疾病控制时间比常规化疗组显著提高。至于哪些肺癌患者适用免疫治疗，有哪些筛选指标可供临床参考，尚需进一步研究证实。
专家提醒：肺小结节≠肺癌
体检的普及，使早期肺癌诊断率有所提高，同时也使"肺小结节"的检出率大幅增加。当被查出肺内有小结节以后，很多人都非常担心，甚至恐惧，唯恐自己患了肺癌。如何以科学的态度看待肺小结，既不过分焦虑，也不漏诊肿瘤呢？
实际上，肺结节的性质与大小密切相关。通常，直径小于4毫米的小结节，恶性的比例非常低；直径介入4～10毫米的结节，既有良性也有恶性；直径大于3厘米的肺结节80%～90%是恶性。
对于肺小结节，要避免二种倾向：一要避免过度诊断、过度治疗、一发现小结节不问良恶性就开刀；二要避免漏诊和误诊，切不能"视而不见"。正确的做法是，直径小于4毫米的孤立肺小结节，一般很少是恶性的，而且结节的威胁性小，只要每年复查一次低剂量螺旋CT即可；直径介入4～10毫米的肺小结节，需仔细鉴别，每半年随访一次低剂量螺旋CT，看是否有变化，高度疑似患者应进行小病灶高分辨、病灶薄层加三维重建CT扫描；直径大于10毫米的肺结节，基本可以通过CT、气管镜等检查明确诊断。
专家提醒：肺癌早发现，40岁以上人群每年做一次筛查
由于早期肺癌起病隐匿，往往没有明显不适症状，而常规X线胸片检查无法发现直径在10毫米以下的早期病灶，故40岁以上人群应每年做一次低剂量螺旋CT检查，以筛查肺癌。与常规CT扫描相比，低剂量螺旋CT的放射剂量更低（仅为常规CT扫描剂量的1/ 6），更安全。
专家简介
韩宝惠
上海交通大学附属上海市胸科医院副院长、呼吸内科学科带头人；肺癌临床研究室主任，博士生及博士后导师，上海市领军人才，上海市优秀学科带头人，中华医学会呼吸病学分会肺癌专业委员会委员，中国抗癌协会临床肿瘤学协作专业委员会（CSCO）执委；肿瘤血管靶向专委会主任委员，中国医师协会肿瘤专业委员会常委，上海市医学会肺科分会委员、肺癌学组组长，上海市医学会肿瘤靶分子学会副主任委员。
激光探测灵敏度精确测量技术 篇12
激光探测灵敏度检测手段一般采用激光测距机 (或固体激光器) 配套激光衰减片的组合方式。激光探测设备的光学组件主要由前向截止滤光片和视场光栏组成, 探测窗口一般比较大, 而实际有效通光孔径为光电探测器光敏面直径, 直径一般不到1 mm, 因此检测激光探测灵敏度的测试激光功率稳定性和能量密度分布均匀性是决定检测准确性的主要因素。而一般激光器的基模激光主光斑能量分布为准高斯分布, 光斑能量随机起伏较大, 分布不均匀, 能量密度分布起伏约5倍左右, 对激光探测灵敏度的测量会产生数倍的随机偏差, 不能定量的准确测定灵敏度最小值, 对灵敏度的动态范围更是很难标定。实测激光光斑能量分布如图1所示。
由此可见, 检测激光光斑功率稳定性和能量密度分布均匀性直接决定着检测结果的可信度和准确性, 而检测激光光斑非均匀性分布造成的测量误差要远远大于激光脉冲功率稳定性所造成的误差。
2 激光探测灵敏度精确测量设计
2.1 技术路线
为提高检测激光脉冲功率稳定性和光斑能量密度分布均匀性, 同时尽可能地增大检测激光功率精确调节范围, 并保障检测设备使用便捷, 采取了以下5种技术措施。
(1) 激光光束均匀整形技术。为精确模拟远场平行光, 确保能量分布的均匀性, 主要采用积分球式能量均化方式、微透镜阵列式能量均化光学装置等对检测激光光束进行均匀整形, 保证输出激光能量分布的均匀性。
(2) 超小型激光器功率稳定设计技术。为尽可能使激光器输出功率时刻保持高稳定状态, 不但要尽可能降低激光器本身的输出激光功率起伏, 同时还要严格控制激光器输出激光光束的能量密度分布起伏。开发超低功率高稳定YAG激光器, 采用精确温控制措施和主动电光调Q方式, 确保激光器输出功率的稳定性。同时, 采用高集成、超小型化设计, 尽最大可能减小体积和质量, 以满足手持式使用要求。
(3) 激光精确衰减数控调整技术。为了适应对不同激光探测设备检测需要, 同时具备精确测量和标定探测灵敏度动态范围的能力, 采用激光精确衰减数控调整技术, 利用嵌入的大量激光衰减片组和自动解算数控调整机构, 可实时显示检测激光的功率密度值, 实现对检测激光的精确衰减和调整能力。
(4) 激光远场平行光准直模拟技术。根据激光探测设备作战使用环境, 需要在近场模拟远场平行光特性, 采用光束准直技术, 利用离轴扩束和消球差设计等方式, 提高光束质量和平行度, 模拟出远场平行光。
(5) 激光功率密度自动解算处理技术。一般激光探测设备具有多个激光探测单元, 测试时需对每一个探测单元进行多次测量, 测试工作量较大。为方便使用, 采用激光功率密度自动解算处理技术, 经程序设定后, 按设定频率和次数自动工作, 对测量结果统一记录并提供检测结论, 自动生成检测数据文档, 方便调用和查阅。
对激光能量均匀化光学处理技术, 经试验验证, 处理后的激光光束近似为激光远场平行光光束效果, 激光能量密度分布起伏小于10%, 确保了激光光斑能量空间均匀性, 能较好满足激光探测灵敏度测量要求。激光能量均匀化后实测的光斑能量分布如图2所示。
2.2 样机及工作原理
激光探测灵敏度检测设备原理样机主要由稳压电源模块、冷却装置、检测信号驱动模块、超小型高稳定激光器、激光能量均化光学装置、数控衰减光学装置、扩束准直光学装置、激光功率密度解算处理模块和综合数据处理模块组成。组成框图见图3所示。
图3中稳压电源模块负责为各单元提供稳定的直流源;冷却装置根据驱动模块信号和温控设备反馈数据自动调整开关和制冷强度, 使激光器在运行期间环境温度始终保持在一定温度范围内, 确保激光输出功率稳定;检测信号驱动模块为激光器提供驱动信号, 控制激光器开关;数控衰减光学装置可以实现以1 dB为步长精确调整激光输出功率密度;激光功率密度解算处理模块可根据需要计算衰减装置的组合方式, 并自动解算和显示当前激光输出功率密度值;激光能量均化光学装置把能量分布为抖动起伏较大的激光光束整形为能量均匀分布的匀场光束;扩束准直光学装置对激光光束进行整形, 使输出近似远场匀场激光光束;综合数据处理模块可自动设置测试方式, 记录并保存测试数据, 所有数据可通过USB接口自动传输。
3 验证试验
3.1 试验方法
(1) 将激光探测灵敏度检测设备和激光空间能量密度检测设备分别放置在光具座导轨上。
(2) 调整激光探测灵敏度检测设备和激光空间能量密度检测设备使其准直并使激光探测灵敏度检测设备出光孔径中心对准激光空间能量密度检测设备探测光学系统孔径中心, 同时DELIXI单相接触调压器接市电, 用UT53万用表监测调整单相接触调压器至220 V。
(3) 在激光探测灵敏度检测设备不同档位上发射单脉冲激光, 与其同时调整激光空间能量密度检测设备测量档位, 分别测试激光探测灵敏度检测设备1~63 dB不同档位的激光功率密度。
3.2 试验条件
(1) 激光空间能量密度检测设备:2 f J/mm2;
(2) 光具座:1 500 mm;
(3) UT53万用表;
(4) DELIXI单相接触调压器。
3.3 试验结论
激光探测灵敏度检测设备输出激光功率密度最小值为0.32×10-6W/mm2。激光探测灵敏度检测设备激光功率不确定度变化范围为2.0%~9.1%, 与通常使用的激光探测灵敏度检测方式所造成的灵敏度检测最大偏差数倍相比, 大大提高了激光探测灵敏度测量准确性, 确保了检测结果的可信性。激光探测灵敏度检测设备输出激光功率密度范围为0.32×10-6~1.43 W/mm2, 动态范围为66 d B。
4 结论