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糖化酵母工程菌构建及其表达酶和产乙醇研究

糖化酵母工程菌构建及其表达酶和产乙醇研究

作者：刘振旺海南大学

学位级别：硕士

由于对石油的过度依赖,能源危机和环境污染已成为制约各国经济发展,影响人类健康的主要因素。开发新能源已成为一项迫切的任务。生物乙醇是一种绿色的可再生能源,主要由纤维素质与淀粉质发酵获得,具有巨大生产潜能。淀粉质转化乙醇早已... 详细信息

由于对石油的过度依赖,能源危机和环境污染已成为制约各国经济发展,影响人类健康的主要因素。开发新能源已成为一项迫切的任务。生物乙醇是一种绿色的可再生能源,主要由纤维素质与淀粉质发酵获得,具有巨大生产潜能。淀粉质转化乙醇早已进入商业规模,我国已形成相关产业链。分解支链淀粉的异淀粉酶和水解淀粉生成葡萄糖的糖化酶或α-淀粉酶是淀粉酿酒过程中必须添加的酶。P. pastoris是良好的外源基因表达宿主。本项目研究用P. pastoris表达α淀粉酶和异淀粉酶。通过PCR法扩增达a淀粉酶基因(a-amy)和异淀粉酶基因(iso),并使其基因的3’末端融合了His标签。构建P. pastoris表达载体(pGAP9K-α-amy和pGAP9K-iso).利用电转化技术将重组表达载体转化毕赤酵母GS115,经500-1,000μg/mL的G418抗生素筛选得到阳性菌株GS115(pGAP9K-α-amy)和GS115(pGAP9K-iso),将摇瓶表达产物进行分解淀粉和支链淀粉试验,筛选高表达重组子作为工程菌。在生物反应器中高密度发酵工程菌株GS115(pGAP9K-α-amy) 56h时,生物量A600为186,表达α-AMY产量最高约为125mg／L,表达产物具有水解淀粉活性,活力为68.32U／ml。之所以在酿酒过程中需添加糖化淀粉的酶类是因为酿酒酵母缺乏这些酶。这些酶的生产增加了淀粉质原料乙醇的成本。本课题应用DNA操作将异淀粉酶和糖化酶基因重组于京龙一号酿酒酵母。通过G418浓度梯度筛选、淀粉平板活性筛选等方法,筛选出高拷贝、并有水解支链淀粉活性的重组子ScYIpGI,摇瓶表达表明出现目标蛋白。分别用于10%木薯淀粉培养基、10%可溶性淀粉培养基发酵,证明ScYIpGI具有糖化能力,并且4d内,发酵液酒精浓度分别为4.17%和4.58%,淀粉利用率为57.5%、61.2%。结果证明,本实验改良后的酒酵母工程菌可表达糖化酶和异淀粉酶,具有水解淀粉的活性,可应用于直接发酵淀粉生产乙醇。

关键词：淀粉酒精糖化酶 α-淀粉酶异淀粉酶巴斯德毕赤酵母酿酒酵母

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某装甲车车内隔振降噪特性研究

某装甲车车内隔振降噪特性研究

作者：刘振旺中北大学

学位级别：硕士

装甲车辆是未来装甲机械化部队的主要军事装备,在未来战争中将担负极为重要的作战任务。为了充分发挥装甲车辆武器装备的作战效能,要求装甲车辆乘员必须在一个较长的战斗阶段内保持精力充沛,反应灵敏,必须给装甲车乘员营造一个比较舒适... 详细信息

装甲车辆是未来装甲机械化部队的主要军事装备,在未来战争中将担负极为重要的作战任务。为了充分发挥装甲车辆武器装备的作战效能,要求装甲车辆乘员必须在一个较长的战斗阶段内保持精力充沛,反应灵敏,必须给装甲车乘员营造一个比较舒适的生存和操作空间。目前,我国生产和装备的装甲车辆内部噪声污染严重,测量结果表明:现装备的履带车辆,车内最大噪声级可达120dB,噪声级随车辆行驶速度的增加而增大。装甲车辆内部噪声的危害必须引起高度重视,必须下大力气解决装甲车辆内部噪声的消减问题,这对保护作战人员,提高战斗力,充分发挥武器装备的作战效能具有非常大的意义。本文在介绍了模态分析技术及其相关技术的基础上,比较了某装甲车的基于ANSYS模态分析软件的理论模态分析结果和基于DASP(Data Acquirement and Signal Processing)软件的试验模态分析结果,所得的模态参数误差分析及影响因素的分析表明了两种分析结果的一致性。其次,运用声—振分析软件SYSNOISE对装甲车内部声场进行了分析研究,结果表明发动机的振动为装甲车车内主要噪声源。最后,通过频率分析法和相干分析法对车内振动噪声信号的分析,获得了装甲车车内隔振降噪特性的特征频率;并通过相关改进措施的设计如消声器的设计和吸声结构的设计,在理论上降低了装甲车车体内部的噪声,改善了装甲车车内的人机环境。

关键词：模态分析隔振降噪消声器

TDI-CMOS成像系统研究及FPN校正方法设计

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TDI-CMOS成像系统研究及FPN校正方法设计

作者：刘振旺天津大学

学位级别：硕士

传统线阵图像传感器采用一维像素阵列结构,通过扫描运动获取二维图像,其成像性能受限于运动速度和光照强度。时间延迟积分(TDI)图像传感器采用二维像素阵列结构,通过扫描的方式实现不同行像素对同一景物的多次曝光,等效延长曝光时间,从... 详细信息

传统线阵图像传感器采用一维像素阵列结构,通过扫描运动获取二维图像,其成像性能受限于运动速度和光照强度。时间延迟积分(TDI)图像传感器采用二维像素阵列结构,通过扫描的方式实现不同行像素对同一景物的多次曝光,等效延长曝光时间,从而有效提高图像传感器的信噪比和灵敏度。TDI-CMOS图像传感器具有与CMOS工艺兼容、高集成度、低功耗、抗辐射等优点,逐渐成为研究热点。在TDI-CMOS图像传感器的研制过程中,对传感器的功能测试和性能分析是极其重要的一个环节。因此,关于TDI-CMOS图像传感器成像质量及其成像系统的研究具有重要意义。为了消除TDI-CMOS图像传感器输出图像中的固定模式噪声(FPN),本文首先研究了TDI-CMOS图像传感器的工作原理,然后在分析FPN来源、噪声特点及其对成像质量的影响的基础上,提出了TDI-CMOS图像传感器的噪声模型,并根据该模型设计了一种基于灰度值补偿的FPN校正方法。该方法首先在均匀光下采集大量样本图像,然后基于所有样本图像的行均值向量和列均值向量分别估计行FPN和列FPN,最后,通过像素原始灰度值加上对应的行FPN估计值校正行FPN、通过像素原始灰度值减去对应的列FPN估计值校正列FPN。为了验证提出的校正方法的有效性,首先基于128级模拟域累加TDICMOS图像传感器设计了一套成像系统,研究了系统设计中的关键技术,具体完成了图像传感器硬件电路设计、片上可编程系统(SoPC)设计及履带机械运动装置设计。其中,SoPC是成像系统的嵌入式主控系统,基于FPGA开发板设计。然后使用设计的成像系统采集100幅样本图像,并基于MATLAB软件完成对FPN的估计,最后进行FPN校正。实验结果表明,使用提出的方法对均匀光照下拍摄的图像进行FPN校正后,其行均值标准差从5.6798 LSB减小到了0.4214 LSB,其列均值标准差从15.2080 LSB减小到了13.4623 LSB;而实际测试图像中的行FPN和列FPN也都得到了有效校正。本文设计的方法可以有效消除TDI-CMOS图像传感器输出图像中的FPN。

关键词：时间延迟积分 CMOS图像传感器固定模式噪声校正方法成像系统片上可编程系统

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非线性裂纹转子的振动与裂纹扩展的控制研究

非线性裂纹转子的振动与裂纹扩展的控制研究

作者：刘振旺天津理工大学

学位级别：硕士

转子作为旋转机械(如:大型汽轮发电机,航空/航天发动机及压缩机)的核心,正向高速、大载荷和精密的方向发展,使得转子承担着越来越重要的作用。由于材料的差异,在铸造转子的过程中会存在细小的缺陷,在成形加工过程中易造成转子表面的微... 详细信息

转子作为旋转机械(如:大型汽轮发电机,航空/航天发动机及压缩机)的核心,正向高速、大载荷和精密的方向发展,使得转子承担着越来越重要的作用。由于材料的差异,在铸造转子的过程中会存在细小的缺陷,在成形加工过程中易造成转子表面的微裂痕。这些细小的突变会产生很大的应力集中,其长时间在循环应力、高温环境和外力冲击的作用下,易诱发疲劳裂纹并有裂纹扩展甚至引发重大财产损失和工程事故。因此快速的发现、诊断早期裂纹和研究影响转子裂纹开闭的因素显得十分重要,但对转子中出现的裂纹进行控制及延缓裂纹的扩展更具有实际意义,对保障机械系统安全的工作和稳定运行,进而对我国工业、军事、和航天领域等大型设备适应战场环境和战场自救有着突出的贡献。本文基于现阶段国内外非线性裂纹转子动力学研究工作,采用了非线性的裂纹转子系统的数学模型,裂纹刚度模型、支撑作用下的非线性模型和电磁作用器模型,设计变宽度与变形状的隶属度函数构成的模糊规则的模糊PID控制的电磁作用器,并进行数值仿真计算,最后通过采用实验的方法验证仿真的结果。研究主要内容包括:首先,研究转子在非线性和线性条件下的振动特征和裂纹开闭情况,然后分别分析阻尼c、偏心量e、刚度变化量k、非线性参数(ε(1))、ε(1))和β(0)))、轴非对称性对非线性裂纹转子振动特性和裂纹周期性开闭的影响。综合希尔伯特黄、高阶谱方法和裂纹开闭函数优势,然后应用于轻微非线性裂纹转子的特征分析。针对转子系统的非线性恢复力和非线性振动问题,采用电磁作用器实现转子系统主谐波区域和分数谐波区域的完全振动控制及延缓裂纹的扩展。其次,设计了变宽度与变形状的隶属度函数构成的模糊规则的模糊PID控制的电磁作用器对转子进行控制,同时与单一的隶属度函数的PID控制和传统PID控制对比其控制效果优劣。最后采用实验的方法,制作电磁作用器,实现对转子系统的非线性振动的完全控制。本文总结了转子系统不同参数对裂纹开闭规律的影响,研究了抑制裂纹扩展机理。研究结果证实使用基于电磁作用器的主动控制系统能够有效的控制非线性裂纹转子振动的振幅及延缓裂纹的扩展。对模糊PID控制和传统PID控制两种控制策略进行比较,显示使用所提出的模糊PID控制器能对非线性恢复力进行自学习的模糊处理和实现转子系统的主谐波和分数谐波区域的完全振动控制,强化了转子系统的适应能力。

关键词：延缓裂纹扩展非线性裂纹转子电磁作用器模糊PID控制

钛合金/CFRP叠层构件钻孔过程有限元分析与制孔质量研究

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钛合金/CFRP叠层构件钻孔过程有限元分析与制孔质量研究

作者：刘振旺天津大学

学位级别：硕士

钛合金/碳纤维增强复合材料(简称CFRP,)叠层构件广泛应用于航空航天领域,但是钛合金及CFRP材料的难加工性及二者耦合作用,使叠层构件制孔加工难度进一步增加。本文以钛合金/CFRP叠层构件钻孔过程为研究对象,进行了进行有限元建模及分析... 详细信息

钛合金/碳纤维增强复合材料(简称CFRP,)叠层构件广泛应用于航空航天领域,但是钛合金及CFRP材料的难加工性及二者耦合作用,使叠层构件制孔加工难度进一步增加。本文以钛合金/CFRP叠层构件钻孔过程为研究对象,进行了进行有限元建模及分析,并研究了制孔质量的变化规律。主要内容包括如下:首先,基于钛合金钻孔过程的加工特性,采用经典的Johnson-Cook模型,建立钛合金的本构模型;基于等效介质理论以及CFRP材料属性,建立CFRP等效介质本构模型;根据钻孔过程中叠层材料与刀具间作用关系,建立钻孔过程中工件、刀具之间的摩擦模型、热传导模型,最终完成了钛合金/CFRP叠层构件钻孔过程的有限元建模过程。其次,运用DEFORM 3D软件中,基于建立的钛合金/CFRP叠层构件的有限元模型,仿真并分析了不同工艺参数对切削力和切削温度的影响规律,通过叠层构件钻削试验,验证了有限元模型的有效性,分析了试验结果与仿真结果的误差来源。最后,采用全因素试验法,研究了不同工艺参数对孔壁表面粗糙度、孔径误差大小、出入口质量等制孔质量影响规律,并对比分析了叠层构件与单层材料制孔质量的差异。本文研究的钛合金/CFRP叠层构件的有限元仿真模型及制孔质量的变化规律,可为优化钻孔加工工艺,研究切削力与切削热对叠层结构钻孔过程的影响提供技术支持和理论参照。

关键词：叠层构件钻孔有限元仿真制孔质量切削温度

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稳态法测催化剂的有效扩散系数

石油化工 1989年第9期18卷 631-634页

作者：程宏远刘振旺佟泽民北京石油化工专科学校

采用可装填多颗粒催化剂的实验装置和稳态法,以及 N_2～H_2气体在常温常压下、测定了银催化剂的有效扩散系数,得到两种载体的曲折因子为4.08和2.24。

关键词：催化剂稳态法扩散系数银

TDI CMOS图像传感器曝光时间优化方法研究

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光学学报 2015年第2期35卷 26-32页

作者：何春良李斌桥刘振旺徐江涛天津大学电子信息工程学院天津300072

为了提高时间延迟积分互补金属氧化物半导体(TDI CMOS)图像传感器的成像质量,研究了TDI CMOS图像传感器中曝光时间的选取对成像质量的影响。基于行滚筒曝光读出原理,分别分析了曝光时间对信噪比(SNR)和调制传递函数(MTF)的影响机理,根... 详细信息

为了提高时间延迟积分互补金属氧化物半导体(TDI CMOS)图像传感器的成像质量,研究了TDI CMOS图像传感器中曝光时间的选取对成像质量的影响。基于行滚筒曝光读出原理,分别分析了曝光时间对信噪比(SNR)和调制传递函数(MTF)的影响机理,根据分析结果,提出在级数已选定的情况下,曝光时间的选取存在最优值,此时得到的图像质量较好。为验证结论,基于自主研发的TDI CMOS图像传感器芯片及现场可编程门阵列(FPGA)开发板,搭建了TDI CMOS图像传感器成像测试系统。实验中采用MTF×SNR作为评价图像质量的指标,实验结果表明,在选定的相机参数下,积分级数为8级,光强为20 lx时,TDI CMOS图像传感器曝光时间选取64 ms时所得到的图像质量最好,此时MTF×SNR最大。

关键词：探测器时间延迟积分互补金属氧化物半导体图像传感器曝光时间调制传输函数信噪比

基于模糊PID对转子系统的非线性振动控制的研究

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系统仿真学报 2017年第1期29卷 200-205页

作者：刘军刘振旺陈建恩王亮富天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384

针对转子系统的非线性恢复力模型与非线性振动控制问题,采用变宽度与变形状的隶属度函数构成的模糊规则的模糊PID控制的电磁作用器,实现对转子系统的非线性恢复力的处理和非线性振动的完全控制。使用具有非线性恢复力的轴承和电磁作用器... 详细信息

针对转子系统的非线性恢复力模型与非线性振动控制问题,采用变宽度与变形状的隶属度函数构成的模糊规则的模糊PID控制的电磁作用器,实现对转子系统的非线性恢复力的处理和非线性振动的完全控制。使用具有非线性恢复力的轴承和电磁作用器的Jeffcott模型,进行转子系统的非线性振动控制的仿真计算,并通过使用模糊PID与传统PID两种控制方法的仿真及比较,表明使用所提出的模糊PID控制器能对非线性恢复力进行自学习的模糊处理和实现转子系统的主谐波和分数谐波区域的完全振动控制,也强化了转子系统的适应能力。

关键词：模糊PID控制电磁作用器非线性转子振动控制仿真

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基于粒子群优化的故障特征提取技术研究

振动与冲击 2008年第10期27卷 144-147页

作者：潘宏侠黄晋英毛鸿伟刘振旺中北大学机械工程与自动化学院太原030051

齿轮传动箱的故障征兆,可以通过不同的特征参量表现出来。传动箱工作过程中,由于响应信号成分复杂,提取其敏感的故障特征信息非常困难。故障程度、部位和类型等对特征参量的敏感程度差别很大,通过传统的特征提取和分析方法可以建立庞大... 详细信息

齿轮传动箱的故障征兆,可以通过不同的特征参量表现出来。传动箱工作过程中,由于响应信号成分复杂,提取其敏感的故障特征信息非常困难。故障程度、部位和类型等对特征参量的敏感程度差别很大,通过传统的特征提取和分析方法可以建立庞大的特征参量集。如何从众多的特征参量中确定可靠有效的故障特征参量,如何根据故障对特征参量的敏感程度优化筛选特征参量集,是实现实时在线故障诊断亟待解决的一个问题。针对传动箱故障特征选择问题,提出了基于粒子群优化(PSO)算法的特征选择方法。将粒子群优化技术用于研究传动箱振动响应信号的分析与处理,用于故障诊断特征参量集的提取与优化,形成了适合该齿轮传动箱的有效故障特征参量,从而建立了与齿轮传动箱故障现象密切相关的特征参量集。把此算法应用到齿轮传动箱故障诊断中,结果证明,该算法有很好的效果,提高了诊断精度,比常用的梯度下降算法具有更快的优化速度。

关键词：粒子群优化故障诊断特征提取传动箱