第一篇：醫(yī)學遺傳學輔導教案

第十一章

單基因遺傳病

? 教學要求

1．掌握分子病和先天性代謝缺陷病的概念； 2．掌握主要的分子病的分子機制； 3．掌握先天性代謝缺陷病的特征； 4．熟悉先天性代謝缺陷病的分子機制；

5．了解主要的分子病和先天性代謝缺陷病的臨床癥狀；

? 教學手段

多媒體課件

? 教學課時

4學時

? 教學內容

一．分子病 分子病概念

（一）血紅蛋白病

血紅蛋白病的分類

1.血紅蛋白分子的結構及發(fā)育變化

（1）血紅蛋白分子的結構（2）珠蛋白基因及其表達特點 2.珠蛋白基因突變的類型

3.常見的血紅蛋白?。ㄖ攸c、難點）

①鐮狀細胞貧血癥 ②血紅蛋白M病 ③地中海貧血

α地中海貧血 β地中海貧血

（二）血漿蛋白病

1．血友病A（重點）2．血友病B（重點）3．血友病C 4．血管性假性血友病

(三)結構蛋白缺陷?。ㄖ攸c）

1.膠原蛋白病(1)成骨不全

(2)Ehlers-Danlos綜合征DMD BMD 3.肌營養(yǎng)不良(四)受體蛋白病 受體病

家族性高膽固醇血癥(五)膜轉運蛋白病

1． 囊性纖維樣變 2．胱氨酸尿癥

2． 先天性葡萄糖、半乳糖吸收不良癥 多媒體中的照片、教學錄像展示各種分子病病例 二．先天性代謝病

先天性代謝缺陷概念

（一）先天性代謝缺陷的共同規(guī)律（重點）

1．酶缺陷與酶活性。2．底物堆積和產物缺乏 3．底物分子的大小與性質 4．臨床表型與酶缺陷的關系

（二）糖代謝缺陷病 1．半乳糖血癥

2．葡糖-6-磷酸脫氫酶缺乏癥 3．糖原累積癥 4．粘多糖累積癥

（三）氨基酸代謝缺陷（重點）

1．苯丙酮尿癥 2．白化病 3．尿黑酸癥

（四）核酸代謝缺陷

1．次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶缺陷癥 2．著色性干皮病

（五）α1抗胰蛋白酶缺乏癥

多媒體中的照片、教學錄像展示各種先天性代謝病病例

１

第二篇：醫(yī)學遺傳學輔導教案

第4章 數字式傳感器

? 教學要求

1．了解各種數字式傳感器的分類、結構及特點。2．熟悉各種數字式傳感器的測量轉換電路。3．掌握各種數字式傳感器的應用。

? 教學手段

多媒體課件、多種數字式傳感器演示 ? 教學重點

各種數字式傳感器的應用 ? 教學課時

7學時 ? 教學內容：

4.1 光柵數字式傳感器 4.1.1光柵的分類

按原理和用途分為：

1.物理光柵，利用光的衍射現(xiàn)象，用于光譜分析和波長的測量。

2.計量光柵，利用莫爾現(xiàn)象，用于長度、角度、速度等的測量，又可分為透射式光柵和反射式光柵。

4.1.2 光柵傳感器的結構和工作原理

1.光柵傳感器的結構

光柵傳感器由光源、光柵副、光敏元件三大部分組成。2.光柵測量原理

把兩塊柵距相等的光柵（光柵

1、光柵2）面向對疊合在一起，中間留有很小的間隙，并使兩者的柵線之間形成一個很小的夾角θ，如圖所示，這樣就可以看到在近于垂直柵線方向上出現(xiàn)明暗相間的條紋，這些條紋叫莫爾條紋。由圖可見，在df線上，兩塊光柵的柵線錯開，形成條紋的暗帶，它是由一些黑色叉線圖案組成的。因此莫爾條紋的形成是由兩塊光柵的遮光和透光效應形成的。

?W

1a?¤1

dd

ff

dd

ffBH dd1a?¤2

光柵莫爾條紋的形式

莫爾條紋有如下特征：

（1）莫爾條紋是由光柵的大量刻線共同形成的，對光柵的刻劃誤差有平均作用，從而能在很大程度上消除光柵刻線不均勻引起的誤差。

（2）當指示光柵沿與柵線垂直的方向作相對移動時，莫爾條紋則沿光柵刻線方向移動（兩者的運動方向相互垂直）；指示光柵反向移動，莫爾條紋亦反向移動。

（3）莫爾條紋的間距是放大了的光柵柵距，它隨著指示光柵與主光柵刻線夾角而改變?！?由于θ很小，所以其關系可用下式表示

L＝W/sinθ≈W/θ

（4）莫爾條紋移過的條紋數與光柵移過的刻線數相等。4.1.3 光柵傳感器的測量電路

光柵傳感器作為一個完整的測量裝置包括光柵讀數頭、光柵數顯表兩大部分。光柵讀數頭利用光柵原理把輸入量（位移量）轉換成響應的電信號；光柵數顯表是實現(xiàn)細分、辨向和顯示功能的電子系統(tǒng)。

1．光柵傳感器的常用光路（1）垂直透射式光路（2）透射分光式光路（3）反射式光路（4）鏡像式光路

2．光柵傳感器的光電轉換系統(tǒng)

光柵傳感器的光電轉換系統(tǒng)由聚光鏡和光敏元件組成，光敏元件可以將光量的變化轉換成電阻或電能的變化。

3．光柵傳感器的辨向處理

如果傳感器只安裝一套光電元件，則在實際應用中，無論光柵作正向移動還是反向移動，光敏元件都產生相同的正弦信號，是無法分辨移動方向的。為此，必須設置辨向電路。

4．光柵傳感器的細分原理

細分電路能在不增加光柵刻線數（線數越多，成本越昂貴）的情況下提高光柵的分辨力。常用的細分方法有兩大類：機械細分和電子細分，電子細分的兩種最常用方法為：倍頻細分法和電橋細分法。

（1）倍頻細分法（2）電橋細分法 4.1.4 光柵傳感器的應用

由于光柵具有測量精度高等一系列優(yōu)點，若采用不銹鋼反射式光柵，測量范圍可達十幾米，而且不需接長，信號抗干擾能力強，因此在國內外受到重視和推廣，但必須注意防塵、防震問題。

1．光柵數顯表

2．光柵傳感器在位置控制中的應用 4.2 磁柵數字式傳感器

磁柵傳感器結構：磁柵、磁頭和信號處理電路等。4.2.1 磁柵的結構和種類

磁柵分類：長磁柵和圓磁柵兩大類。

用途：長磁柵主要用于直接位移測量，圓磁柵主要用于角位移測量。4.2.2 磁頭的結構和種類

1．動態(tài)磁頭 2．靜態(tài)磁頭

4.2.3 磁柵傳感器的信號處理

1．鑒幅方式 2．鑒相方式

4.2.4 磁柵傳感器的應用

鑒相式磁柵數字位移顯示裝置 4.3 感應同步器

一 4.3.1 感應同步器的類型和結構

感應同步器根據用途的不同可分為兩類：直線式同步器和旋轉式同步器 1．直線式感應同步器（1）標準型（2）窄型（3）帶型

2．旋轉式感應同步器 4.3.2 感應同步器的工作原理 4.3.3 感應同步器的信號處理

由感應同步器組成的檢測系統(tǒng)，可采取不同的勵磁方式，并對輸出信號采取不同的處理方式。根據對輸出感應電動勢信號的處理方式不同，可把感應同步器的檢測系統(tǒng)分成相位式和幅值式。

1．鑒相處理：就是根據輸出感應電動勢的相位來鑒別感應同步器定、滑尺間相對位移量的方法。

2．鑒幅處理：采用同頻率、同相位、不同幅值的交流電壓，對感應同步器滑尺兩相繞組進行激勵磁，就可以根據定尺繞組輸出感應電動勢的幅值來鑒別定、滑尺間相對位移量，叫做感應同步器輸出信號的鑒幅處理。4.3.4 感應同步器的應用

鑒幅型數顯表 4.4 編碼器

將機械轉動的模擬量（位移）轉換成以數字代碼形式表示的電信號，這類傳感器稱為編碼器。編碼器以其高精度、高分辨率和高可靠性被廣泛用于各種位移的測量。

編碼器的種類很多，主要分為脈沖盤式（增量編碼器）和碼盤式編碼器（絕對編碼器）。4.4.1 脈沖盤式編碼器

脈沖盤式編碼器又稱為增量編碼器，它不能直接產生幾位編碼輸出。1．脈沖盤式編碼器的結構和工作原理 2．脈沖盤式編碼器的辨向方式 3．脈沖盤式編碼器的應用 4.4.2 碼盤式編碼器

碼盤式編碼器又稱為絕對編碼器，它將角度轉換為數字編碼，能方便地與數字系統(tǒng)連接。碼盤式編碼器按結構可分為接觸式、光電式和電磁式三種，后兩種為非接觸式。

1．接觸式編碼器：由碼盤和電刷組成。

2．光電式編碼器：是一種絕對編碼器，即幾位編碼器其碼盤上就有幾位碼道，編碼器在轉軸的任何位置都可以輸出一個固定的與位置相對的數字碼。

3．電磁式編碼器：是近年發(fā)展起來的一種新型電磁敏感元件，主要優(yōu)點是對潮濕氣體和污染敏感，體積小，成本低。作業(yè):P95 7、8

二

第三篇：醫(yī)學遺傳學輔導教案

第6章 傳感器與檢測系統(tǒng)的信號處理技術

? 教學要求

1．掌握直流電橋和交流電橋電路。2．掌握各種放大器的結構及特點。3．掌握信號的變換形式。? 教學手段

多媒體課件

? 教學重點

1．直流電橋、交流電橋的平衡條件

2．各種放大器的特點及應用

? 教學課時

5學時 ? 教學內容： 6.1.電橋電路 6.1.1直流電橋

直流電橋平衡條件：相鄰兩臂電阻的比值應相等，或相對兩臂電阻的乘積應相等。按電阻應變片接入電橋電路的接法，電橋可分為： 1.單臂工作電橋： 2.等臂雙臂工作電橋 3.等臂全橋工作電橋

三種工作方式中，全橋四臂工作方式的靈敏度最高，雙臂半橋次之，單臂半橋靈敏度最低。采用全橋（或雙臂半橋）還能實現(xiàn)溫度自補償。

IoB R1R2￡?

CRLUoA

￡

R3R4

D

E 直流電橋 6.1.2交流電橋

引入原因：由于應變電橋輸出電壓很小，一般都要加放大器，而直流放大器易于產生零漂，因此應變電橋多采用交流電橋。

由于供橋電源為交流電源，引線分布電容使得二橋臂應變片呈現(xiàn)復阻抗特性，即相當于兩只應變片各并聯(lián)了一個電容。

C1C2ZZ12

R2R1 ?U?oUo

Z3Z4R3 R4

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(a)(b)

交流電橋

○ 6.2信號的放大與隔離

從傳感器來的信號有許多是毫伏級的弱信號，須經放大才能進行A/D轉換。系統(tǒng)對放大器的主要要求是：精度高、溫度漂移小、共模抑制比高、頻帶寬至直流。

目前常用的放大器有以下幾種型式：一種是高精度、低漂移的雙極型放大器；另一種為隔離放大器，它帶有光電隔離或變壓器隔離的低漂移信號放大器，以及一個高隔離的DC/DC電源。

6.2.1運算放大器

1．反相放大器 2．同相放大器 6.2.2測量放大器

1．測量放大器的結構與特性

具有高共模抑制比、高速度、高精度、高穩(wěn)定性、高輸入阻抗、低輸出阻抗、低噪聲的特點。

2．測量放大器集成電路（自學）3．測量放大器的使用

（1）差動輸入端的連接：要注意為偏置電流提供回路。

（2）護衛(wèi)端的連接：電纜的屏蔽層應連接測量放大器的護衛(wèi)端。（3）R端、S端的連接：R端接電源地，S端接輸出。6.2.3程控測量放大器PGA 程控測量放大器PGA是通用性很強的放大器，放大倍數可通過編程進行控制。1．浮點放大器型 2．增益電阻切換型 6.2.4 隔離放大器

1．AD277型雙隔離式放大器 2．AD210型三隔離式放大器 6.3信號的變換

6.3.1 電壓與電流轉換

1．電壓轉換為電流：以A/D693為例

2．電流轉換為電壓：電阻式電流/電壓轉換電路 6.3.2 電壓與頻率的相互轉換

實現(xiàn)電壓/頻率轉換的方法很多，主要有積分復原型和電荷平衡型。V/F轉換器常用集成芯片主要有VFC32和LM31系列。作業(yè)：P135 1、6

一

第四篇：醫(yī)學遺傳學輔導教案

第7章

傳感器與檢測系統(tǒng)的干擾抑制技術

? 教學要求

1．了解噪聲干擾的來源及噪聲的耦合方式。2．掌握噪聲的干擾模式。

3．掌握硬件和軟件抗干擾技術。? 教學手段

多媒體課件

? 教學重點

硬件和軟件抗干擾技術 ? 教學課時

3學時 ? 教學內容: 7.1 噪聲干擾的形成 干擾與噪聲：

在非電量測量過程中，往往會發(fā)現(xiàn)總是有一些無用的背景信號與被測信號疊加在一起，這稱為干擾，有時也采用噪聲這一習慣用語。

噪聲對檢測裝置的影響必須與有用信號共同分析才有意義。

在測量過程中應盡量提高信噪比，以減少噪聲對測量結果的影響。7.1.1噪聲源

1．機械干擾

機械干擾是指機械振動或沖擊使電子檢測裝置中的元件發(fā)生振動，改變了系統(tǒng)的電氣參數，造成可逆或不可逆的影響。對機械干擾，可選用專用減振彈簧-橡膠墊腳或吸振橡膠海綿墊來降低系統(tǒng)的諧振頻率，吸收振動的能量，從而減小系統(tǒng)的振幅。

2．濕度及化學干擾

當環(huán)境相對濕度增加時，物體表面就會附著一層水膜，并滲入材料內部，降低了絕緣強度，造成了漏電、擊穿和短路現(xiàn)象；潮濕還會加速金屬材料的腐蝕，并產生原電池電化學干擾電壓；在較高的溫度下，潮濕還會促使霉菌的生長，并引起有機材料的霉爛。

某些化學物品如酸、堿、鹽、各種腐蝕性氣體以及沿海地區(qū)由海風帶到岸上的鹽霧也會造成與潮濕類似的漏電腐蝕現(xiàn)象，必須采取以下措施來加以保護：浸漆、密封、定期通電加熱驅潮等。

3．熱干擾

熱量，特別是溫度波動以及不均勻的溫度場對檢測裝置的干擾主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

元件參數的變化（溫漂）、接觸熱電勢干擾、元器件長期在高溫下工作時，引起壽命和耐壓等級降低等。

克服熱干擾的防護措施有：

選用低溫漂元件，采取軟、硬件溫度補償措施，選用低功耗、低發(fā)熱元件，提高元器件規(guī)格余量，儀器的前置輸入級遠離發(fā)熱元件，加強散熱、采用熱屏蔽等。

4．固有噪聲干擾

在電路中，電子元件本身產生的、具有隨機性、寬頻帶的噪聲稱為固有噪聲。最重要的固有噪聲源是電阻熱噪聲、半導體散粒噪聲和接觸噪聲等。固有噪聲可以從喇叭或耳機中反映出來，但更多的時候是反映在輸出電壓的無規(guī)律跳變上。

5．電、磁噪聲干擾

電磁干擾源分為兩大類：自然界干擾源和人為干擾源，后者是檢測系統(tǒng)的主要干擾源。

（1）自然界干擾源包括地球外層空間的宇宙射電噪聲、太陽耀斑輻射噪聲以及大氣層的天電噪聲。后者的能量頻譜主要集中在30MHz以下，對檢測系統(tǒng)的影響較大。（2）人為干擾源又可分為有意發(fā)射干擾源和無意發(fā)射干擾源。7.1.2噪聲的耦合方式

噪聲要引起干擾必須通過一定的耦合通道或傳輸途徑才能對檢測裝置的正常工作造成不良的影響。常見的干擾耦合方式主要有靜電耦合、電磁耦合、共阻抗耦合和漏電流耦合。1．靜電耦合 2．電磁耦合

3．阻抗耦合 4．漏電流耦合 7.1.3噪聲的干擾模式

1．差模干擾 2．共模干擾 7.2 硬件抗干擾技術 7.2.1接地技術

接地起源于強電技術，它的本意是接大地，主要著眼于安全。這種地線也稱為“保安地線”。它的接地電阻值必須小于規(guī)定的數值。

對于儀器、通訊、計算機等電子技術來說，“地線”多是指電信號的基準電位，也稱為“公共參考端”，它除了作為各級電路的電流通道之外，還是保證電路工作穩(wěn)定、抑制干擾的重要環(huán)節(jié)。它可以接大地，也可以與大地隔絕。

檢測系統(tǒng)中地線的種類：

（1）信號地：指傳感器本身的零電位基準線。（2）模擬地：模擬信號的參考點。（3）數字地：數字信號的參考點。

（4）負載地：指大功率負載或感生負載的地線。

（5）系統(tǒng)地：整個系統(tǒng)的統(tǒng)一參考電位，該點稱為系統(tǒng)地。以上5種類型的地線，接地方式有兩種：

單點接地：有串聯(lián)接地和并聯(lián)接地兩種，主要用于低頻系統(tǒng)。

多點接地：高頻系統(tǒng)中，通常采用多點接地方式，各個電路或元件的地線以最短的距離就近連到地線匯流排上。7.2.2屏蔽技術

利用金屬材料制成容器，將需要防護的電路包圍在其中，可以防止電場或磁場耦合干擾的方法稱為屏蔽。

屏蔽可分為靜電屏蔽、低頻磁屏蔽、驅動屏蔽和電磁屏蔽等幾種。根據不同的對象，使用不同的屏蔽方式。

1．靜電屏蔽：能防止靜電場的影響，可以消除或削弱兩電路之間由于寄生分布電容耦合而產生的干擾。

2．電磁屏蔽：采用導電性能良好的金屬材料做成屏蔽層，利用高頻干擾電磁場在屏蔽體內產生渦流，再利用渦流消耗高頻干擾磁場的能量，從而削弱高頻電磁場的影響。

3．低頻磁屏蔽：電磁屏蔽對低頻磁場干擾的屏蔽效果很差，對低頻磁場的屏蔽，要用導磁材料做屏蔽層，將干擾磁通限制在磁阻很小的磁屏蔽體內部，防止其干擾。

4．驅動屏蔽：就是使被屏蔽導體的電位與屏蔽導體的電位相等，能有效抑制通過寄生電容的耦合干擾。7.2.3濾波技術

濾波器是一種允許某一頻帶信號通過，而阻止另一些頻帶通過的電子電路。濾波就是保持需要的頻率成分的振幅不變，盡量減小不必要的頻率成分振幅的一種信號處理方法。

一 濾波器分為低通濾波器和高通濾波器。1．低通濾波器 2．高通濾波器 7.3 軟件抗干擾技術 7.3.1 數字濾波

數字濾波由軟件算法實現(xiàn)，不需要增加硬件設備，只要在程序進入控制算法之前，附加一段數字濾波程序。

1．中位值法 2．平均值法 3．限幅濾波 7.3.2 軟件冗余技術

進行軟件設計時要考慮到萬一程序“跑飛”，應讓其自動恢復到正常狀態(tài)下運行，冗余技術是常用的方法。常用的冗余技術主要有指令冗余技術、數據和程序冗余技術。7.3.3 軟件陷阱技術

當亂飛程序進入非程序區(qū)或表格區(qū)時，采用冗余指令使程序入軌條件便不滿足，此時可設定軟件陷阱。

軟件陷阱，就是用引導指令強行將捕獲到的亂飛程序引向復位入口地址0000H，在此處將程序轉向專門對程序出錯進行處理的程序，使程序納入正軌。7.3.4 “看門狗”技術

計算機受到干擾而失控，引起程序亂飛，也可能使程序陷入“死循環(huán)”。當指令冗余技術、軟件陷阱技術不能使失控的程序擺脫“死循環(huán)”的困境時，通常采用程序監(jiān)視技術，又稱“看門狗”技術，使失控的程序擺脫“死循環(huán)”。

“看門狗”技術既可由硬件實現(xiàn)，也可由軟件實現(xiàn)，還可由兩者結合實現(xiàn)。

二

第五篇：醫(yī)學遺傳學輔導教案

第2章 傳感器的基本概念

? 教學要求

1．熟悉傳感器的定義與分類。2．掌握傳感器基本特性。

3．了解傳感器的應用領域及發(fā)展。

? 教學手段

多媒體課件

傳感器演示 ? 教學重點

1．傳感器的分類及特性 2．傳感器的應用領域 ? 教學課時

4學時 ? 教學內容

2.1 傳感器的定義與組成

傳感器(狹義):能感應被測量的變化并將其轉換為其他物理量變化的器件.傳感器(廣義):是信號檢出器件和信號處理部分的總稱.組成:一般由敏感元件、轉換元件和信號調理電路組成.2.2 傳感器的分類

按測量的性質劃分:位移傳感器,壓力傳感器,溫度傳感器等.按工作的原理劃分:電阻應變式,電感式,電容式,壓電式,磁電式傳感器等.按測量的轉換特征劃分:結構型傳感器和物性型傳感器.按能量傳遞的方式劃分:能量控制型傳感器和能量轉換型傳感器.2.3 傳感器的基本特性

2.3.1 傳感器的靜態(tài)特性

1．線性度：指輸出量與輸入量之間的實際關系曲線偏離直線的程度,又叫非線性誤差.2．靈敏度：指傳感器的輸出量增量與引起輸出量增量的輸入量的比值.3．遲滯：指傳感器在正向行程和反向行程期間,輸出-輸入曲線不重合的現(xiàn)象.4．重復性：指傳感器在輸入量按同一方向做全量程多次測試時,所得特性曲線不一致性的程度.5．分辨率：指傳感器在規(guī)定測量范圍內所能檢測輸入量的最小變化量.6．穩(wěn)定性：指傳感器在室溫條件下,經過相當長的時間間隔,傳感器的輸出與起始標定時的輸出之間的差異.7．漂移：指傳感器在外界的干擾下,輸出量發(fā)生與輸入量無關的變化,包括零點漂移和靈敏度漂移等.2.3.2 傳感器的動態(tài)特性

1．瞬態(tài)響應法 2．頻率響應法

2.4 傳感器的應用領域及其發(fā)展 2.4.1 傳感器的應用領域

1．生產過程的測量與控制 2．安全報警與環(huán)境保護 3．自動化設備和機器人 4．交通運輸和資源探測 5．醫(yī)療衛(wèi)生和家用電器 2.4.2 傳感器的發(fā)展

1．微型傳感器(Micro sensor)○ 2．智能傳感器(Smart sensor)3．多功能傳感器(Multifunction sensor)2.5 傳感器的正確選用

1．與測量條件有關的因素 2．與使用條件有關的因素 3．與傳感器有關的技術指標

此外,還要考慮購買和維修等因素.作業(yè)：P23：

3、4

一