《机器人技术概论》
讲义
目录
第一章机器人概论.......................................................................................... - 1 - 《机器人概论》研究的内容..................................................................... - 1 - 什么是机器人？......................................................................................... - 1 - 机器人的发展............................................................................................. - 2 - 为什么要发展机器人？............................................................................. - 3 - 机器人发展的三个阶段............................................................................. - 3 - 机器人学..................................................................................................... - 4 - 机器人的分类............................................................................................. - 4 - 第二章机器人的数学基础.............................................................................. - 6 - 第一节位置和姿态的表示....................................................................... - 6 - 第二节坐标变换....................................................................................... - 7 - 第三节齐次变换....................................................................................... - 8 - 第三章机器人运动学.................................................................................... - 11 - 第一节机器人运动方程的表示............................................................. - 11 - 第二节连杆变换矩阵及其乘积............................................................. - 11 - 第四章机器人的感觉系统............................................................................ - 18 - 第一节传感器原理简介......................................................................... - 18 - 第二节传感器在机器人中的应用......................................................... - 20 - 第五章机器人驱动与控制技术.................................................................... - 28 - 第一节驱动电机..................................................................................... - 28 - 第二节位置控制..................................................................................... - 30 - 第六章机器人轨迹规划................................................................................ - 35 - 第一节轨迹规划的一般性问题............................................................. - 35 - 第二节关节轨迹的插值......................................................................... - 35 - 第三节移动机器人路径规划................................................................. - 38 -
《机器人技术概论》讲义
第一章机器人概论
《机器人概论》研究的内容
在机器人研究中，我们通常在三维空间中研究物体的位置。这些物体可用两个非常重要的特性来描述：位置和姿态。我们会首先研究如何用数学的方法表示和计算这些参量。
运动学研究物体的运动，而不考虑引起这种运动的力。在运动学中，我们研究位置、速度、加速度和位置变量对于时间和其它变量的高阶微分。其中，正运动学方程描述各个关节变量在工具坐标系与基坐标系间的函数关系；逆运动学通过给定工具坐标系的位置和姿态，计算各个关节变量。
机器人与外界环境相互作用时，在接触的地方要产生力和力矩，统称为操作力矢量。n个关节的驱动力（或力矩）组成的n维矢量，称为关节力矢量。静力学研究在静态平衡状态下，操作力向关节力映射存在着的线性关系。
动力学主要研究产生运动所需要的力。为了使操作臂从静止开始加速，使末端执行器以一定的速度作直线运动，最后减速停止，必须通过关节驱动器产生一组复杂的力矩函数来实现。
机器人的感觉主要介绍产生机器人的力觉、视觉、触觉、接近觉等相关的传感器。
机器人的控制在前面的基础上设计位置控制系统，讨论控制算法及给机器人编程等。
什么是机器人？
一般的理解：机器人是具有一些类似人的功能的机械电子装置或者叫自动化装置，它是个机器。
特点：
?有类人的功能。作业功能；感知功能；行走功能；能完成各种动作.
?根据人的编程能自动的工作。通过编程改变它的工作、动作、工作的对
象和工作的一些要求。
?是人造的机器或机械电子装置，仍然是个机器
机器人的定义：
机器人学是一门不断发展的科学，上世纪60年代，可实用机械机器人被称为工业机器人；上世纪80年代到现在，正越来越向智能化方向发展。因此，对机器人的定义也随其发展而变化。国际上对机器人的定义很多：
The Webster dictionary (Webster, 1993) ：
“An automatic device that performs functions normally ascribed to humans or a
- 1 -
machine in the form of a human.”一个自动化设备，它能执行通常由人执行的任务；或一个人型的机器
美国机器人学会（The Robot Institute of America，1979)：
“A reprogrammable, multifunctional manipulator designed to move materials, parts, tools, or specialized devices through various programmed motions for the performance of a variety of tasks.”一个可再编程的多功能操作器，用来移动材料、零部件、工具等；或一个通过编程用于完成各种任务的专用设备。
ISO，1987：
工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。
从完整的更为深远的机器人定义来看，应该更强调机器人智能，因此，机器人的定义是能够感知环境，能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的机器。
机器人是一种计算机控制的可以编程的自动机械电子装置，能感知环境，识别对象，理解指示命令，有记忆和学习功能，具有情感和逻辑判断思维，能自身进化，能计划其操作程序来完成任务。
机器人技术是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、人工智能、系
统工程等多种学科于一体的综合性很强的新技术
机器人的发展
1954年，美国人G.Devol 和J.Engleberger设计了一台可编程的机器人
1961年，他们生产了世界上第一台工业机器人“Unimates”，并获得了专利1962年，Engleberger 成立了Unimation公司，他被称为“机器人之父”
日本从上世纪70年代中后期开始开发工业机器人，15年后就成为产量最多、应用最广的世界工业机器人“王国”。
1978年美国Unimation公司推出通用工业机器人PUMA，这标志着工业机器人技术已经完全成熟。PUMA至今仍然工作在工厂第一线。
1984年英格伯格再推机器人Helpmate，这种机器人能在医院里为病人送饭、送药、送邮件。同年，他还预言：“我要让机器人擦地板，做饭，出去帮我洗车，检查安全”。
1998年丹麦乐高公司推出机器人(Mind-storms)套件，让机器人制造变得跟搭积木一样，相对简单又能任意拼装，使机器人开始走入个人世界。
1999年日本索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO)，当即销售一空，从此娱乐机器人成为目前机器人迈进普通家庭的途径之一。
2002年丹麦iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba，它能避开障碍，自动设计行进路线，还能在电量不足时，自动驶向充电座。Roomba是目前世界上销量最大、最商业化的家用机器人。
2006年6月，微软公司推出Microsoft Robotics Studio，机器人模块化、平台统一化的趋势越来越明显，比尔·盖茨预言，家用机器人很快将席卷全球主要机器人厂家
日本：Motoman、OTC、Panasonic、FANUC等
美国：Adept等
欧洲：奥地利IGM、德国CLOOS、KUKA、瑞典ABB
韩国：HYUNDAI
沈阳新松首钢莫托曼上海ABB
为什么要发展机器人？
简单说，机器人有三个方面是我们必要去发展的理由：
一个是机器人做人不愿意做的事，把人从有毒的、有害的、高温的或危险的，这样的环境中解放出来，
机器人可以做人做不好的活，比方说在汽车生产线上工人天天拿着一百多公斤的焊钳，一天焊几千个点，做重复性的劳动，一方面他很累，但是产品的质量仍然很低；
另一方面机器人做人做不了的活，这也是非常重要的机器人发展的一个理由，比方说人们对太空的认识，人上不去的时候，叫机器人上天，上月球，以及到海洋，进入到人体的小机器人，以及在微观环境下，对原子分子进行搬迁的机器人，都是人们不可达的工作。上述方面的三个问题，也就是说机器人发展的三
个理由。
机器人发展的三个阶段
第一代机器人，也叫示教再现型机器人，它是通过一个计算机，来控制一个多自由度的一个机械，通过示教存储程序和信息，工作时把信息读取出来，然后发出指令，机器人可以重复的根据人当时示教的结果，再现出这种动作，比方说汽车的点焊机器人，它只要把这个点焊的过程示教完以后，它总是重复这样一种工作，它对于外界的环境没有感知，这个力操作力的大小，这个工件存在不存在，焊的好与坏，它并不知道，第一代机器人存在这种缺陷。
在20世纪70年代后期，人们开始研究第二代机器人，叫带感觉的机器人，这种带感觉的机器人是类似人在某种功能的感觉，比如说力觉、触觉、滑觉、视觉、听觉和人进行相类比，有了各种各样的感觉，比方说在机器人抓一个物体的时候，它实际上力的大小能感觉出来，它能够通过视觉，能够去感受和识别它的形状、大小、颜色。抓一个鸡蛋，它能通过一个触觉，知道它的力的大小和滑动的情况。
第三代机器人，是机器人学中一个理想的所追求的最高级的阶段，叫智能机器人，只要告诉它做什么，不用告诉它怎么去做，它就能完成运动，感知思维和
人机通讯的这种功能和机能，这个目前的发展还是相对的只是在局部有这种智能的概念和含义，但真正完整意义的这种智能机器人实际上并没有存在，而只是随着我们不断的科学技术的发展，智能的概念越来越丰富，它内涵越来越宽。
机器人学
（1）机器人基础理论与方法，如运动学和动力学，作业与运动规划、控制与感知理论与技术、机器人智能。
（2）机器人设计理论与技术，机器人机构分析和综合、机器人结构设计优化、机器人关键器件设计、机器人仿真等。
（3）机器人仿生学，仿生运动和动力学、仿生机构学、仿生感知和控制理论、仿生器件设计和制造等
（4）机器人系统理论，多机器人系统理论、机器人-人融合、以及机器人与其它机器系统的协调和交互。
（5）机器人操作和移动理论，机器人装配理论、机器人移动理论、足式机器人步态理论等。
（6）微机器人学，微机器人的分析、设计、制造和控制等理论方法
机器人的分类
机器人分类方法很多
?按照技术水平划分
第一代：示教再现型，具有记忆能力。目前，绝大部分应用中的工业机器人均属于这一类。缺点是操作人员的水平影响工作质量。
第二代：初步智能机器人，对外界有反馈能力。部分已经应用到生产中。
第三代：智能机器人，具有高度的适应性，有自行学习、推理、决策等功能，处在研究阶段。
?按照基本结构划分
直角坐标型，
也称“机床型”
圆柱坐标型
球坐标型
全关节型
?按照受控运动方式划分
点位控制（PTP）型，Point to Point, 如点焊、搬运机器人
连续轨迹控制（CP）型，Continous Path，如弧焊、喷漆机器人
?按驱动方式划分
气压驱动（压缩空气）
液压驱动（重型机器人，如搬运、点焊机器人）
电驱动（电动机），应用最多
按照应用领域划分
工业机器人，面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。
特种机器人，用于非制造业的各种机器人，服务机器人、水下机器人、农业机器人、军用机器人等
第二章 机器人的数学基础
第一节 位置和姿态的表示
研究机器人的机械系统的运动需要建立一套运动的表示方法。
为了描述机器人本身各连杆之间、机器人和环境之间的运动关系，通常将它们看作刚体。
刚体的位置和姿态描述
? 在直角坐标系｛A ｝中，任意一点P 的位置可以用3×1列向量表示。
称为位置矢量
? 为了确定刚体B 的姿态（也称方位），设一个坐标系｛B ｝与该刚体
固接。用坐标系的三个单位主矢量x B ， y B ，z B 相对于参考坐标系｛A ｝的方向余弦组成的3×3矩阵表示刚体B 相对于坐标系｛A ｝
的姿态。
(
)A A
A
A
B
B
B
B R x y z =
称为旋转矩阵，也可表示成：
11121321
2223
31
32
33A
B r r r R r r r r r r ?? ?= ? ???
旋转矩阵是正交的。
按照上述定义，绕 x 轴旋转了θ
为：
同样也可以写出R （y ，θ），R （z ，θ），注意：旋转方向按照右手法则
总之，用位置矢量描述刚体的位置，用旋转矩阵描述刚体的姿态（方位）
为了完全描述刚体B 在空间的位置和姿态，通常将刚体B 与某一坐标系相
x A
y
z p p p p ?? ?= ? ???
1
00
(,)0
cos sin 0sin cos R x θθθ
θ
θ??
?
=- ? ??
?
cos 0sin (,)010
sin 0cos R y θ
θθθθ?? ?= ?
?-??
cos sin 0(,)sin cos 0001R z θθθθθ-?? ?= ? ???
固接，通常记为｛B ｝，｛B ｝的原点一般选在刚体B 的特征点上，如质心或对称中心等。对弧焊机器人中的焊枪可以将原点选在焊枪电极端部。
则相对于参考坐标系｛A ｝，用位置矢量o
A B P 和旋转矩阵A
B R 分别描述｛B ｝
原点位置及坐标系的方位，即刚体B 的位置和姿态可由坐标系｛B ｝来描述：
当表示位置时，旋转矩阵为单位阵； 当表示姿态时，位置矢量等于零。 第二节 坐标变换
1、坐标平移
坐标系｛B ｝与｛A ｝具有相同的方位，但｛B ｝的原点与｛A ｝的原点不重合，则空间任意点P 在｛A ｝中的描述可以表示为：O A B
A
B p p p =+
，称为坐
标平移方程。
2、坐标旋转
坐标系｛B ｝与｛A ｝原点重合，但两者的方位不同，则空间任意点P 在｛A ｝中的描述可以表示为：A
A B
B
p R p =
，称为坐标旋转方程。
3、一般变换
坐标系｛B ｝与｛A ｝既不共原点，方位亦不同，此时，
例题2-1：已知坐标系{}B 的初始位姿与{}A 重合，首先{}B 相对于坐标系{}A 的A z 轴转30度，再沿{}A 的A x 轴移动12个单位，并沿{}A 的A y 轴移动6个单
位。求位置矢量o
A
B p 和旋转矩阵A B R 。假设点p 在坐标系{}B 中的描述为
{
}
{},
O
A
A
B
B B R p =
O
A
A B A
B
B p R p p =
+
[]
5,9,0T
B
p =，求它在坐标系{}A 中的描述A p 。
解：根据题意得
则
第三节 齐次变换
在空间直角坐标系中，任意一点可用一个三维坐标矩阵[x y z]表示。如果将该点用一个四维坐标的矩阵[Hx Hy Hz H]表示时，则称为齐次坐标表示方法。在齐次坐标中，最后一维坐标H 称为比例因子。
比如齐次坐标[8,4,2]、[4,2,1]表示的都是二维点[2,1]。 (1)从普通坐标转换成齐次坐标时 如果(x,y ,z)是个点，则变为(x,y ,z,1)； 如果(x,y ,z)是个向量，则变为(x,y ,z,0) (2)从齐次坐标转换成普通坐标时
如果是(x,y ,z,1)，则知道它是个点，变成(x,y ,z)； 如果是(x,y ,z,0)，则知道它是个向量，仍然变成(x,y ,z) 齐次坐标变换
用4×1列向量表示三维空间坐标系中的点： 称为齐次坐标，齐次坐标具有不唯一性。
引入齐次坐标后，一般变换变为： x
a y x
y
z
b a b
c z c ω
ω
ω
ω
??
?? ?
?
??=
=
=
? ?
? ?????
000cos 30sin 3000.8660.50(,30)sin 30cos 3000.5
0.86600
10
1A
B R R z ??--??
???
?===??????????
?
?1260o
A
B p ??
??=??????
0.171211.8310.294616.294000o
A
A
B A
B
B p R p p -????????????=
+
=+=??????????????????
称为齐次变换矩阵
例题2-2：已知点732u i j k =++，对它进行绕轴z 旋转90度至点v ，点v 绕y 轴旋转90度至点w ，求点w 的坐标。
在此基础上再进行平移变换437i j k -+，求点w 的坐标。 解：由旋转齐次坐标变换得
同理
经过平移变换后，新的w 的坐标为
O
A
A B A
B
B p R p p =
+
A
A B
B
p T
p
=00
1O A A
B
B A
B
R p T ??
= ? ??
?
70100739090003
100037909000(,90)20010220
010100
1110
1c s s c v Rot z u --??-?????????????
??????
?????????====???????????
?????????????????
??001032010077(,90)10002300
111w Rot y v -??????????????????==
=??????-????????????
3'
1
004260
10374(4,3,7)[
]00173100
1
o A B I p w Tans w w ??????
??????-??????=-===????????????
第三章 机器人运动学 第一节 机器人运动方程的表示
A 矩阵：一个描述连杆坐标系间相对平移和旋转的齐次变换 。 T 矩阵：A 矩阵的乘积
对于六连杆机械手，有下列T 矩阵 ：
6123456T A A A A A A =
一个六连杆机械手可具有六个自由度，每个连杆含有一个自由度，并能在其运动范围内任意定位与定向。
机械手的运动方向 原点由矢量p 表示。 接近矢量a ：z 向矢量 方向矢量o ：y 向矢量
法线矢量n ：它与矢量o 和a 一起构成一个右手 矢量集合，并由矢量的交乘所规定：n o a
=?。
因此，变换T6具有下列元素。
60
1x x x x y
y y y
z z z z n o a p n o a p T n o a p ?????
?=??????
六连杆机械手的T 矩阵（ T6 ）可由指定其16个元素的数值来决定。在这16个元素中，只有12个元素具有实际含义。
机械手的运动姿态由某个姿态变换规定之后，它在基系中的位置就能够由左乘一个对应于矢量p 的平移变换来确定：
6100010[]0010
1x y
z p p T p ??????=??????
某姿态变换 第二节 连杆变换矩阵及其乘积
广义连杆
相邻坐标系间及其相应连杆可以用齐次变换矩阵来表示。要求出操作手所需要的变换矩阵，每个连杆都要用广义连杆来描述。在求得相应的广义变换矩阵之后，可对其加以修正，以适合每个具体的连杆。
机器人机械手是由一系列连接在一起的连杆（杆件）构成的。需要用两个参数来描述一个连杆，即公共法线距离i a 和垂直于i a 所在平面内两轴的夹角i α；需要另外两个参数来表示相邻两杆的关系，即两连杆的相对位置i d 和两连杆法线的夹角i θ，如图所示。
一般称为i a 连杆长度，i α为连杆扭角，i d 为两连杆距离，i θ为两连杆夹角。 机器人机械手上坐标系的配置取决于机械手连杆连接的类型。有两种连接—
—转动关节和棱柱联轴节。对于转动关节，其特征参数为,,,i i i i a d αθ，i θ为关节变量；对于棱柱联轴节，其特征参数为,,i i i d αθ，i d 为关节变量，连杆长度i a 没有意义，令其为0。
连杆坐标系与连杆参数
为了确定机器人各连杆之间的相对运动关系，需要确定连杆坐标系，规定： [1]. 坐标系{}1i -的z 轴1i z -与关节轴1i -共线，指向任意；
[2]. 坐标系{}1i -的x 轴1i x -与与连杆1i -的公垂线重合，指向由关节1i -到关节i ； [3]. 坐标系{}1i -的y 轴1i y -按照右手法则规定，即111i i i y z x ---=?
根据所设定的连杆坐标系，相应的连杆参数定义如下：
11i i i a z x --=i-1从z 到沿测量的距离；
111=i i i i z z x α---从到绕旋转的角度；
1i i i d -=i-1从x 到x 沿z 测量的距离； 11=i i i θ--i 从x 到x 绕z 旋转的角度； 如图所示：
i y
用A 矩阵表示T 矩阵
机械手的末端装置即为连杆6的坐标系，它与连杆1i -坐标系的关系可由16i T -表示为：
1
616i i i T A A A -+=
可得连杆变换通式为 ：
1
1
111
1
11
11000
1i
i i i i i i i i i i i i i i i i i i c s s c c c s d s T s s c s c d c θθαθαθαααθαθααα-----------??
?
?
--?
?=??
?
??
?
例1：如图所示为具有三个旋转关节的3R 机械手，求末端机械手在基坐标系
{}00X Y 下的运动学方程。
解：建立如图所示的参考坐标系
y
11110
1000000100
1c s s c T -?????
?=??????
221221
200000100
1c s L s c T -?????
?=??????
332332300000100
1c s L s c T -??????=??????
1231231121212312311212
00123123000010
1c s L c L c s c L s L s T T T T -+??
??
+??==??????
其中，()()123123123123cos ,sin c s θθθθθθ=++=++
例2：如图所示的三自由度机械手（两个旋转关节加一个平移关节，简称RPR 机械手），求末端机械手的运动学方程。
解：建立如图的坐标系，则各连杆的D-H 参数为：
3
由连杆的齐次坐标公式
1
1
111
1
11
11000
1i i i i i i i i i i i i i i i i i i i c s a s c c c s d s T s s c s c d c θθθαθαααθαθααα-----------??
?
?
--?
?=??
?
??
? 有
1
11
101
100000010
1c s s c T L θθθθ-??????=??
???? 212
100000101000
1d T ????--?
?=??
???? 3
33
323
200000010
1c s s c T L θθθθ-??
????=??????
所以 131********
13
11212
001231233
31
00
1c c c s s s L s d s c s s c c L c d T T T T s c L θθθθθθθθθθθθθθθ
θ-+??
?
?
----??==????
??
式中 11
11sin cos s c θθθθ==
例3 PUMA 560机器人运动学方程
PUMA 560是属于关节式机器人，6个关节都是转动关节。前3个关节确定
手腕参考点的位置，后3个关节确定手腕的方位。
各连杆坐标系如下图所示。相应的连杆参数列于表3.1中。
表3.1 PUMA560机器人的连杆参数
据课本公式(3.16)和表3.1所示连杆参数，可求得各连杆变换矩阵如下：
111
101000000100
1c s s c T θθθθ-??????=
??????
222
12
2200001000
1c s d T s c θθθθ-??
???
?=??--????
3323
323000
00100
1c s a s c T θθθθ-??????=
?????? 4
434
34
4
400
01000
1c s a d T s c θθθθ-??
????=??--????
55
4555000010000
001c s T s c θθθθ-????-??=??
??
?? 66566600001000000
1c s T s c θθθθ-??????=??--????
各连杆变换矩阵相乘，得PUMA 560的机械手变换矩阵：
1
2
3
4
5
6112233445566()()()()()()T T T T T T T θθθθθθ=
即126,,,θθθ 为关节变量的函数。
第四章机器人的感觉系统
第一节传感器原理简介
传感器的定义
传感器：把被测非电量转换成为与之有确定对应关系，且便于应用的某些物理量（通常为电量）的测量装置。
①传感器是测量装置，能完成检测任务；
②它的输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等；
③它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等等，这种量可以是气、光、电量，但主要是电量；
④输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。
传感器的组成及类型
传感器的组成
常见的传感器类型：
电阻式传感器
变阻抗式传感器
光电式传感器
电势式传感器
传感器的原理
应变片：压力电阻
光敏电阻：光强电阻
热敏电阻：温度电阻
霍尔元件：磁感应强度电压
非电学量电学量
传感器示例-电阻式传感器
原理：金属的电阻应变效应
当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化。（公式略）
力形变电阻变化电压
应变片的作用
应变式加速度传感器
应变式加速度传感器结构示意图
1—等强度梁2—质量块3—壳体4—电阻应变片在低频（10~60Hz）振动测量中得到广泛的应用。
传感器示例-光电式传感器
光敏电阻的工作原理及结构
《材料现代分析测试技术》思考题 1.电子束与固体物质作用可以产生哪些主要的检测信号？这些信号产生的原理是什么？它们有哪些特点和用途？ (1)电子束与固体物质产生的检测信号有：特征X射线、阴极荧光、二次电子、背散射电子、俄歇电子、吸收电子等。 (2)信号产生的原理：电子束与物质电子和原子核形成的电场间相互作用。 (3)特征和用途： ①背散射电子：特点：电子能量较大，分辨率低。用途：确定晶体的取向，晶体间夹角，晶粒度及晶界类型，重位点阵晶界分布，织 构分析以及相鉴定等。 ②二次电子：特点：能量较低，分辨率高。用途：样品表面成像。 ③吸收电子：特点：被物质样品吸收，带负电。用途：样品吸收电子成像，定性微区成分分析。 ④透射电子：特点：穿透薄试样的入射电子。用途：微区成分分析和结构分析。 ⑤特征X射线：特点：实物性弱，具有特征能量和波长，并取决于被激发物质原子能及结构，是物质固有的特征。用途：微区元素定 性分析。 ⑥俄歇电子：特点：实物性强，具有特征能量。用途：表层化学成分分析。 ⑦阴极荧光：特点：能量小，可见光。用途：观察晶体内部缺陷。 ①电子散射：当高速运动的电子穿过固体物质时，会受到原子中的电子作用，或受到原子核及周围电子形成的库伦电场的作用，从而 改变了电子的运动方向的现象叫电子散射 ②相干弹性散射：一束单一波长的电子垂直穿透一晶体薄膜样品时，由于原子排列的规律性，入射电子波与各原子的弹性散射波不但 波长相同，而且有一定的相位关系，相互干涉。 ③不相干弹性散射：一束单一波长的电子垂直穿透一单一元素的非晶样品时，发生的相互无关的、随机的散射。 ④电子衍射的成像基础是弹性散射。 3.电子束与固体物质作用所产生的非弹性散射的作用机制有哪些？ 非弹性散射作用机制有：单电子激发、等离子激发、声子发射、轫致辐射 ①单电子激发：样品内的核外电子在收到入射电子轰击时，有可能被激发到较高的空能级甚至被电离，这叫单电子激发。 ②等离子激发：高能电子入射晶体时，会瞬时地破坏入射区域的电中性，引起价电子云的集体振荡，这叫等离子激发。 ③声子发射：入射电子激发或吸收声子后，使入射电子发生大角度散射，这叫声子发射。 ④轫致辐射：带负电的电子在受到减速作用的同时，在其周围的电磁场将发生急剧的变化，将产生一个电磁波脉冲，这种现象叫做轫 致辐射。 1）二次电子产生：单电子激发过程中，被入射电子轰击出来并离开样品原子的核外电子。应用：样品表面成像，显微组织观察，断口形貌观察等 2）背散射电子：受到原子核弹性与非弹性散射或与核外电子发生非弹性散射后被反射回来的入射电子。应用：确定晶体的取向，晶体间夹角，晶粒度及晶界类型，重位点阵晶界分布，织构分析以及相鉴定等。 3）成像的相同点：都能用于材料形貌分析成像的不同点：二次电子成像特点：（1）分辨率高（2）景深大，立体感强（3）主要反应形貌衬度。背散射电子成像特点：（1）分辨率低（2）背散射电子检测效率低，衬度小（3）主要反应原子序数衬度。 5.特征X射线是如何产生的，其波长和能量有什么特点，有哪些主要的应用？ 特征X-Ray产生：当入射电子激发试样原子的内层电子，使原子处于能量较高的不稳定的激发态状态，外层的电子会迅速填补到内层电子空位上，并辐射释放一种具有特征能量和波长的射线，使原子体系的能量降低、趋向较稳定状，这种射线即特征X射线。 波长的特点：不受管压、电流的影响，只决定于阳极靶材元素的原子序。 应用：物质样品微区元素定性分析
实验四多重序列比对及系统发生树的构建 【实验目的】 1、掌握使用Clustalx进行序列多重比对的操作方法； 2、熟悉构建分子系统发生树的基本过程，掌握使用MEGA软件构建系统发生树的操作方法。 3、进一步熟练BLAST的使用 【实验原理】 在现代分子进化研究中，根据现有生物基因或物种多样性来重建生物的进化史是一个非常重要的问题。一个可靠的系统发生的推断，将揭示出有关生物进化过程的顺序，有助于我们了解生物进化的历史和进化机制。 对于一个完整的进化树分析需要以下几个步骤： ⑴要对所分析的多条目标序列进行比对； ⑵要构建一个进化树（phyligenetic tree）。 构建进化树的算法主要分为两类：基于距离的方法和基于形状的方法。基于距离的方法是指计算序列之间的两两距离，构成距离矩阵，然后采用聚类算法推断进化树。最常见的基于距离的方法是UPGMA（Unweighted pair group method with arithmetic mean，不加权算数平均对群法）与Neighbor-joining（邻接法），前者不如后者准确。基于性状的方法是指把序列中每个位点的状态视为性状，建立进化树模型来描述序列之间的性状差异。最常见的基于性状的方法包括最大简约法，最大似然法以及贝页斯方法。基于距离的方法相对于基于性状的方法，在计算速度上快很多，而且适用于各种类型的数据（如SNP数据，基因表达数据等）；基于性状的方法计算速度较慢，搜索空间更大，得到的结果也往往更加准确。在研究中一般都会尝试不同的方法来建立进化树，综合多种方法得到的结果更加可靠。 ⑶对进化树进行评估。进化树的构建是一个统计学问题，我们所构建出来的进化树只是对真实的进化关系的评估或者模拟，需要进行统计学检验和评估。现在主要采用的方法是bootstraping，该方法的原理是每次以位点为单位对用于建树的多序列比对进行重新采样，看得到的进化树跟使用原有多序列比对得到的进化树的相似性。简单的说，就是看如果只用多序列比对的部分信息（2/3左右）构建进化树，得到的序列间的关系是否比较稳定。 在实际应用中，多序列比对常用的软件包括ClustalW/X, MUSCLE, MAFFT 等，三者的准确性相当，但计算时间依次减少；进化树构建常用的软件包括PHYLIP(软件包，包括多种建树方法），MEGA，MrBayes，Phyml等等。从用
实验一不同水域水碱度的分析 实验项目性质：设计性实验 所属课程名称：环境化学及实验 实验计划学时： 4学时 水的碱度是指水中所含能与强酸定量作用的物质总量。 水中碱度的来源是多种多样的。地表水的碱度，基本上是碳酸盐、重碳酸盐及氢氧化物含量的函数，所以总碱度被当作这些成分浓度的总和。当水中含有硼酸盐、磷酸盐或硅酸盐等时，则总碱度的测定值也包含它们所起的作用。废水及其他复杂体系的水体中，还含有有机碱类、金属水解性盐类等，均为碱度组成成分。在这些情况下，碱度就成为一种水的综合性特征指标，代表能被强酸滴定的物质的总和。 碱度的测定值因使用的终点pH值不同而有很大的差异，只有当试样中的化学成分已知时，才能解释为具体的物质。对于天然水和未污染的地表水，可直接用酸滴定至pH为8.3时消耗的量，为酚酞碱度。以酸滴定至pH为4.4-4.5时消耗的量，为甲基橙碱度。通过计算，可以求出相应的碳酸盐、重碳酸盐和氢氧根离子的含量；对于废水、污水，则由于组分复杂，这种计算无实际意义，往往需要根据水中物质的组分确定其与酸作用达到终点时的pH值。然后，用酸滴定以便获得分析者感兴趣的参数，并做出解释。 1.方法的选择 用标准酸滴定水中碱度是各种方法的基础。有两种常用的方法，即酸碱指示剂滴定法和电位滴定法。电位滴定法根据电位滴定曲线在终点时的突跃，确定特定pH值下的碱度，他不受水样浊度、色度的影响，适用范围较广。用指示剂判断滴定终点的方法简便快速、适用于控制性试验及例行分析。二法均可根据需要和条件选用。 2.样品保存 样品采集后应在4℃保存，分析前不应打开瓶塞，不能过滤、稀释或浓缩。样品应用于采集后的当天进行分析，特别是当样品中含有可水解盐类或含有可氧化态阳离子时，应及时分析。 实验目的： 1.了解不同水域水碱度的意义
《材料分析测试技术》试卷（答案） 一、填空题：（20分，每空一分） 1. X射线管主要由阳极、阴极、和窗口构成。 2. X射线透过物质时产生的物理效应有：散射、光电效应、透射X射线、和热。 3. 德拜照相法中的底片安装方法有：正装、反装和偏装三种。 4. X射线物相分析方法分：定性分析和定量分析两种；测钢中残余奥氏体的直接比较法就属于其中的定量分析方法。 5. 透射电子显微镜的分辨率主要受衍射效应和像差两因素影响。 6. 今天复型技术主要应用于萃取复型来揭取第二相微小颗粒进行分析。 7. 电子探针包括波谱仪和能谱仪成分分析仪器。 8. 扫描电子显微镜常用的信号是二次电子和背散射电子。 二、选择题：（8分，每题一分） 1. X射线衍射方法中最常用的方法是（ b ）。 a．劳厄法；b．粉末多晶法；c．周转晶体法。 2. 已知X光管是铜靶，应选择的滤波片材料是（b）。 a．Co ；b. Ni ；c. Fe。 3. X射线物相定性分析方法中有三种索引，如果已知物质名时可以采用（c ）。 a．哈氏无机数值索引；b. 芬克无机数值索引；c. 戴维无机字母索引。4. 能提高透射电镜成像衬度的可动光阑是（b）。 a．第二聚光镜光阑；b. 物镜光阑；c. 选区光阑。 5. 透射电子显微镜中可以消除的像差是（ b ）。 a．球差；b. 像散；c. 色差。 6. 可以帮助我们估计样品厚度的复杂衍射花样是（a）。 a．高阶劳厄斑点；b. 超结构斑点；c. 二次衍射斑点。 7. 电子束与固体样品相互作用产生的物理信号中可用于分析1nm厚表层成分的信号是（b）。 a．背散射电子；b.俄歇电子；c. 特征X射线。 8. 中心暗场像的成像操作方法是（c）。 a．以物镜光栏套住透射斑；b．以物镜光栏套住衍射斑；c．将衍射斑移至中心并以物镜光栏套住透射斑。 三、问答题：（24分，每题8分） 1.X射线衍射仪法中对粉末多晶样品的要求是什么 答：X射线衍射仪法中样品是块状粉末样品，首先要求粉末粒度要大小 适中，在1um-5um之间；其次粉末不能有应力和织构；最后是样品有一 个最佳厚度（t =
计算机网络实验指导书 实验一以太网的组建（2学时） 实验名称：以太网的组建 实验目的： 1、了解实验室布局；认识交换机与路由器的结构与连接方法； 2、掌握简单的局域网组网方法； 3、掌握简单的局域网配置方法。 实验步骤： 1、观察实验室计算机网络的组成 步骤1：观察所在机房的计算机网络的组成，并描述计算机网络的组成。 步骤2：画出机房网络拓扑结构。 步骤3：通过Internet搜索集线器或交换机的结构和连接方法。 2、组建简单的局域网 步骤1：将计算机网卡插入PCI插槽，并安装网卡驱动程序，记录网卡驱动程序名称。 步骤2：制作双绞线（直通线） 步骤3：用双绞线将安装网卡的计算机与交换机相连。 步骤4：将交换机通电 步骤5：网络操作系统配置，每个网卡对应一个本地连接，在本地连接属性中进行局域网基本配置。 3、局域网基本配置 步骤1：选择网上邻居属性，如图1所示。选择本地网卡对应的“本地连接”属性，查看并记录本机安装的网络组件，如图2所示。 图1 网络连接属性图2 网络组件 步骤2：命名计算机，例如，命名为：netuser，如图3所示。并配置TCP/IP，例如将IP地址和子网掩码分别设置为：192.168.0.1 255.255.255.0。
图3 计算机命名图4 配置TCP/IP 步骤3：将同网络其他计算机分别命名，计算机名不能重复。 IP地址分别为：192.168.0.2~192.168.0.254，IP地址也不能重复。 4、使用集线器与交换机组建的以太网 在包跟踪软件中，分别使用集线器和交换机组建如图所示的以太网。各计算机的TCP/IP 配置信息根据下表进行配置：（MAC地址请记录在表格空白处） 主机名称IP地址子网掩码MAC地址PC0 192.168.1.1 255.255.255.0 PC1 192.168.1.2 255.255.255.0 PC2 192.168.1.3 255.255.255.0 PC3 192.168.1.4 255.255.255.0 使用集线器组建简单的以太网 模拟数据包运行结果：（PC0—>PC2）
环境工程微生物学讲义 本课程是环境学院各专业学生的专业基础课；与另一门课《环境微生物学实验》相结合，构成一个完 整的体系；本课程强调每个学生要动手，通过实验，加深对讲课内容的理解和记忆；本课程内容分两大部分：一是微生物学的基础知识；二是微生物学在环境领域中的应用。 绪论 主要内容： 环境微生物学的研究对象和任务研究对象研究任务微生物学概述微生物的定义微生物的特点原核微生物与真核微生物微生物的命名与分类第一节环境工程微生物学的研究对象和任务一、环境微生物学的研究对象定义：环境微生物学是研究与环境领域（包括环境工程、给水排水工程）有关的微生物及其生命活动 规律。?其内容包括：微生物个体形态、群体形态；细胞结构功能、生理特性、生长繁殖、遗传变异 等；微生物与环境的关系（尤其是微生物与污染环境之间的关系）；微生物对物质的转化分解作用（特 别是应用微生物来处理各种污染物质，如废水、废气和固体废弃物）。二、环境工程微生物学的研究任务 总的归纳起来有两大方面的任务： （1）防止或消除有害微生物 （2）充分利用有益的微生物资源 三、微生物在环境污染治理（水处理）中的应用
１）在环境监测方面（水污染的监测） 利用在环境中生存的生物的种类、数量、活性等特征，来判断环境状况的好坏。这些生物称为指示生 物。 生物监测的优缺点： 生物监测的主要优越性： (a)长期性——汇集了生物在整个生活时期中环境因素改变的情况，可以反映 当地的环境变化； (b)综合性——能反映环境诸因子、多成分对生物有机体综合作用的结果； (c)直观性——直接把污染物与其毒性联系起来； (d)灵敏性——有时甚至具有比精密仪器更高的灵敏性，有助于提早发现环境 污染。生物监测的主要缺点： (a)定量化程度不够； (b)需要一定的专业知识和经验。 ２）在环境治理方面 包括水、大气、固体废弃物处理方面其中特别在水处理方面，有着大量成功应用的例子。 第二节微生物概述一、微生物的定义 微生物是指所有形体微小，用肉眼无法看到，须借助于显微镜才能看见的，单细胞或个体结构简单的 多细胞，或无细胞结构的低等生物的统称。 Too small to be seen with naked eyes 二、微生物的特点
《生物技术基础实验-1》教学大纲 课程编号：0231209 课程名称：生物技术基础实验-1 实验学时：80 %1.实验课的性质、任务与目的 地位： 生物技术基础实验- I所依托的理论课主要有普通生物学、生物化学和微生物三门课程。因此，生物技术基础实验-1起着承上启下的作用，它是学生在完成化学基础实验后向生物学专业实验过渡的桥梁，是培养“生物”意识的起始，对后续专业理论课和实验课的学习具有重要的影响。 作用： 普通生物学是高等院校理工类生物技术专业的一门实践性很强的基础课程。实验环节的教学对于学生加深理解并掌握基木概念、原理、理论和研究方法，培养其实验技能、形象思维和创新能力有着重要的作用。 微生物学一门以实验科学为基础的学科，生命学科很多理论上的突破都是基于微生物学实验而取得的。对生物技术专业来说，微生物学实验课程的设置，不仅是必需，而旦是需要加强的。微生物实验课程是进行本专业其它学科的学习所必需具备的主要基础知识之一。任务：生物化学实验的任务是教授生物化学实验技术的基础理论及应用，并通过具体的实验教学使学生掌握常用的生物化学实验技术理论和方法，并能进行独立的实验操作，促进学生创新意识的形成和综含素质的提高。 通过微生物学实验课程的学习，要求学生能牢固树立无菌概念，熟练掌握一整套的无菌操作技术，学会常规仪器、设备的正确使用，了解在生物学科研工作中常用的材料、方法和手段，尽量多提供动手机会，使学生具备训练有素的操作能力，并且能够运用理论知识来分析解释实验过程中的现象和结果，作出正确的推理和判断,使理论与实验课的学习相辅相成, 培养学生实事求是的科学态度和良好的工作作风，为学习后续课程打下基础。 目的： 1 .使学生了解“生物大分了的分离和纯化方法，糖、蛋白质及主要次生代谢产物的定性、定量和有关生物化学性质的分析技术。 2.使学生掌握酶活性测定、动力学分析等基本知识、方法和基木技能技巧。
高等学校教材 环境工程学 实验 南开大学环境科学与工程学院 环境工程学实验室
目录 实验室实验 实验一沉淀实验 (2) 实验二混凝实验 (6) 实验三静态活性炭吸附实验 (8) 实验四动态活性炭吸附实验.......................................................... ..11 实验五气浮实验.............................................. (12) 实验六逆流气浮实验................................................. . (14) 实验七曝气设备充氧能力的测定实验 (16) 实验八污泥脱水实验 (20)
实验一沉淀实验 一、目的 通过沉淀实验，熟悉沉淀类型及各自特点，掌握沉淀曲线测试与绘制方法。 二、原理 浓度较稀的、粒状颗粒的沉淀属于自由沉淀，其特点是静沉过程中颗粒互不干扰、等速下沉，其沉速在层流区符合Stokes(斯笃克斯)公式。悬浮物浓度不太高，一般在600~700mg/L以下的絮状颗粒的沉淀属于絮凝沉淀，沉淀过程中由于颗粒相互碰撞，凝聚变大，沉速不断加大，因此颗粒沉速实际上是一变速。浓度大于某值的高浓度水，颗粒的下沉均表现为浑浊液面的整体下沉。这与自由沉淀、絮凝沉淀完全不同，后两者研究的都是一个颗粒沉淀时的运动变化特点，（考虑的是悬浮物个体），而对成层沉淀的研究却是针对悬浮物整体，即整个浑液面的沉淀变化过程。成层沉淀时颗粒间相互位置保持不变，颗粒下沉速度即为浑液面等速下沉速度。该速度与原水浓度、悬浮物性质等有关而与沉淀深度无关。但沉淀有效水深影响变浓区沉速和压缩区压实程度。为了研究浓缩，提供从浓缩角度设计澄清浓缩池所必需的参数，应考虑沉降柱的有效水深。此外，高浓度水沉淀过程中，器壁效应更为突出，为了能真实地反映客观实际状态，沉淀柱直径一般要≥200mm，而且柱内还应装有慢速搅拌装置，以消除器壁效应和模拟沉淀池内刮泥机的作用。 三试验设备材料 1. 沉淀用有机玻璃柱，内径d=150mm，高H=1600mm，内设搅拌装置转速1rpm，上设溢流管、取样口、进水管及放空管； 2. 配水系统一套（每套系统为两套沉淀装置供水），包括小车、污泥泵、水箱等； 3. 计量水深用标尺、计时用秒表； 4. 悬浮物定量分析用电子天平、定量滤纸、称量瓶、烘箱、抽滤装置、干燥器等装置； 5. 取样用100ml比色管、100ml量筒、瓷盘等。 四试验方法和步骤 1. 检查沉淀装置连接情况、保证各个阀门完全闭合；各种用具是否齐全。
《材料分析测试技术》试卷（答案) 一、填空题：(20分，每空一分) 1．X射线管主要由阳极、阴极、和窗口构成。 2．X射线透过物质时产生的物理效应有：散射、光电效应、透射X 射线、和热。 3．德拜照相法中的底片安装方法有: 正装、反装和偏装三种。 4. X射线物相分析方法分: 定性分析和定量分析两种；测钢中残余奥氏体的直接比较法就属于其中的定量分析方法。 5．透射电子显微镜的分辨率主要受衍射效应和像差两因素影响。 6.今天复型技术主要应用于萃取复型来揭取第二相微小颗粒进行分析。 7. 电子探针包括波谱仪和能谱仪成分分析仪器。 ８．扫描电子显微镜常用的信号是二次电子和背散射电子。 二、选择题:（8分，每题一分） 1.X射线衍射方法中最常用的方法是( b ）。 a．劳厄法；b．粉末多晶法;ｃ.周转晶体法。 2. 已知X光管是铜靶，应选择的滤波片材料是(b)。 ａ．Co;b. Nｉ;c.Fe。 3.X射线物相定性分析方法中有三种索引,如果已知物质名时可以采用( c )。 a．哈氏无机数值索引;b. 芬克无机数值索引；ｃ. 戴维无机字母索引。 4.能提高透射电镜成像衬度的可动光阑是(b)。 a．第二聚光镜光阑；b．物镜光阑;c. 选区光阑。 5. 透射电子显微镜中可以消除的像差是( b )。 a.球差; b. 像散; c. 色差。 6．可以帮助我们估计样品厚度的复杂衍射花样是( a)。 ａ．高阶劳厄斑点；ｂ．超结构斑点;c. 二次衍射斑点。 7. 电子束与固体样品相互作用产生的物理信号中可用于分析1nｍ厚表层成分的信号是（b)。 a.背散射电子; b.俄歇电子；ｃ. 特征Ｘ射线。 8. 中心暗场像的成像操作方法是（ｃ)。 a．以物镜光栏套住透射斑;b．以物镜光栏套住衍射斑；c．将衍射斑移至中心并以物镜光栏套住透射斑。 三、问答题：(2４分,每题8分） 1.X射线衍射仪法中对粉末多晶样品的要求是什么？ 答: X射线衍射仪法中样品是块状粉末样品，首先要求粉末粒度要大小适 中,在1ｕｍ－5uｍ之间;其次粉末不能有应力和织构;最后是样品有一个 最佳厚度(t =
计算机网络实验指导书 CISCO版 实验一网络设备与通信协议实验 (2) 实验二 EIA568标准与双绞线水晶头制作 (15) 实验三交换机差不多配置 (22) 实验四交换机VLAN配置 (28) 实验五路由器差不多配置 (35) 实验六配置静态路由 (40) 实验七动态路由RIP配置 (46) 实验八动态路由OSPF协议配置 (55) 实验九访问操纵列表ACL实验 (65) 实验十网络地址转换NAT实验 (71)
实验一网络设备与通信协议实验 一、实验内容 学习使用网络差不多设备，掌握设备性能和配置方法，熟悉LINUX 和WINDOWS环境的TCP/IP协议配置方法，熟悉Internet环境，学习使用DOS下的常用网络命令。 二、实验目的 了解网络适配器、调制解调器、集线器、交换机、路由器等网络硬件设备，熟悉多种网络操作系统，如LINUX和WINDOWS，掌握TCP/IP协议在不同操作系统下的安装与配置，初步掌握TCP/IP 协议的应用。掌握WINDOWS 环境常用网络命令的用法，学会使用网络命令查看网络信息，解决网络故障。 三、实验工具 Quidway R2621模块化路由器、QuidwayS3026E交换机、Console 配置线缆、双绞线、V24串口线缆、调制解调器、网络检测设备、PC等。 四、实验要求 熟悉TCP/IP协议标准，准确理解IP地址及其子网划分方法，理解网关和子网掩码及其DNS的概念和原理；学习使用各种网络
设备，掌握TCP/IP配置方法，熟练使用常用的网络命令。 五、实验内容 (1)在计算机上配置IP地址等TCP/IP属性信息 (2)学习使用windows环境下常用的网络命令 1.IP地址与以太网卡硬件地址查看命令:ipconfig 2.网络连接测试命令：ping 3.地址解析命令：ARP 4.文件传输命令:FTP 5.显示协议及其端口信息和当前的 TCP/IP 网络连接： Netstat 6.操纵网络路由表：Route 7.将文件传输到正在运行TFTP 服务的远程计算机或 从正在运行 TFTP 服务的远程计算机传输文件：Tftp 8.Tracert：该诊断有用程序将包含不同生存时刻 (TTL) 值的 Internet 操纵消息协议 (ICMP) 回显数 据包发送到目标，以决定到达目标采纳的路由。 9. windows NT下的Net命令 10.远程登陆命令Telnet 11. 域名查询nslookup命令 六、各命令讲明 （一）ipconfig 命令 Ipconfig命令应该是最最基础的命令了，要紧功能确实是显
生物学基础实验技能 实验讲义 王玉倩冯晓英郭娟张潮汤晓辛唐婧编 贵州师范大学生命科学学院 2012年6月
目录 一、显微操作 (2) 实验一显微镜的使用方法与绘图 (2) 实验二简单临时装片的制作与观察，油镜的使用 (6) 实验三压片的制作，涂片的制作 (8) 实验四生物材料的解剖结构观察 (10) 二、溶液配制 (11) 实验五玻璃器皿的洗涤 (11) 实验六、溶液的配制Ⅰ (13) 实验七、溶液的配制Ⅱ (15) 实验八溶液pH值的调节 (18) 三、分光光度计的使用 (20) 实验九分光光度法的介绍及分光光度计的使用方法 (20) 实验十混合物中CuSO4的测定 (24) 实验十一分光光度法测定叶绿素的含量 (26) 四、无菌操作 (28) 实验十二无菌操作技术 (28)
一、显微操作 实验一显微镜的使用方法与绘图 一、实验目的 1、掌握显微镜的构造及原理，熟练使用光学显微镜。 2、了解显微镜使用的基本要求、注意事项及一般维护方法。 3、学习生物绘图的基本要求及方法。 二、实验原理 显微镜的原理是经过两次成像，成为倒立的虚像。第一次先经过物镜成像，在物镜的一倍焦距和两倍焦距之间成放大的倒立的实像。第一次成的物像，经过目镜的第二次成像，是一个虚像。倒置的像常常使初学者使用发生困难。 1、显微镜的构造 机械部分 (1) 镜座 显微镜最下面呈马蹄形或园形的部分，起稳定和支持镜身作用。 (2) 镜柱 从镜座向上直立的短柱。上连镜臂，下连镜座，可以支持镜臂和载物台。 (3) 镜臂 弯曲成马蹄形的部分，便于手持，下端与镜柱相连接的地方有一个倾斜关节，可使镜臂倾斜，便于观察。 (4) 载物台 自镜臂下端向前伸出，放置标本用的平台，其中央有一个园孔，叫通光孔。台上有一移动器（老式的左右各有一个压片夹），用以固定和移动标本。 (5) 镜筒 和镜臂上方连接的园筒部分。有的显微镜镜筒内有一抽管，可适当抽长，一般长度是160－170毫米。镜筒上端装有目镜，下端有一个可转动的园盘，叫物镜转换器（或叫物镜旋转盘，固着在镜筒下端，分两层，上层固着不动，下层可自由转动。转换器上有2～4个圆孔，用来安装不同倍数的低倍或高倍物镜）。作用是保护成像的光路与亮度。 (6) 调节器（也叫调节螺旋） 为镜壁上两种可转动的螺旋，一大一小，能使镜筒上下移动，调节焦距。大的叫粗准焦螺旋，位于镜臂的上方，可以转动，以使镜筒能上下移动，从而调节焦距，升降镜筒较快，用于低倍镜对焦；小的叫细准焦螺旋，位于镜臂的下方，它的移动范围较粗准焦螺旋小，升降镜筒较慢，可以细调焦距。 (7) 倾斜关节 镜柱和镜臂交界处有一个能活动的关节。它可以使显微镜在一定的范围内后倾（一般倾斜不得超过45°）便于观察。但是在使用临时封片观察时，禁止使用倾斜关节，尤其是装片内含酸性试剂时严禁使用，以免污损镜体。 (8) 载物台 从镜臂向前方伸出的金属平台。呈方形或圆形，是放置玻片标本的地方。其中央具有通光孔，在通光孔的左右有一个弹性的金属压片夹，用来压住载玻片。较高级的显微镜，在载物台上常具有推进器，它包括夹片夹和推进螺旋，除夹住切片外，还可使切片在载物台上移
《环境工程实验》指导书盐湖系环境工程教研室
目录 实验一实验理论认识课 实验二水样的采集及水质基本指标的测定 实验三水样悬浮固体与浊度的测定 实验四废水化学需氧量的测定（重铬酸钾法）实验五水中总有机碳（TOC）的测定 实验六离子色谱法测定水样中常见阴离子含量实验七含重金属酸性废水处理实验 实验八颗粒自由沉淀实验 实验九混凝实验 实验十噪声监测实验 实验十一烟气分析实验 实验十二离子交换软化实验 实验十三废水生化需氧量的测定 实验十四总悬浮颗粒物的测定 实验十五有害气体吸附实验 实验十六环境空气中二氧化硫浓度的测定 实验十七碱液吸收气体中的二氧化硫 实验十八活性炭吸附实验 实验十九过滤与反冲洗实验 实验一实验理论认识
一、实验目的和实验要求 、实验目的实验能力是现代环境工程与环境科学科技人员最佳智能结构的重要组成部分，通过环境工程专业实验课程学习，使学生掌握环境工程基本的实验技术，让学生动手参与实验准备、运行启动、调试和运行控制，到检测分析、处理实验中出现的问题，并对实验参数进行归纳、计算和得出结论等全过程。 2、实验要求 （1）实验预习 （2）实验操作 （3）实验报告 二、实验安排 1、实践认识课 循环实验： 2、水样的采集及水质基本指标测定 3、废水化学需氧量的测定 4、水中总有机碳（TOC）的测定 5、离子色谱法测定水样中常见阴离子 6、含重金属酸性废水处理实验 7、颗粒自由沉淀实验 8、离子交换软化实验 9、废水生化需氧量的测定 10、总悬浮颗粒物的测定 11、噪声监测实验
12、有害气体吸附实验 13、环境空气中二氧化硫浓度的测定 14、碱液吸收气体中的二氧化碳 三、有关循环实验所用仪器的介绍和认识 1、原子吸收分光光度计 2、总有机碳TOC 分析仪 3、离子色谱仪 4、便携式紫外线强度检测仪 5、便携式臭氧检测仪 6、多功能水质分析仪 7、水份测定仪 8、含重金属酸性废水处理实验成套设备 9、颗粒自由沉淀实验成套设备 10、无级调速六联搅拌机 11、便携式溶解氧测量仪 四、数据处理 实验二水样的采集及水质基本指标测定 一、废水样品的采集 为了采集到有代表性的废水，采样前应该了解污染源的排放规律和废水中污染物浓度的时、空变化。在采样的同时还应测量废水的流量，以获得排污量数据。 1 ．采样部位 (1)从排放口采样
实验四IEEE 802.3协议分析和以太网 一、实验目的 1、分析802.3协议 2、熟悉以太网帧的格式 二、实验环境 与因特网连接的计算机网络系统；主机操作系统为windows；Ethereal、IE等软件。 三、实验步骤 （注：本次实验先完成前面的“1 俘获并分析以太网帧”，并回答好后面的第1-10 题，完成后看书学习一下arp的相关容） 1、俘获并分析以太网帧 （1）清空浏览器缓存（在IE窗口中，选择“工具/Internet选项/删除文件”命令）。 （2）启动Ethereal，开始分组俘获。 （3）在浏览器的地址栏中输入： https://www.doczj.com/doc/1e9038026.html,/ethereal-labs/HTTP-ethereal-lab-file3.html，浏览器将显示冗长的美国权力法案。 （4）停止分组俘获。首先，找到你的主机向服务器https://www.doczj.com/doc/1e9038026.html,发送的HTTP GET报文的分组序号，以及服务器发送到你主机上的HTTP 响应报
文的序号。其中，窗口大体如下。 选择“Analyze->Enabled Protocols”，取消对IP复选框的选择，单击OK（不这样设置也可，建议先不要这样操作）。窗口如下。 （5）选择包含HTTP GET报文的以太网帧，在分组详细信息窗口中，展开Ethernet II信息部分。根据操作，回答“四、实验报告容”中的1-5题
（6）选择包含HTTP 响应报文中第一个字节的以太网帧，根据操作，回答“四、实验报告容”中的6-10题 2、ARP （1）利用MS-DOS命令：arp 或c:\windows\system32\arp查看主机上ARP缓存的容。根据操作，回答“四、实验报告容”中的11题。 （2）利用MS-DOS命令：arp-d * 清除主机上ARP缓存的容。 （3）清除浏览器缓存。 （4）启动Ethereal，开始分组俘获。 在浏览器的地址栏中输入： https://www.doczj.com/doc/1e9038026.html,/ethereal-labs/HTTP-ethereal-lab-file3.html，浏览器将显示冗长的美国权力法案。 （5）停止分组俘获。选择“Analyze->Enabled Protocols”，取消对IP复选框的选择，单击OK。窗口如下。根据操作，回答“四、实验报告容”中的12-15题。
实验一 蛋白质及氨基酸的颜色反应 一、目的意义 1、学习几种鉴定氨基酸与蛋白质的一般方法及其原理。 2、学习和了解一些鉴定蛋白质的特殊颜色反应及其原理。 二、实验原理 1、双缩脲反应 当尿素加热到180℃左右时，2分子尿素发生缩合放出1分子氨而形成双缩脲。双缩脲在 碱性溶液中与铜离子结合生成复杂的紫红色化合物，这一呈色反应称为双缩脲反应。 蛋白质分子中含有多个与双缩脲相似的键，因此也具有双缩脲的颜色反应。借此可以鉴定蛋白质的存在或测定其含量。应当指出，双缩脲反应并非蛋白质的特异颜色反应，因为凡含有肽键的物质并不都是蛋白质。 2、茚三酮反应 蛋白质与茚三酮共热，产生蓝紫色化合物，此反应为一切蛋白质及α-氨基酸（除脯氨酸 和羟脯氨酸）所共有。含有氨基酸的其他化合物也呈此反应。 该反应十分灵敏，1:1500000浓度的氨基酸水溶液就能呈现反应。因此，此反应广泛用于氨基酸的定量测定。
3、黄色反应 含有苯环侧链的（特别是含酪氨酸）蛋白质溶液与硝酸共热时，呈黄色（硝基化合物），再加碱则变为橙黄色，此反应也称为黄蛋白反应。 三、仪器与试剂 1、试剂 (1) 蛋白质溶液：取10mL 鸡蛋清，用蒸馏水稀释至100mL ，搅拌均匀后用纱布过滤得上清液。 (2) 0.3%色氨酸溶液、0.3%酪氨酸溶液、0.3%脯氨酸溶液、0.5%甘氨酸溶液、0.5%苯酚溶液。 (3) 0.1％茚三酮－乙醇溶液：称取0.1g 茚三酮，溶于100mL 95％乙醇。 (4) 10％NaOH 溶液、1％硫酸铜溶液、尿素、浓硝酸。 2、仪器：试管及试管夹、酒精灯。 四、操作方法 1、双缩脲反应 (1) 取一支干燥试管，加入少量尿素，用微火加热使之熔化，待熔化的尿素开始变硬时停止加 热。此时，尿素已缩合为双缩脲并放出氨气（可由气味辨别）。待试管冷却，加入约1mL10％NaOH 溶液，振荡使其溶解，再加入1滴1％硫酸铜溶液。混匀后观察出现的粉红色。 (2) 另取1支试管，加入1mL 蛋白质溶液，再加入2mL 10％NaOH 溶液摇匀，然后再加入 2滴1％的硫酸铜溶液。摇匀观察其颜色变化。 (3) 注意事项 加入的硫酸铜不可过量，否则会产生蓝色的氢氧化铜，从而掩盖了双缩脲反应的粉红色。 (4) 记载上述实验过程和结果，并解释现象。 2、茚三酮反应 (1) 取3支试管，分别加入蛋白质溶液、0.3%脯氨酸溶液、0.5%甘氨酸溶液各1mL ，再加 OH + HNO 3 HO NO 2 + H 2O HO NO 2 + O N OH OH
环境工程学实验指 导书
《环境工程学》实验指导书 实验一混凝沉淀实验 实验名称：混凝沉淀实验 实验类型: 设计性实验 学时： 4学时 适用对象: 环境科学专业 一、实验目的 1. 观察混凝现象及过程，掌握混凝的净水机理及影响混凝效果 的主要因素。 2. 针对某一废水，由学生在给出的三种混凝剂中任选两种，实 验比较后确定自己认为合适的混凝剂。 3. 确定每种混凝剂的最佳投药量、pH值、搅拌速度及其它等三 种操作条件。 二、实验要求 1、学生学会测试不同废水的浊度水质指标； 2、根据废水水质选择所用的混凝剂类型； 3、根据实验结果计算出所选混凝剂对废水的去除效率； 4、实验前先由学生自己设计实验方案，然后根据实际提供的实验设备与试剂调整自己的方案并执行，得出自己的结论。锻炼分析解决实际问题的能力。 三、实验原理
根据研究，胶体微粒都带有电荷。天然水中的粘土类胶体微粒以及污水中的胶态蛋白质和淀粉微粒等都带有负电荷。微粒一般由胶核、固定层和扩散层组成。胶核和固定层一般称为胶粒，胶粒与扩散层之间有一个电位差，此电位称为ζ电位。胶粒在水中受几方面的影响：①带相同电荷的胶粒之间产生的静电斥力；②为例在水中作的不规则运动，即“布朗运动”；③胶粒之间的范德华引力；④水化作用，由于胶粒带电，将极性水分子吸引到它的周围形成一层水化膜，水化膜同样能阻止胶粒间相互接触。因此胶体微粒不能相互聚结而长期保持稳定的分散状态。投加混凝剂能提供大量的正离子，能够压缩双电层，降低ζ电位，静电斥力减少，水化作用减弱；混凝剂水解后形成的高分子物质或直接加入水中的高分子物质一般具有链状结构，在胶粒与胶粒之间起吸附架桥作用，也有沉淀网捕作用。这样投加了混凝剂之后，胶体颗粒脱稳后相互聚结，逐渐变成大的絮凝体后沉淀。 四、实验所需仪器、设备、材料（试剂）（黑体，小4号字） 六联或磁力搅拌器1台 pH酸度计1台或pH 试纸 光电浊度计1台 温度计1支 250ml烧杯6个 ml烧杯1个，1000ml量筒1个 针管和移液管各1个
材料分析测试技术复习参考资料（注：所有的标题都是按老师所给的“重点”的标题，） 第一章x射线的性质 射线的本质：X射线属电磁波或电磁辐射，同时具有波动性和粒子性特征，波长较为可见光短，约与晶体的晶格常数为同一数量级，在10-8cm左右。其波动性表现为以一定的频率和波长在空间传播；粒子性表现为由大量的不连续的粒子流构成。 2，X射线的产生条件：a产生自由电子；b使电子做定向高速运动；c在电子运动的路径上设置使其突然减速的障碍物。 3，对X射线管施加不同的电压，再用适当的方法去测量由X射线管发出的X射线的波长和强度，便会得到X射线强度与波长的关系曲线，称为X射线谱。在管电压很低，小于某一值（Mo阳极X射线管小于20KV）时，曲线变化时连续变化的，称为连续谱。在各种管压下的连续谱都存在一个最短的波长值λo，称为短波限，在高速电子打到阳极靶上时，某些电子在一次碰撞中将全部能量一次性转化为一个光量子，这个光量子便具有最高的能量和最短的波长，这波长即为λo。λo=V。 4，特征X射线谱： 概念：在连续X射线谱上，当电压继续升高，大于某个临界值时，突然在连续谱的某个波长处出现强度峰，峰窄而尖锐，改变管电流、管电压，这些谱线只改变强度而峰的位置所对应的波长不变，即波长只与靶的原子序数有关，与电压无关。因这种强度峰的波长反映了物质的原子序数特征、所以叫特征x射线，
由特征X射线构成的x射线谱叫特征x射线谱，而产生特征X射线的最低电压叫激发电压。 产生：当外来的高速度粒子(电子或光子)的动aE足够大时，可以将壳层中某个电子击出去，或击到原于系统之外，或使这个电子填到未满的高能级上。于是在原来位置出现空位，原子的系统能量因此而升高，处于激发态。这种激发态是不稳定的，势必自发地向低能态转化，使原子系统能量重新降低而趋于稳定。这一转化是由较高能级上的电子向低能级上的空位跃迁的方式完成的，电子由高能级向低能级跃迁的过程中，有能量降低，降低的能量以光量子的形式释放出来形成光子能量，对于原子序数为Z的确定的物质来说，各原子能级的能量是固有的，所以．光子能量是固有的，λ也是固有的。即特征X射线波长为一固定值。 能量：若为K层向L层跃迁，则能量为： 各个系的概念：原于处于激发态后，外层电子使争相向内层跃迁，同时辐射出特征x射线。我们定义把K层电子被击出的过程叫K系激发，随之的电子跃迁所引起的辐射叫K系辐射，同理，把L层电子被击出的过程叫L系激发，随之的电子跃迁所引起的辐射叫L系辐射，依次类推。我们再按电子跃迁时所跨越的能级数目的不同把同一辐射线系分成几类，对跨 越I，2，3．．个能级所引起的辐射分别标以α、β、γ等符号。电子由L—K，M—K跃迁(分别跨越1、2个能级)所引起的K系辐射定义为Kα，Kβ谱线；同理，由M—L，N—L电子跃迁将辐射出L系的Lα，Lβ谱线，以此类推还有M线系等。 莫赛莱定律：特征X射线谱的频率或波长只取决于阳极靶物质的原子能级结构，
计算机网络实验指导书(新版)
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计算机网络 实验指导书 主编郭雅 参编余小华黄锦煜罗肖辉 主审陶培基 I
前言 计算机网络是信息社会的支柱。培养一大批谙熟计算机网络原理与技术，具有综合应用和研发创新能力的人才，是社会信息化的需要，也是高等院校相关专业的教学目的。 编者在本科院校二级学院工作多年，一直担任计算机网络课程及其实验课程的教学工作。包括编者所在学校在内的许多本科院校二级学院采用了谢希仁编著《计算机网络》作为网络基础课程的教材。该教材内容丰富，说理透彻。针对本科院校二级学院学生的特点，教学中应该基础理论和实践并重，各所院校都开出了一定的实验课时。为规范实验内容，严格实验训练，达到实验教学的目的，编者多年来一直对本类院校的实验教学进行探索，研究在课时有限的情况下，如何组织计算机网络实验教学的内容，使之既能配合课堂教学，加深对所学知识的理解，又能紧跟网络技术的发展，培养和提高学生的实际操作技能。在教学实践中，编者一直坚持编写和完善实验指导书，并与选用谢希仁编著《计算机网络》做教材的一些兄弟院校的教师多次交流，修订完成了这本《计算机网络实验指导书》。 本书内容涵盖诠释网络原理，应用组网技术和实施网络管理等几个方面的实验项目十九个。由于编者水平有限，编写时间紧迫，不足与错误在所难免，恳请专家和广大读者不吝批评指正。 参加本书编写的人员有华南理工大学广州学院计算机工程系余小华老师，华南师范大学增城学院教育信息技术部黄锦煜老师，华南师范大学增城学院网络中心罗肖辉老师。 本书由华南师范大学增城学院计算机系主任陶培基教授担任主审。 感谢广东轻工职业技术学院计算机系教授石硕对本书编写和出版所提供的意见、建议和热忱帮助。 编者 2011年6月 于华南师范大学增城学院，广州 E-mail: hsguoya@https://www.doczj.com/doc/1e9038026.html, II
材料分析测试技术复习参考资料 1、透射电子显微镜 其分辨率达10-1 nm ,扫描电子显微镜 其分辨率为Inmo 透射电子显微镜放大倍数大。 第一章x 射线的性质 2、X 射线的本质：X 射线属电磁波或电磁辐射，同时具有波动性和粒子性特征，波长较为可见光短，约与 晶体的晶格常数为同 一数量级，在 10-8cm 左右。其波动性表现为以一定的频率和波长在空间传播；粒子性 表现为由大量的不连续的粒子流构成。 即电磁波。 3、 X 射线的产生条件：a 产生自由电子；b 使电子做定向高速运动；c 在电子运动的路径上设置使其突然减 速的障碍物。X 射 线管的主要构造：阴极、阳极、窗口 。 4、 对X 射线管施加不同的电压，再用适当的方法去测量由 X 射线管发出的X 射线的波长和强度，便会得到 X 射线强度与波长的关系曲线，称为 X 射线谱。在管电压很低，小于某一值（ Mo 阳极X 射线管小于20KV ） 时，曲线变化时连续变化的，称为 连续谱。在各种管压下的连续谱都存在一个最短的波长值入 o ,称为短波 限，在高速电子打到阳极靶上时，某些电子在一次碰撞中将全部能量一次性转化为一个光量子，这个光量 子便具有最高的能量和最短的波长，这波长即为入 0。入o=1.24/V 。 5、 X 射线谱分连续X 射线谱和特征X 射线谱。 * 6、特征X 射线谱： 概念：在连续X 射线谱上，当电压继续升高，大于某个临界值时，突然在连续谱的某个波长处出现强度峰， 峰窄而尖锐，改变管电流、管电压，这些谱线只改变强度而峰的位置所对应的波长不变，即波长只与靶的 原子序数有关，与电压无关。因这种强度峰的波长反映了物质的原子序数特征、所以叫特征 x 射线，由特 征X 射线构成的x 射线谱叫特征x 射线谱，而产生特征 X 射线的最低电压叫激发电压。 产生：当外来的高速度粒子（电子或光子）的动aE 足够大时，可以将壳层中某个电子击出去，或击到原于系 统之外，或使这个电子填到未满的高能级上。于是在原来位置出现空位，原子的系统能量因此而升高，处 于激发态。这种激发态是不稳定的，势必自发地向低能态转化，使原子系统能量重新降低而趋于稳定。这 一转化是由较高能级上的电子向低能级上的空位跃迁的方式完成的，电子由高能级向低能级跃迁的过程中， 有能量降低，降低的能量以光量子的形式释放出来形成光子能量，对于原子序数为 各原子能级的能量是固有的，所以?光子能量是固有的，入也是固有的。即特征 能量：若为K 层向L 层跃迁，则能量为： &口 = Av = hcfX 各个系的概念：原于处于激发态后，外层电子使争相向内层跃迁，同时辐射出特征 x 射线。我们定义把 K 层电子被击出的过程叫 K 系激发，随之的电子跃迁所引起的辐射叫 K 系辐射，同理，把 L 层电子被击出的 过程叫L 系激发，随之的电子跃迁所引起的辐射叫 L 系辐射，依次类推。我们再按电子跃迁时所跨越的能 级数目的不同把同一辐射线系分成几类，对跨 越I , 2, 3..个能级所引起的辐射分别标以a 、B 、丫等符号。电子由 L —K , M — K 跃迁（分别跨越1、2个 能级）所引起的K 系辐射定义为K a, K B 谱线；同理，由 M- L , N — L 电子跃迁将辐射出 L 系的L a, L p 谱 线，以此类推还有 M 线系等。 7、X 射线与物质的相互作用： 散射、吸收、透射。X 射线的散射有相干散射和非相干散射。 第二章X 衍射的方向 1,相干条件：两相干光满足频率相同、振动方向相同、相位差恒定（即n 的整数倍）或波程差是波长的整 数倍。 & X 衍射和布拉格方程 波在传播过程中，在波程差为波长整数倍的方向发生波的叠加，波的振幅得到最大程度的加强，称 为衍射，对应的方向为衍射方向，而为半整数的方向，波的振幅得到最大程度的抵消。 Z 的确定的物质来说, X 射线波长为一固定值。