第一章绪论
1．什么是生物工程的下游技术？
一般泛指从工程菌或工程细胞的大规模培养一直到产品的分离纯化、质量检测所需要的一系列单元操作技术。其中，产品的分离纯化是其最重要的组成部分。
2．生物工程下游技术的发展历程？
1、古代酿造业
生物技术产业的历史可追溯到古代的酿造业，它包括酿酒、制酱（油）、醋、酸奶和干酪等。古代的技术比较原始，工场大多是家庭作坊式的，产物基本不经过后处理而直接使用，当然也就没有上下游技术之说了。
2、第一代生物技术
第一代（传统）生物工业主要指19世纪60年代到20世纪40年代青霉素等抗生素出现之前的生物技术产业。这一时期，发现了发酵的本质是微生物的作用，掌握了纯种培养技术，生物技术进入近代酿造产业的发展阶段。此时开始引入化学工程中成熟的近代分离技术，如过滤、蒸馏、精馏等。
3、第二代生物技术
第二代生物技术以20世纪40年代出现的青霉素产品为代表。产品品种、类型迅速增加，不仅有初级代谢产物，也有次级代谢产物；不仅有小分子的物质，也有具生命活性的大分子物质，有些产品的分子结构相当复杂。产品的多样性决定了分离方法的多样性。这期间借鉴和引进吸收了大量的近代化学工业的分离技术，据报道有80%的化工单元操作技术被引入生物工业。
4、第三代生物技术
第三代生物技术一般认为以20世纪70年代末掘起的DNA重组技术及细胞融合技术为代表。此时，生物技术在其主要领域：基因工程、酶工程、细胞工程和微生物发酵工程取得了长足进步，一批对人类十分有益的高附加值的产品开始面世，如乙肝疫苗、干扰素等。
3．细胞破碎技术？初步分离纯化技术？高度分离纯化技术？
细胞破碎是工业化生产胞内物质所必需的技术，已经开发出球磨破碎、压力释放破碎、冷冻加压释放破碎和化学破碎等技术（见“微生物细胞破碎”一章）。细胞破碎技术的逐渐成熟，使得胞内生物物质的大规模工业化生产成为可能。
初步分离纯化技术
主要开发了沉淀、离子交换、萃取、超滤等技术。较早出现的是酶及蛋白质的盐析法；有机溶剂沉淀法；双水相萃取技术比较适合于胞内活性物质和细胞碎片的分离，为进一步纯化精制创造了前提；超滤技术解决了生物大分子对pH、热、有机溶剂、金属离子敏感等难题，在生物大分子的分级、浓缩、脱盐等操作中得到了广泛的使用。
高度分离纯化技术
小分子物质一般可通过离子交换、脱色和结晶、重结晶等方法获得纯度很高的产品。生物大分子的纯化一直是个难题。70年代以来，逐渐开发出各种色谱(层析)技术，如亲和色谱、疏水色谱、聚焦色谱、离子交换色谱和凝胶色谱等，后两种技术已开始用于批量生产。
4．下游技术的一般工艺过程？
按生产过程划分，生物工程下游技术大致可分为4个阶段，即预处理、提取（初步分离）、精制（高度纯化）、成品制作。如下图所示。
胞内产物
发酵液→预处理→细胞分离→细胞破碎→碎片分离→提取→精制→成品制作
加热过滤匀浆法离心沉淀（重）结晶浓缩
调pH 离心研磨法双水相吸附离子交换干燥
絮凝膜分离酶解法膜分离萃取色谱分离无菌过滤
超滤膜分离成型
结晶
（1）预处理和固液分离主要技术有过滤和离心。固液分离以除去发酵液中的不溶性固形物杂质和菌体细胞。
（2）提取（初步分离）目的是除去与产物性质差异较大的杂质，为后到精制工序创造有利条件。（3）精制（高度纯化）目的是除去与产物的物理化学性质比较接近的杂质。
（4）成品制作成品形式与产品的最终用途有关
5．什么是生物工程下游技术永久性的发展方向和推动力？
成本、质量、环境保护将是生物工程下游技术永久性的发展方向和推动力。
6．清洁生产(Cleaner Production）？
清洁生产（Cleaner Production）是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，以期减少对人类和环境的风险。它包括三方面内容：即清洁生产工艺（技术）、清洁产品、清洁能源。清洁生产工艺是生产全过程控制工艺，包括节约原材料和能源，淘汰有毒害的原材料，并在全部排放物和废物离开生产过程以前，尽最大可能减少它们的排放量和毒性，对必须排放的污染物实行综合利用，使废物资源化。
第二章发酵液预处理
1．发酵液有什么特性？
微生物发酵液的特性可归纳为：
①发酵产物浓度较低，大多为1%~10%，悬浮液中大部分是水；
②悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大；
③固体粒子可压缩性大；
④液相粘度大，大多为非牛顿型流体；
⑤性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧化、微生物污染、蛋白酶水解等作用的影响。
2．改变发酵液过滤特性的主要方法有哪些?其简要机理如何?
这些特性使得发酵液的过滤与分离相当困难。通过对发酵液进行适当的预处理，即可改善其流体性能，降低滤饼比阻，提高过滤与分离的速率。有关改善发酵液过滤特性的物理化学方法有：调酸（等电点）、热处理、电解质处理、添加凝聚剂、添加表面活性物质、添加反应剂、冷冻-解冻及添加助滤剂等。
一、降低液体粘度
根据流体力学原理，滤液通过滤饼的速率与液体的粘度成反比，可见降低液体粘度可有效提高过滤速率。降低液体粘度的常用方法有加水稀释法和加热法等。
采用加水稀释法虽能降低液体粘度，但会增加悬浮液的体积，加大后继过程的处理任务。而且，单从过滤操作看，稀释后过滤速率提高的百分比必须大于加水比才能认为有效，即若加水一倍，则稀释后液体的粘度必须下降50％以上才能有效提高过滤速率。
升高温度可有效降低液体粘度，提高过滤速率，如12°Be麦芽汁40℃时粘度为1.2X10-3Pa·s，升高至75℃其粘度可下降一半，过滤速率可加倍1倍。同时，在适当温度和受热时间下可使蛋白质凝聚，形成较大颗粒的凝聚物，进一步改善了发酵液的过滤特性。
二、调整pH
pH值直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，适当调节pH值可改善其过滤特性。此法是发酵工业中发酵液预处理较常用的方法之一。
三、凝聚与絮凝
采用凝聚和絮凝技术能有效改变细胞、细胞碎片及溶解大分子物质的分散状态，使其聚结成较大的颗粒，便于提高过滤速率。除此之外，还能有效地除去杂蛋白质和固体杂质，提高滤液质量。因此，凝聚和絮凝
是目前工业上最常用的预处理方法之一。
四、加入助滤剂
助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏松，滤速增大。这是因为使用助滤剂后，悬浮液中大量的细微胶体离子被吸附到助滤剂的表面上，从而改变了滤饼结构，它的可压缩性下降了，过滤阻力降低了。常用的助滤剂有硅藻土、纤维素、石棉粉、珍珠岩、白土、炭粒、淀粉等，其中最常用的是硅藻土。
五、加入反应剂
加入某些不影响目的产物的反应剂，可消除发酵液中某些杂质对过滤的影响，从而提高过滤速率。
加入反应剂和某此可溶性盐类发生反应生成不溶性沉淀，如CaSO4、AlPO4等。生成的沉淀能防止菌丝体粘结，使菌丝具有块状结构，沉淀本身可作为助滤剂，并且能使胶状物和悬浮物凝固，从而改善过滤性能。如在新生霉素发酵液中加入氯化钙和磷酸钠，生成的磷酸钙沉淀可充当助滤剂，另一方面可使某些蛋白质凝固。
3．什么是等电点？等电点沉淀法?
对于氨基酸、蛋白质等两性物质，在酸性条件下带正电荷，在碱性条件下带负电荷，而在某一pH值下，净电荷为零，称为等电点。在等电点下，两性物质的溶解度最小，此即为等电点沉淀法。如味精生产中，利用等电点(pH3.22)沉淀法提取谷氨酸。
对于蛋白质，由于羧基的电离度比氨基大，故蛋白质的酸性性质通常强于碱性，因而大多数蛋白质的等电点都在酸性范围内(pH4.0～5.5)。利用酸性来调节发酵液pH值使之达到等电点，可除去蛋白质等酸性两性物质。在膜过滤中，发酵液中的大分子物质易与膜发生吸附，通过调整pH值改变易吸附分子的电荷性质，即可减少堵塞和污染。此外，细胞、细胞碎片及某些胶体物质等在某个pH值下也可能趋于絮凝而成为较大颗粒，有利于过滤的进行。
4. 凝聚与絮凝的区别？
凝聚是指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象。絮凝则是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。
发酵液中的细胞、菌体或蛋白质等胶体粒子的表面，一般都带有电荷，带电的原因很多，主要是吸附溶液中的离子和自身基团的电离。在生理pH值下，发酵液中的菌体或蛋白质常常有负电荷，由于静电引力的作用，使溶液中带相反电荷的阳离子被吸附在其周围，在界面上形成双电层。这种双电层的结构使胶粒之间不易聚集而保持稳定的分散状态。双电层的电位越高，电排斥作用越强，胶体粒子的分散程度也就越大，发酵液过滤就越困难。
凝聚作用就是向胶体悬浮液中加入某种电解质，在电解质中异电离子作用下，胶粒的双电层电位降低，使胶体体系不稳定，胶体粒子间因相互碰撞而产生凝集的现象。电解质的凝聚能力可用凝聚值来表示，使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度(mmol/L)称为凝聚值。
采用凝聚方法得到的凝聚体，其颗粒常常是比较细小的，有时还不能有效地进行分离。采用絮凝法则常可形成粗大的絮凝体，使发酵液较易分离。
絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物，其相对分子质量可高达数万至一千万以上，它们具有长链状结构，其链节上含有许多活性官能团，包括带电荷的阴离子(如－COOH)或阳离子(如－NH2)基团以及不带电荷的非离子型基团。它们通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面。当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生桥架联接时，就形成了较大的絮团，这就是絮凝作用。
5. 如何除去发酵液中的杂蛋白质?
(1) 沉淀法
蛋白质是两性物质，在酸性溶液中，能与一些阴离子如三氯乙酸盐、水杨酸盐、钨酸盐、苦味酸盐、鞣酸盐、过氯酸盐等形成沉淀；在碱性溶液中，能与一些阳离子如Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+和Pb2+等形成沉淀。
(2) 变性法
蛋白质从有规则的排列变成不规则结构的过程称为变性，变性蛋白质的溶解度较小。使蛋白质变性的方法很多，其中最常用的是加热法。加热不仅使蛋白质变性，同时降低液体粘度，提高过滤速率。例如，将柠檬酸发酵液加热至80℃以上，使蛋白质变性凝固和降低发酵液粘度，即可大大提高过滤速率。
使蛋白质变性的其他方法有：大幅度调节pH，加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。如在抗生素生产中，常将发酵液pH调至偏酸性范围(pH2～3)或较碱性范围(pH8～9)使蛋白质凝固，一般以酸性下除去的蛋白质较多。
(3) 吸附法
加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去。例如在四环类抗生素中，采用黄血盐和硫酸锌的协同作用生成亚铁氰化锌钾K2Zn3[Fe(CN6)]2的胶状沉淀来吸附蛋白质，在生产实际中已取得很好的效果。在枯草芽孢杆菌发酵液中，加入氯化钙和磷酸氢二钠，两者生成庞大的凝胶，把蛋白质、菌体及其他不溶性粒子吸附并包裹在其中而除去，从而可加快过滤速率。
第三章细胞破碎、蛋白质复性和固液分离1．常用的细胞破碎方法？
主要方法：
1、高压匀浆法（high-pressure homogenization）
2、高速珠磨法（high-speed bead mill）
3、超声破碎（ultrasonication）
4、化学渗透法（Chemical permeation）
5、酶溶法（enzymatic lysis）
6、微波加热法（microvave heating）
7、其他方法
2．什么是自溶法(Autolysis）？
自溶法（Autolysis）是一种特殊的酶溶方式，其所需的溶胞酶是由微生物本身产生的。事实上，在微生物生长代谢过程中，大多都能产生一定的水解自身细胞壁上聚合物结构的酶，以便使生长繁殖过程进行下去。控制一定条件，可以诱发微生物产生过剩的溶胞酶或激发自身溶胞酶的活力，以达到细胞自溶的目的。影
响自溶过程的主要因素有温度、时间、pH、激活剂和细胞代谢途径等。微生物细胞的自溶法常采用加热法或干燥法。
3．细胞破碎率的测定？
1、直接测定法
利用适当的方法，计数破碎前后的细胞数即可直接计算其破碎率。对于破碎前的细胞，可利用显微镜或电子微粒计数器直接计数。破碎后，破碎过程所释放的物质如DNA和其他聚合物组分会干扰计数，此时可采用染色的方法把破碎的细胞与未受损害的完整细胞区分开来。例如，破碎的革兰氏阳性菌可染色成革兰氏阴性菌的颜色；采用革兰氏染色法染色酵母破碎液，未受损害的细胞成紫色，而受损害的细胞呈亮红色。
2、目的产物测定法
细胞破碎后，通过测定破碎液中目的产物地释放量来估算破碎率。通常将破碎后的细胞悬浮液用离心法分离细胞碎片，测定上清液中目的产物（如蛋白质或酶）的含量或活性，并与100%破碎率所获得的标准数值比较，计算其破碎率。
3、导电率测定法
Luther等报道了一种利用破碎前后导电率的变化来测定破碎程度的快速方法。细胞破碎后，大量带电荷的内含物被释放到水相，使导电率上升。导电率随着破碎率的增加而呈线性增加。由于导电率的大小与微生物种类、处理条件、细胞浓度、温度和悬浮液中原电解质的含量等有关，因此，正式测定前应预先采用其他方法制定标准曲线。
4．论述细胞破碎技术研究的发展方向？
1、多种破碎方法相结合
化学法与酶法取决于细胞壁的化学组成，机械法取决于细胞结构的机械强度，而化学组成又决定了结构的机械强度，组成的变化必然影响到强度的差异，这就是化学法或酶法与机械法相结合的原理。在实际操作中，可先用化学法或酶法对细胞进行处理，破坏细胞壁膜的某些物质组成，使壁膜的机械强度下降，随后在用机械法处理，即可大大提高细胞的破碎率。
2、与上游相结合
在发酵培养过程中，培养基、生长期、操作参数（如pH、温度、通气量、稀释率）等因素对细胞破碎都有影响，因此细胞破碎与上游培养有关。另一方面用基因工程的方法对菌种进行改造也是非常重要的。这方面的工作包括以下内容：
（1）培养过程控制在发酵培养过程的细胞生长后期，加入某些能抑制或组织细胞壁物质合成的抑制剂（如青霉素、环丝氨酸等），继续培养一段时间后，新分裂的细胞其细胞壁存在缺陷，利于破碎，而有些胞内产物不经破碎即可直接渗透出来。
（2）寄主细胞的选择选择较易破壁的菌种作为寄主细胞，如革兰氏阴性细菌。
（3）包含体的形成包含体是重组蛋白在原核生物细胞内表达后形成的不溶性组分，是不具活性的蛋白质产物，其密度很大。寄主细胞破碎后，包含体可用密度梯度离心机收集。收集的包含体用变性剂溶解，再除变性剂即可得到恢复活性的蛋白质产品。
（4）克隆噬菌体溶解基因在细胞内引进噬菌体基因，培养结束后，控制一定条件（如温度等），激活噬菌体基因，使细胞自内向外溶解，释放出内含物。
（5）耐高温产品的基因表达在细胞破碎和分离过程中，为了防止产品失活而消耗的制冷能耗是相当可观的。如果产品能表达呈耐高温型，杂蛋白仍然保持原特性，那么就可在较高温度下将产品与杂质分开，这样既节省了冷却费用，有简化了分离步骤。
3、与下游过程结合
细胞破碎与固-液分离紧密相关，对于可溶性产品来讲，碎片必须除净，否则将造成层析柱和超滤膜的堵塞，缩短设备的寿命。因此，在破碎细胞的同时，要考虑所造成的细胞碎片对后分离的影响。例如，多次进行高压匀将虽然可以增加产物的释放量，但是也会造成前次的碎片在下一次的匀浆中被进一步破碎，产生更细小的碎片，给后面的固液分离增加难度。必须从后分离过程的整体角度来看待细胞破碎，进行整体的集成、优化，才能获得最佳的工艺。
5．分离出具有活性的蛋白质的一般步骤？
6．什么是包涵体，它存在的两面性？
蛋白质产物（如γ-干扰素、白细胞介素-2、人生产激素等）在胞内凝集成没有活性的固体颗粒，称为Inclusion bodies,中文译成包含体。
缺点：包含体基本是由蛋白质构成，其中大部分（占50%以上）是克隆表达的产物，这些产物在一级结构上是正确的，但在立体构型上却是错误的，因此没有生物学活性。它的颗粒尺寸范围大约在0.5~1μm，比较坚硬；一般的水溶液很难将其溶解，只有在变性剂溶液（如盐酸胍、脲）中才能溶解。在这些溶液中，溶解的蛋白质成变性状态，即所有的氢键、疏水键全被破坏，疏水侧链完全暴露，但一级结构和共价键不被破坏。
事实上，形成包含体也非全是坏事。包含体蛋白质能够避免遭受宿主蛋白质的降解；同时也不会对宿主细胞造成毒害，影响生长；这可能是为什么大肠杆菌能获得高表达量的原因之一。值得指出的是，包含体颗粒内并不一定都是表达产物，也可能含有其他杂质，如核酸、脂类、杂蛋白等，主要取决于表达系统。
7．什么是蛋白质的复性，通常采用什么方法？
当除去变性剂时，一部分蛋白质可以自动折叠成具有活性的正确构型，这一折叠过程称为蛋白质的复性。
1、稀释复性与透析复性
使蛋白质复性最常用的有两种方法。一种方法是将溶液稀释，导致变性剂的浓度降低，蛋白质开始复性。此法很简单，只需加入大量的水或缓冲液，缺点是增大了加工的液量，降低了蛋白质的浓度。在实际操作中，稀释复性也有策略问题：一次性加入、分几批加入以及缓慢滴加缓冲液常常有不同的结果，而且缓慢滴加的效果往往最好。另一种办法是用透析、超滤或电渗析除去变性剂。其中透析法常在实验室中使用，将溶液对水或缓冲液透析，变性剂透过膜被除去，里面的蛋白质开始复性。此法不增加液体体积，不降低蛋白质浓度，但时间较长，易形成蛋白质沉淀。超滤或电渗析比透析速度快，但要注意这两种过程都存在蛋白质的失活问题。
2、色谱复性
色谱方法是一种很有效的纯化蛋白质的方法，已成为蛋白质纯化必不可少的手段，其在蛋白质的复性方面所发挥的作用也越来越大。
色谱复性的方法很多，原理各不相同，根据其抑制凝集的特点，可分为两大类：
一、以凝胶过滤色谱为代表的非吸附型色谱复性。
二、吸附型色谱复性
其中常用的有：金属螯合色谱、亲和色谱、离子交换色谱、疏水相互作用色谱复性
3、凝胶过滤复性（GFC）
凝胶过滤是通过分子筛效应将变性蛋白质与变性剂加以分离，从而使变性蛋白质进入复性溶液进行复性。在凝胶过滤色谱中，蛋白质分子大，先从柱子上洗脱下来，变性剂分子质量小，最后流出色谱柱，故GFC 的主要作用不是变性蛋白质与GFC固定相间的特殊作用力。
GFC对蛋白质本身的性质没有什么特殊的要求，只要选择合适分离范围的凝胶过滤介质即可。
4、金属螯合色谱复性
金属螯合色谱复性主要是针对具有Histine tag的基因工程蛋白质。
5、亲和色谱复性
利用抗原抗体相互作用、酶与底物相互作用或其他特异性相互作用帮助蛋白质复性也是很有效的一种手段。
将抗原或抗体，酶或底物之一固定化在凝胶上，使复性在亲和柱中进行。（分子伴侣）
6、其它吸附色谱方法
对于那些既没有Histine tag又缺乏合适的亲和配体的包含体蛋白质的复性，离子交换色谱复性、疏水相互作用色谱复性可能会起到促进作用。
8．从细胞破碎到蛋白质复性的工艺路线？
①机械破碎（高压匀浆，高速珠磨）→离心法提取出包含体→加变性剂溶解→除变性剂复性；
②机械破碎→膜分离出可溶性蛋白→变性剂溶解包含体→除变性剂复性；
③化学破碎（加变性剂）→离心除细胞碎片→除变性剂复性
路线①的特点是利用了包含体与细胞碎片的密度差，用离心法将包含体与细胞碎片和可溶性蛋白质分开，获得了干净的包含体，在对包含体溶解复性。这样首先就摆脱了大量的杂蛋白、核酸、热原、内毒素等杂质，使后面的分离纯化简单了。从这个角度讲，包含体的形成对分离纯化亦有好处。缺点是要经过几次离心才能除去大部分细胞碎片，加工时间较长。
路线②应用了膜分离技术，用微孔膜除去可溶性蛋白质，但细胞碎片却和包含体一起被膜挡住，难以分开；而且膜的堵塞和浓差极化常常导致可溶性蛋白质的滞留，因此这条路线的问题较多。膜分离的优点是封闭式操作，不污染环境也不受环境污染，能量消耗也比离心法少。
路线③是用化学法破菌，所采用的试剂既可以破菌又可以溶解包含体，将两道工序合为一道，节省了设备和时间，比前两者更适合于实验室操作。缺点是所有的可溶性杂质都没有被除去，混杂在产物中间，给后分离带来困难。
9．固液分离的方法？
固液分离的方法很多，生物工业中常规的方法有分离筛、重力沉降、浮选分离、离心分离和过滤等，其中用于发酵液固液分离的主要是离心分离和过滤。
不同性状的发酵液应选择不同的固液分离方法与设备，如霉菌和放线菌为丝状菌，体形较大，其发酵液大多采用过滤方法处理；而细菌和酵母菌为单细胞，体形较小，外形尺寸大多在1～10μm范围，其发酵液一般采用高速离心机分离。但若对其发酵液采用适当的方法进行预处理，则细菌和酵母菌发酵液也可采用过滤方法进行固液分离。如菌体较小的氨基酸发酵液，采用絮凝和添加助滤剂等方法进行预处理后，即可用板框过滤机或带式过滤机进行菌体分离。
一、离心沉降
二、微孔膜过滤
三、双水相萃取
四、泡沫分离法
五、避开固液分离的探索——扩张床吸附
泡沫分离法：
泡沫分离技术是一种基于溶液中溶质（或颗粒）间表面活性的差异进行分离的一种方法，表面活性强的物质优先吸附于分散相（气相）与连续相（液相）的界面处，被气泡带出连续相而达到浓缩。
被浓缩的物质可以是具有表面活性的物质，也可以是能与表面活性物质相结合的任何物质。
10．离心机的种类？过滤的种类？
离心机的种类很多，按其作用原理不同，可分为过滤式离心机和沉降式离心机两大类。前者转鼓上开有小孔，有过滤介质，在离心力作用下，液体穿过过滤介质经小孔流出而得以分离，主要用于处理悬浮液固体颗粒较大、固体含量较高的场合。后者转鼓上无孔，不需过滤介质，在离心力的作用下，物料按密度的大小不同分层沉降而得以分离，可用于液-固、液－液、和液－液－固物料的分离。下面简要介绍生物工业中几种常见的离心分离设备。
1、碟片式离心机
2、管式离心机
3、倾析式离心机
过滤是传统的化工单元操作，其原理是悬浮液通过过滤介质时，固态颗粒与溶液分离。根据过滤机理的不同，过滤操作可分为澄清过滤和滤饼过滤两种。
当悬浮液通过滤层时，固体颗粒被阻拦或吸附在滤层的颗粒上，使滤液得以澄清，这种方法叫做澄清过滤。当悬浮液通过滤布时，固体颗粒被滤布所阻拦而逐渐形成滤饼(或称滤渣)。当滤饼至一定厚度时即起过滤作用，此时即可获得澄清的滤液，这种方法叫做滤饼过滤或滤渣过滤。
滤饼过滤按推动力的不同可以分为四种，即重力过滤、加压过滤、真空过滤和离心过滤。
1、板框过滤机
2、真空转鼓过滤机
3、硅藻土过滤机
第四章膜分离技术在生物工程中的应用
1．什么是膜分离技术？
膜分离技术是用半透膜作为选择障碍层，允许某些组分透过而保留混合物中其他组分，从而达到分离目的的技术。
2．膜的分类？
膜分离过程的实质是物质通过膜的传递速度不同而得到分离。
膜的种类和功能繁多，现根据各种物理结构和化学性质，可将膜分为下列几种：
1、对称膜对称膜是结构与方向无关的膜
2、非对称膜非对称膜有一个很薄的，但比较致密的分离层和多孔支撑层
3、复合膜这种膜的选择性膜层(活性膜层)沉积于具有微孔的底膜(支撑层)表面上
4、荷电膜即离子交换膜，是一种对称膜，含有高度的溶胀胶载着固定的正电荷或负电荷，带有正电荷的膜称为阴离子交换膜，从周围流体中吸引阴离子。带有负电荷的膜称为阳离子交换膜。相对应的有中性膜。另外还有根据膜材料亲疏水性可分为亲水膜和疏水膜。
5、液膜即液体膜，是从生物膜奇妙的选择性输送功能上得到启发而模仿的一种人工膜
6、微孔膜孔径为0.05~20μm的膜
7、动态膜在多孔介质(如陶瓷管)上沉积一层颗粒物(如氧化锆)作为有选择作用的膜，此沉积层与溶液处于动态平衡
3．渗透、透析、反渗透、超滤、和电渗析？
渗透是一个扩散过程，在膜的两旁，渗透压差的作用下溶剂产生流动。
透析是利用膜两侧的浓度差从溶液中分离出小分子物质的过程。
一般来说，透析过程在原则上与渗透相重叠。
医疗上用透析来处理肾功能衰竭病人，工业上用于从一些纤维废液中回收NaOH。
以多孔细小薄膜为过滤介质，使不溶物浓缩过滤的操作为微过滤；按粒径选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作为超滤；从溶液中分离出溶剂的膜分离操作为反渗透。
在渗透实验装置的膜两侧制造一个压力差，并使其大于渗透压，就会发生溶剂倒流，使得浓度较高的溶液进一步浓缩，这一现象叫做反渗透。
（1）微滤
利用筛分原理分离、截留直径为0.05~10μm大小的粒子，以达到净化、分离和浓缩的目的的膜分离技术，成为微滤。
实验室中，微滤主要用于微生物监测、微粒子检测。在工业上主要用于灭菌液体的生产，反渗透及超过滤的前处理，电子工业中超纯水制造和空气过滤。
（2）超滤
超滤的分离原理也可基本理解为筛分原理，但在有些情况下受到离子荷电性及其与荷电膜相互作用的影响。
超滤广泛地用于某些含各种小分子可溶性溶质和高分子物质（如蛋白质、酶、病毒）等溶液的浓缩、分立、提纯和净化。
（3）反渗透
反渗透法比其他的分离方法有显著的优点：相态不变，无需加热，设备简单，效率高，占地小，操作方便，能耗小等。
目前在许多领域中得到了应用，如海水的脱盐，食品医药的浓缩，超纯水的制造，以及对微生物的分离控制等许多方面。
（4）电渗析
在电场中交替装配的阴离子和阳离子交换膜，在电场中形成一个个隔室，使溶液中的离子有选择地分离或富集，这就是电渗析。
4．膜的浓差极化与膜污染？如何控制膜污染？
浓差极化是指在分离过程中，料液中的溶剂在压力驱动下透过膜，溶质被截留，于是在膜表面与临近膜面区域浓度越来越高。在浓度梯度作用下，溶质由膜面向本体溶液扩散，形成边界层，使流体阻力与局部渗透压增加，从而导致溶剂透过流量下降。溶剂向膜面流动（对流）引起溶质向膜面流动，当溶质向膜面的流动速度与浓度梯度使溶质向本体溶液扩散速度达到平衡时，在膜面附近存在一个稳定的浓度梯度区，这一区域称为浓度极化边界层，这一现象称为浓差极化。它只有在运行膜分离过程中才发生。
膜污染是指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。膜污染的控制：
膜污染控制的方法有多种，可以通过控制膜污染影响因素，减小膜污染的危害，故在用微滤、超滤分离、浓缩细胞、菌体或大分子产物时，必须注意以下几点：
1、膜材料的选择
膜的亲疏水性、荷电性会影响到膜与溶质间相互作用大小。
2、膜孔径或截留分子量的选择
当待分离物质的尺寸大小与膜孔相近时，由于压力的作用，溶剂透过膜时把粒子带向膜面，极易产生堵塞作用。
3、膜结构选择
通常原则是选择不对称结构膜较耐污染。
4、组件结构选择
毛细管式与薄流道式组建设计可以减小浓差极化或凝胶层形成。
5、溶液pH控制
溶液pH对蛋白质在水中溶解性，荷电性机构型有很大影响。
6、溶液中盐浓度的影响
7、溶液温度影响
一般溶液温度升高，其黏度下降，但对某些蛋白质溶液，温度升高，反而会使透水率下降。
8、溶质浓度，料液流速与压力的控制
5．膜分离技术应用实例？
1、膜分离技术在纯净水处理中的应用
它可以在超纯水制备中作为预处理手段，去除微生物、胶体和大分子物质，以减轻反渗透和离子交换树脂的负担，提高出水质量与再生经济效果，它也可以用在终点过滤，以去除微粒胶体、细菌和有机物。
反渗透是生产用纯净水的主要设备。
2、膜分离技术在电子工业用水中的应用
采用膜集成技术为电镀废水处理提供完美解决方案，促进电镀工业技术升级。
其主要特点：
(1) 降低成本——水与贵重金属循环利用，减少材料消耗
(2) 回收资源——贵重金属回收利用
(3) 保护环境——废水零排放或微排放
3、膜分离技术在给水及循环水处理中的应用
中水回用
4、超滤技术除菌除热原
热原又称细菌内毒素，是细菌新陈代谢和细菌死后分解的产物。热原的致热效能是很强的，人比动物对热原要敏感，所以热原对人体的危害是相当大的。
一般来说，热原有很强的耐热性，所以高压消毒对热原无多大意义。因此用超滤方法更有优势。
5、超滤技术澄清药酒和中药制剂
药酒和中药制剂存在着大量的鞣质、蛋白质、淀粉、树脂等大分子物质，是一种胶体溶液。这些大分子物质既无药效又难以去除。
采用超滤法去除药酒和中药制剂中的杂质取得了很好的效果。
工艺简单：预处理-超过滤-灌封
6、超滤技术在轻工、食品中的应用
膜分离技术应用于轻工业也逐步成为现实。目前在食品、酿造、发酵、纺织、印染、印刷等领域中，主要集中在以下方面：①果汁的澄清、浓缩；②乳制品的浓缩、纯化；③生物制品的浓缩；④饮用水的制备；
⑤酱油和米醋的澄清除浊；⑥发酵工业中发酵液的纯化；⑦酒制品的纯化和澄清等。
7、膜分离技术在生物化工中的应用
在生物化工中，膜分离技术常被用于分离、浓缩、分级与纯化生物产品，根据目标产品不同，用的膜分离技术组合也有所不同。
（1）微生物的分离与收集
（2）超滤分级
（3）超滤亲和纯化
（4）膜反应器
8、超滤技术在膜生物反应器中的应用
膜生物反应器是一种正在发展中的水净化再生技术，它的优点是：
①固液分离率高②系统微生物浓度、容积负荷高③污泥停留时间长④污泥发生量少⑤耐冲击负荷⑥出水水质好
第五章生物大分子的色谱分离和纯化
1．什么是色谱分离(Chromatographic Resolution，CR)？
2．色谱分离具有哪些基本特点？
3．色谱分离的规模？
4．基因工程菌培养液中所要除去的生物大分子杂质有哪些？
5．在色谱操作中的术语？
6．什么是有效柱长和最短柱长，以及它们在色谱操作时的实际意义？
7．柱色谱一般装置？色谱柱的分离效率与柱长及直径的关系？
8．展开操作的方法？
9．如何来选择合适的色谱分离方法？
10．有哪些色谱分离方法？基本原理，基本特点和主要应用方向？11．色谱分离技术的分类？
12．理解LC法进行蛋白质复性的优点？(“一石四鸟”)
13．熟悉LC法进行蛋白质复性的技术？（SEC、IEC、AFC、HIC）14．了解色谱技术的应用？
第六章溶剂萃取和浸取
1．什么是溶剂萃取法？什么是浸取？
2．新型溶剂萃取分离技术有哪些？
3．理解相似相溶原理？
4．溶剂萃取过程中的有关术语？
5．了解盐析效应？
6．熟悉超临界流体萃取？
7．双水相萃取？
双水相萃取是向水相中加入溶于水的某种高分子化合物(如葡聚糖、聚乙二醇等)后，形成密度不同的两相，轻相中富含某种高分子化合物，重相中富含盐类或另一种高分子化合物，从而达到分离和提纯某种高分子化合物的目的。自80年代开始，双水相用来分离大分子生物物质，近年来用来分离细胞碎片和胞内蛋白质显示出它的优越性。它既能克服离心分离中设备投资大、能耗高的缺点，也不存在膜过滤中的泄漏和堵塞问题。
第七章目标产品的分析检测及质量控制
1．什么是蛋白质工程？
2．了解美国食品与药品管理局（FDA）的有关要求？
3．蛋白质分离纯化的一般程序以及蛋白质的纯化方法？
4．蛋白质含量测定的方法？
5．了解蛋白质纯度的测定？目前常用的鉴定蛋白质纯度方法？
6．什么是双向电泳（即对角线法）？
7．蛋白质的分子量测定的方法？
8．了解等电聚焦法？
9．熟悉肽段的分离纯化？
10．什么是分子病？
11．蛋白质序列测定的基本战略及关键问题？
12．什么是接头肽？
13．了解Edman化学降解法？
14．理解用测定核酸序列推断蛋白质序列的方法？
第八章生物技术的最新发展动态1．最近几届诺贝尔生理学或医学奖和化学奖的获奖情况？
2．我国与诺贝尔奖的差距？
3．你对我国生物技术现状的认识？
4. 你对生命科学方面的最新技术的发展有何了解？
一、填空（1分＊20=20分） 1．传感器一般由敏感元件和转换元件两个基本部分组成。有的敏感元件直接输出电量，那么二者合而为一了。 如热电偶和热敏电阻等传感器。 2．表示金属热电阻纯度通常用百度电阻表示。其定义是 100℃电阻值与 0℃电阻值之比。 3．电位器是一种将机械位移转换成电阻或电压的机电传感元件。 4．单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点很多，缺点是灵敏度低，它广泛用于测量大量程直线位移。 5．利用电涡流式传感器测量位移时，只有在线圈与被测物的距离大大小于线圈半径时，才能得到较好的线性度和较高的灵敏度。 6．电容式传感器是将被测物理量的变化转换成电容量变化的器件。 7．光敏三极管可以看成普通三极管的集电结用光敏二极管替代的结果，通常基极不引出，只有二个电极。 8．霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛伦兹力作用，发生横向漂移的结果。 9．热敏电阻正是利用半导体的载流子数目随着温度而变化的特征制成的温度敏感元件。 10．金属电阻受应力后，电阻的变化主要由形状的变化引起的，而半导体电阻受应力后，电阻的变化主要是由电阻率发生变化引起的。 11．磁敏二极管和三极管具有比霍尔元件高数百甚至数千的磁场灵敏度，因而适于弱磁场的测量。 12．传感器的灵敏度是指稳态条件下，输出增量与输入增量的比值。 对线性传感器来说，其灵敏度是静态特性曲线的斜率。 13．用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变式传感器， 按用途划分有应变式压力传感器，应变式加速度传感器（任填两个）。 14．铂热电阻的纯度通常用电阻比表示。 15．减小螺线管式差动变压器电感传感器零点残余电压最有效的办法是 尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的相互对称（任填两个）。 16．空气介质间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的， 为此实际中在都采用差动式电容传感器。 17．由光电管的光谱特性看出，检测不同颜色的光需要选用光电阴极材料不同的光电管， 以便利用光谱特性灵敏度较高的区段。 18．把两块栅距相等的光栅叠在一起，让它们刻度之间有较小的夹角，这时光栅上会出现若干条明暗相间的带状条纹，称莫尔条纹。 19．霍尔元件的测量电路中：直流激励时，为了获得较大的霍尔电势，可将几块霍尔元件的输出电压串联； 在交流激励时，几块霍尔元件的输出通过变压器适当地联接，以便增加输出。 20．磁电式传感器是利用电磁感应原理将运动速度转换成电势信号输出。 21．霍尔元件灵敏度的物理意义是：表示在单位磁感应强度和单位控制电流时的霍尔电势的大小。 二、选择题（2分＊6=12分,5、6题答案不止一个） C 1.用热电阻传感器测温时，经常使用的配用测量电路是（）。 A.交流电桥 B.差动电桥C直流电桥 C 2.当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片灵敏系数K的定义（）。 A．应变片电阻变化率与试件主应力之比 B. 应变片电阻与试件主应力方向的应变之比 C. 应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比 D. 应变片电阻变化率与试件作用力之比； C 3.用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。 A．变间隙式 B.变面积 C.变介电常数式 D. 空气介质变间隙式；
第一章 绪论 一、填空题： 1、传感器由 敏感元件 、 转换元件 、 转换电路 组成 2、传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出 变化量 与输入 变化量 的比值。 3、从输出曲线看，曲线越陡，灵敏度 越高 。 4、下面公式是计算传感器的 线性度 。 9)-(1 %100min max max L L ?-=y y Δγ 5、某位移传感器的输入变化量为5mm ，输出变化量为800mv ，其灵敏度为 0.16V/mm 。 6、有一台测量仪表，其标尺范围0—500 KPa ，已知绝对误差最大值DP max=4 KPa ，则该仪表的精度等级 1级 。 7、传感器能感知的输入量越小，说明 分辨率 越高。 二、问答题 1、什么是传感器的静态特性，有哪些指标。 答：指传感器的静态输入、输出特性。有灵敏度、分辨力、线性度、迟滞、稳定性、电磁兼容性、可靠性 2、产生随机误差的原因是什么？如何减小随机误差对测量结果的影响？ 答：是测量中独立的、微小的、偶然的因素引起的结果。既不能用实验的方法消除，也不能修正。可以通过增加测量次数，利用概率论的一些理论和统计学的方法进行数据结果处理，服从正态分布 3、什么是系统误差？怎样减小系统误差？ 答：分为恒值误差，例如刻度盘分度差错。变值误差，环境温度的影响、零点漂移等。系统误差有规律。可以通过实验的方法引入修正值的方法计算修正，也可以重新调整测量仪表的有关部件予以剔除。 4、如何判断系统中存在粗大误差。 答：粗大误差是测量人员的粗心大意及电子测量仪器收到突然强大的干扰所引起的，粗大误差明显超过正常条件下的误差。 五、分析与计算题 1、有一温度计，它的测量范围为0—2000C ，精度为0.5级，求 1）该表可能出现的最大绝对误差。 2）当示值分别为200C 、1000C 的示值相对误差。 解：1）Δ=200×±0.5%=±10C 2）±1/20×100%=5% ±1/100×100%=1%
《测试技术》期末考试样卷及参考答案（评分标准） 一、填空题：（每空１分，共２０分） 1、动态信号的描述可在不同的域中进行，它们分别是 时域 、 频域 和 幅值域 。 2、周期信号的频谱是 离散 的；在周期信号中截取一个周期，其频谱是 连续 的。 3、周期性方波的第2条谱线代表方波的 3 次谐波。 4、影响二阶测试装置动态特性的参数为 固有频率 和 阻尼比 。 5、动态测试中，保证幅值不失真的条件是 幅频特性为常数 ，保证相位不失真的条件是 相频特性与频率呈线性关系 。 6、半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的 压阻效应 来工作的，压电式传感器的工作原理是基于 压电 材料的 压电效应 来工作的。 7、调幅波经相敏检波后，即能反映出 调制信号 电压的大小，又能反映其 相位 。 8、动圈式磁电指示仪表的工作频率比光线示波器的工作频率 低 ，这是由它们的 固有频率决定的。 9、对具有最高频率为f c 的时域信号x(t)进行采样，采样频率为f s ，若要采样后的信号频谱不产生混叠，则必须满足f s ≥2 f c 。 10、时域信号的 截断 将导致能量泄漏。 11、频域采样将导致 栅栏效应和时域周期延拓 。 二、简答或名词解释：（每小题4分，共24分） １、已知)sin(?ω+t 的概率密度函数为)1/(12 x -π，请写出)sin(0t x a ω+的概率密度函数表达式，并画出其图形。 答：概率密度函数表达式：))(/(12 20a x x --π （表达式或图形正确可得3分） ２、线性系统。 答：输入、输出关系可用常系数线性微分方程描述的系统。 或：具有迭加特性和频率保持特性的系统。 ３、频率保持特性。 答：线性系统输出信号频率恒等于输入信号频率。 ４、已知一信号的频谱如图所示，请写出其对应的时域函数x(t)。
第三章 发酵液预处理与固液分离 1.加水稀释法 （稀释后要过滤速率提高的百分比要 大于加水量） 1.降低液体黏度 2.加热法 2.调整PH （如利用蛋白质的等电点） 3.凝聚：在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电 位下降，而使胶体体系不稳定的现象。 过滤特性改变 凝聚值越小，凝聚能力就越强 絮凝：在有些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大 絮凝团的过程。 混凝：包括上述两种法。 4.加入助滤剂 （最常见的是硅藻土） 5.加入反应剂 1. Ca 2+ : 加草酸钠 除杂 Mg 2+ :加三聚磷酸钠 C a 2+ ：加黄血盐 1.沉淀法 2.杂蛋白的除去： 2.变性法 （有加热法，调PH ，加酒精， 丙酮等有机溶剂或表面活性剂 等。） 3.吸附法 (加入某些吸附剂或沉淀剂吸附 杂蛋白而除去) 1.离心 公式：Q=v ω2Z g d v L S ?-=μ ρρ18)(2 固液分离手段 θπctg r r g n Z )(323132-= 2.过滤 （1）板框过滤机 （适合固体含量在１％—１０％的悬浮液 的分离） （２）真空转鼓过滤机 （适合固体含量大于１０％） （３）硅藻土过滤机 （适合固体含量小于０．１％）
第五章细胞破壁 细胞破壁１．破壁法：（１）珠磨法原理：进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠， 英砂，氧化铝等研磨剂一起快速搅拌或研磨， 研磨剂，珠子与细胞之间的互相剪切，碰撞， 使细胞破碎。 （2 ）高压匀浆法原理：利用高压使细胞悬浮液通过针形阀， 由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞 破碎。 是大规模细胞破碎的常用法。 （3）超声破碎法（适合实验室用） （4 ）酶溶法1 .外加酶法 2. 自溶法（1）加热法 （2）干燥法 （5）化学渗透法 2.破碎率的测定（1）直接测定法破碎前利用显微镜计数器直接计数 破碎后用染色的法把破碎的细胞与未受损 的细胞分开。即可直接计算破碎率。 （2）目的产物测定法通过测定破碎液中目的产物的释放量 来估算破碎率。 （3）导电率测定法根据导电率随着破碎率的增加而呈线性 增加 第五章．溶剂萃取与浸取 一、溶剂萃取过程的理论基础： ——是把目标物质从第一个液相中依靠更强大的溶解力抽提到第二个液相中。如把水相中的醋酸抽提到醋乙酯中。 1．萃取溶剂的选择 根据萃取目标产物的介电常数，寻找极性相接近的溶剂为萃取溶剂。好的溶剂应满足以下要求： ①萃取容量大，单位体积萃取溶剂能萃取大量产物； ②选择性好，只萃取产物而不萃取杂物； ③有利于相的分散和两相分离，与被萃取相互溶度小，且粘度小，界面传力小 ④易回收和再生； ⑤化学致定性好，不易分解，对设备腐蚀性小； ⑥经济性好，价廉易得； ⑦安全性好，闪点高，对人体无毒或低毒。
信号部分 1 试判断下述结论的正误。 （ 1 ）凡频谱是离散的信号必然是周期信号。 （ 2 ）任何周期信号都由频率不同，但成整倍数比的离散的谐波叠加而成。（ 3 ）周期信号的频谱是离散的，非周期信号的频谱也是离散的。 （ 4 ）周期单位脉冲序列的频谱仍为周期单位脉冲序列。 （ 5 ）非周期性变化的信号就是随机信号。 （ 6 ）非周期信号的幅值谱表示的是其幅值谱密度与时间的函数关系。（ 7 ）信号在时域上波形有所变化，必然引起频谱的相应变化。 （ 8 ）各态历经随机过程是平稳随机过程。 （ 9 ）平稳随机过程的时间平均统计特征等于该过程的集合平均统计持征。（ 10 ）两个周期比不等于有理数的周期信号之和是周期信号。 （ 11 ）所有随机信号都是非周期信号。 （ 12 ）所有周期信号都是功率信号。 （ 13 ）所有非周期信号都是能量信号。 （ 14 ）模拟信号的幅值一定是连续的。 （ 15 ）离散信号即就是数字信号。 2 对下述问题，选择正确答案填空。 （ 1 ）描述周期信号的数学工具是( ) 。 A. 相关函数 B. 傅氏级数 C. 拉氏变换 D. 傅氏变换 （ 2 ）描述非周期信号的数学工具是( ) 。 A. 三角函数 B. 拉氏变换 C. 傅氏变换 D. 傅氏级数 （ 3 ）时域信号持续时间压缩，则频域中低频成分( ) 。 A. 不变 B. 增加 C. 减少 D. 变化不定
（ 4 ）将时域信号进行时移，则频域信号将会( ) 。 A. 扩展 B. 压缩 C. 不变 D. 仅有相移 （ 5 ）概率密度函数在( )域、相关函数是在( )域、功率谱密度函数是在( )域上来描述的随机信号 A. 时间 B. 空间 C. 幅值 D. 频率 3 指出题图 3 所示的信号时域波形时刻与时刻频谱（幅值谱）有无变化，并说明原因。 题 3 图题 6 图 4 判断下列序列是否是周期函数。如果是，确定其周期。 （ 1 ）；（ 2 ）。 5 有一组合信号，系由频率分别为 724Hz 、 44Hz 、 5005410Hz 及 600Hz 的相同正弦波叠加而成。求该信号的周期 T 。 6 求题 6 图所示，非对称周期方波信号的傅里叶级数，并绘出频谱图。 7 求题 7 图所示三角波信号的傅里叶级数，并绘出频谱图。 答案： 1. 判断题
生物工程下游技术生物工程下游技术的定义 指从动植物与微生物的有机体或器官、生物工程产物（发酵液、培养液）及其生物化学产品中提取、分离、纯化有用物质的技术过程。 实质：是研究如何从混合物中把一种或几种物质分离出来的科学技术。 1.生化工程分离技术 预处理 结晶干燥 离心法：离心过滤、离心沉降、超离心 萃取法：有机溶剂、双水相、液膜、反胶团、超临界 层析法：凝胶过滤层析、反相层析、亲和、疏水相互作用、聚焦、离子交换 膜分离：微滤、超滤、 反渗透、透析、电渗透 2.生物物质常用的分离技术 氨基酸：结晶和离子交换法 蛋白质和多肽：离子交换层析、电泳 糖类：吸附层析 脂质：有机溶剂萃取、超临界流体萃取和层析 抗生素：有机溶剂萃取、离子交换、结晶和吸附层析 3. 生物分离方法的选择与评价 原则： 步聚少，次序合理，产品规格（注射，非注射），生产规模，物料组成，产品形式，产品稳定性，危害性，物性：溶解度、电荷、分子大小、功能团、稳定性、挥发性，废水处理 4.浓缩率：浓缩程度一般用浓缩率(concentration factor)表达，是一个以浓缩为目的的分离过程的最重要指标。浓缩率为m，mt=mx则目标产物未得到任何程度的分离纯化。 5.分离因子：分离因子又称分离系数。产品中目标产物浓度越高，杂质浓度越低，则分离因子越大，分离效率越高。 6. 回收率：无论是以浓缩还是以分离为目的操作过程，目标产物均应以较大的比例回收, 回收率R：
生物分离操作多为间歇过程（分批操作），若原料液和产品溶液的体积分别为VC和VP。 1 生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？ 2 设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？ 3 分离纯化的回收率与浓缩率如何计算？ 4 现代生物分离工程研究方向有哪些特点？ 5 分离纯化指标有哪些? 简述pH对发酵液过滤特性的影响，并举例说明。 答：（1） pH直接影响发酵液中某些物质的电离程度和电荷性质，因此适当调节pH值可以改善发酵液的过滤特性。（2）氨基酸和蛋白质在酸性条件下带正电，碱性条件下带负电，等电点时净电荷为零，两性物质在等电点下的溶解度最小，等电点沉淀法在生物工业分离中广泛使用。（3）如味精生产，利用等电点沉淀法提取谷氨酸，一般蛋白质也在酸性范围达到等电点；膜分离中可通过调整pH 值改变易吸附分子的电荷性质，减少膜堵塞和膜污染；此外，细胞、细胞碎片及某些胶体物质等在特定pH下也可能趋于絮凝而成为较大颗粒，有利于过滤进行。 第二章 1.预处理的目的：促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离的效率： ⑴改变发酵液的物理性质，包括增大悬浮液中固体粒子的尺寸，降低液体黏度。 ⑵相对纯化，去除发酵液中的部分杂质（高价无机离子和杂蛋白质），以利于后续各步操作。 ⑶尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液相）； 2.预处理的方法 凝聚和絮凝 加热法 调节悬浮液的pH值 杂蛋白的去处 高价无机离子的去处 助滤剂 反应剂 3凝聚与絮凝：.凝聚与絮凝处理过程就是将化学药剂预先投加到悬浮液中，改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，破坏其稳定性，使其聚集起来,增大体积以便固液分离。 凝聚和絮凝技术常用于菌体细小而且黏度大的发酵液的预处理中。 凝聚和絮凝是两种方法，两个概念。
第一章传感器基础 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。
省高等教育自学考试大纲 课程名称：生物工程下游技术课程代码：6705 第一部分课程性质与目标 一、课程性质与特点 生物工程下游技术这门课程适合于理工科专业生物工程专业进行学习。本课程的容更多的涉及到工业应用。下游技术是对于由生物界自然产生的生物体或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应、微生物转化等各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术，也称为下游工程或下游加工过程，是生物技术产品产业化的必经之路。目前所指的下游技术大多数属于“物质分离”畴。主要研究的是物质分离的方法原理及相关的仪器设备。生物工程下游技术这门课程涉及到物理，化学，生物化学，发酵工程，生物工程与设备等多门学科。 二、课程目标与基本要求 通过学习生物工程下游技术这门课程应掌握以下基本知识点： 1.生物工程下游技术的研究对象和发展历程 2.下游技术的理论基础 3.发酵液预处理，微生物细胞破碎方法和设备 4.溶剂萃取和浸取，超临界流体萃取，双水相萃取，反胶团萃取，膜分离过程，液膜分离，离子交换法，色谱法等主要分离单元操作技术及分离过程的特点，工艺设计与设备选型通过学习了解各种分离方法的原理，适用围，熟悉常用分离设备的操作，在实际应用中可以选择合适的分离方法对仪器进行操作达到分离的目的。通过学习，具备对生物产品的分离、纯化技术的应用能力，及对生物物质提纯最佳方案的设计能力。 三、与本专业其他课程的关系 本课程的容更多的涉及到工业应用。下游技术对各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术。在生物工程专业课程的学习中，是一门将生物工程上游技术应用到实际生产中所需要借助的手段。 《物理学》，《无机化学》，《有机化学》，《物理化学》等基础课是这门课程的基础，《微
2014中南大学《测试技术》复习资料（含模拟试题及答案） 一．概念题 1.测量方法的种类？P3 2.熟悉仪器的动静态指标及概念：准确度、精度、灵敏度、线性、分辨率等 P46 3.掌握压电效应（正压电效应、逆压电效应）、霍尔效应的概念 压电效应P145 霍尔（Hall ）效应：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过薄片时，则在垂直于电流和磁场方向的两侧面上将产生电位差，这种现象称为霍尔效应，产生的电位差称为霍尔电势。 霍尔效应产生的机理（物理本质）：在磁场中运动的电荷受到磁场力 F （称为洛仑兹力）作用，而向垂直于磁场和运动方向的方向移动，在两侧面产生正、负电荷积累。 应用举例：电流的测量，位移测量，磁感应强度测量，力测量；计数装置，转速测量（如计程表等），流量测量，位置检测与控制，电子点火器，制做霍尔电机—无刷电机等。 4.掌握激光多普勒流速仪的工作原理（激光多普勒效应）P181 当激光照射到跟随流体一起运动的微粒上时，微粒散射的散射光频率将偏离入射光频率，这种现象叫做激光多普勒效应。当光源和反射体或散射体之间存在相对运动时，接收到的声波频率与入射声波频率存在差别的现象称为光学多普勒效应，是奥地利学者多普勒于1842年发现的。当单色光束人射到运动体上某点时，光波在该点被运动体散射，散(反) 射光频率与人射光频率相比，产生了正比于物体运动速度的频率偏移，称为多普勒频移。 转速测量 1.数字式转速表 测量原理：数字式转速测量系统由频率式转速传感器、数字转换电路和数字显示器等部分组成。首先由传感器把转速转变成频率信号，再通过测量信号的频率或周期来测量转速。2频率法测转速 把被测转速转换成脉冲信号 5．掌握卡门涡街流量计的工作原理（卡门涡街原理）P224 二．简答题： 1.掌握系统误差、过失误差和随机误差的概念及特点P7 P11 P34 P36 2.熟悉热电偶的冷端温度补偿方法：冷端恒温法、冷端温度校正、补偿导线、热电偶冷端补 偿器。P71 3．由A 和B 材料组成的热电偶，测试某一温度T ，参考端温度为T0，而电位计E 接入到热电极B 答：T1=T2可以正确的测量热电动势 原因，中间导体定律P72 4.掌握热线风速仪的工作原理（恒流式、恒温式） P172 5.如果使用霍尔传感器测量小电流，请简述原理或给出 测量示意图。 是霍尔元件在聚集磁路中检测到与原边电流成比 A T
生物工程下游技术复习题 第一章绪论 生物下游加工过程的几个阶段 预处理和固液分离, 提取（初步分离）, 精制（高度纯化）, 成品制作. 评价分离效果的重要参数:纯度，回收率，浓缩率。
第二章发酵液预处理和固液分离 主要名词：凝聚、絮凝 凝聚：指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象； 絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。1.改变发酵液过滤特性的方法 调酸（等电点），热处理，电解质处理，添加凝聚剂，添加表面活性物质，添加反应剂冷冻-解冻，添加助滤剂 2.发酵液的相对纯化 （1）高价无机离子的去除方法 （2）杂蛋白的去除方法 沉淀法，变性法，吸附法。 3常用的固液分离方法： 重力沉降，浮选，旋液分离，介质过滤，离心。 （1）离心 离心机种类：碟片式。管式。倾析式。 （2）过滤（澄清过滤，滤饼过滤） 过滤机种类：按推动力分为4种重力过滤，加压过滤，真空过滤，离心过滤。 板框压滤机，真空转鼓过滤机 第三章细胞破碎和包涵体复性 细胞破碎的主要方法和适用对象，了解基本机理
方法：珠磨法原理：进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠、石英砂、氧化铝等研磨剂（直径小于1mm）一起快速搅拌或研磨，研磨剂、珠子与细胞之间的互相剪切、碰撞，使细胞破碎，释放出内含物。在珠液分离器的协助下，珠子被滞留在破碎室内，浆液流出从而实现连续操作。 高压匀浆法原理：利用高压使细胞悬浮液通过针形阀，由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破碎，细胞悬浮液自高压室针形阀喷出时，每秒速度高达几百米，高速喷出的浆液又射到静止的撞击环上，被迫改变方向从出口管流出。不适用范围：易造成堵塞的团状或丝状真菌，较小的革兰氏阳性菌，含有包含体的基因工程菌（因包含体坚硬，易损伤匀浆阀） 珠磨法固体剪切作用可达较高破碎率，可较大规模操作，大分子目的产物易失活，浆液分离困难 高压匀浆法液体剪切作用可达较高破碎率，可大规模操作，不适合丝状菌和革兰氏阳性菌 超声破碎法液体剪切作用对酵母菌效果较差，破碎过程升温剧烈，不适合大规模操作X-press法固体剪切作用破碎率高，活性保留率高，对冷冻敏感目的产物不适合 酶溶法酶分解作用具有高度专一性，条件温和，浆液易分离，溶酶价格高，通用性差化学渗透法改变细胞膜的渗透性具一定选择性，浆液易分离，但释放率较低，通用性差渗透压法渗透压剧烈改变破碎率较低，常与其他方法结合使用 冻结融化法反复冻结-融化破碎率较低，不适合对冷冻敏感目的产物 干燥法改变细胞膜渗透性条件变化剧烈，易引起大分子物质失活 第四章沉淀法 1.蛋白质的表面特征 蛋白质组成 20种氨基酸构成的两性高分子电解质，包括疏水性氨基酸和亲水性氨基酸 蛋白质折叠趋势 疏水性氨基酸：向内部折叠的趋势 亲水性氨基酸：分布于蛋白质外表面的趋势 结果 在蛋白质三维结构中仍会有部分疏水性氨基酸残基暴露于表面，在蛋白质表面形成一定的疏水区
《机械工程测试技术基础》课程试题A 一、填空题（20分，每空1分） 1.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为静态测量和动态测量。 2.测量结果与被测真值之差称为绝对误差。 3.将电桥接成差动方式习以提高灵敏度，改善非线性，进行温度补偿。 4.为了补偿温度变化给应变测量带来的误差，工作应变片与温度补偿应变片应接在相邻。 5．调幅信号由载波的幅值携带信号的信息，而调频信号则由载波的频率携带信号的信息。 6．绘制周期信号()x t 的单边频谱图，依据的数学表达式是傅式三角级数的各项系数，而双边频谱图的依据数学表达式是傅式复指数级数中的各项级数。 7．信号的有效值又称为均方根值，有效值的平方称为均方值，它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。 8．确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是离散的，后者频谱特点是连续的。 9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是频率响应法和阶跃响应法。 10.连续信号()x t 与0()t t δ-进行卷积其结果是：0()()x t t t δ*-= X(t-t0)。其几何意义是把原函数图像平移至t0的位置处。 二、选择题（20分，每题2分） 1．直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将(C)。 A ．增大 B ．减少 C.不变 D.变化不定 2．调制可以看成是调制信号与载波信号(A)。 A 相乘 B ．相加 C ．相减 D.相除 3．描述周期信号的数学工具是(D)。 A ．相关函数 B ．拉氏变换 C ．傅氏变换 D.傅氏级数 4．下列函数表达式中，(C)是周期信号。 A ．5cos100()00t t x t t π?≥?=??
一．谈判题（10分） VXXX 5，使用数字万用表进行电阻测量时，红表笔接COM 端带负电，黑表笔接V ?Ω端带正电。（ X ） 6、使用指针式万用表测量多个电阻时，只需选出择合适量程档，进行一次机械调零、欧姆调零即可。 （ X ） 7、使用万用表测量过程中，若需更换量程档则应先将万用表与被测电路断开，量程档转换完毕再接入电路测量 （ V ） 8、在示波测量中，若显示波形不在荧光屏有效面积内，可通过Y 移位旋钮对被测波形幅度进行调 （ X ） 9、若要使示波器显示波形明亮清晰，可通过辉度，聚焦旋钮的调节达到要求。 （ V ） 10示波器要观察到稳定的波形，其两个偏转板上所加信号的周期y x T T ,必须满足条件 T y =nT x 。 （ ? ） 11， 逐次逼近A/D 转换的速度比积分式A/D 转换的速度慢。 （ ? ） 12， 一般规定，在300Ω的负载电阻上得到1mW 功率时的电平为零电平。 （ ? ） 13，在直流单电桥中，电源与指零仪互换位置，电桥平衡状态不变。 （ √ ） 13， 比较释抑电路的作用是控制锯齿波的幅度，实现等幅扫描，并保证扫描的稳定。 （ √ ）
1、双踪示波器显示方式有1、ABCD 几种方式，其中C；方式可能产生相位误差，若要修正相位误差则应将显示方式调节到D 方式；若被测信号频率较低，则应选择 D 方式；若信号频率较高，则应选择 C 方式。 A.Y A、Y B B. Y A±Y B C.交替 D.断续 2、示波测量中，触发方式选择为CA 时，屏幕显示为一条亮线；触发方式选择为时，屏幕不显示亮线。 A.普通触发 B. 固定触发 C.自动触发 D.其它 3、根据检波器位置的不同，形成了不同的模拟电压表结构，其中 A 结构测量范围宽、测量灵敏度较低； B 结构测量范围窄、测量灵敏度较高。 A.放大—检波式 B. 检波—放大式 C.外差式 D.其它 4、数字万用表的核心是 B 。 A.AC/DC转换器 B. A/D转换器 C.D/A转换器 D.I/V转换器 5，根据测量误差的性质和特点，可以将其分为( C )三大类。 A.绝对误差、相对误差、引用误差 B.固有误差、工作误差、影响误差 C.系统误差、随机误差、粗大误差 D.稳定误差、基本误差、附加误差 6，用通用示波器观测正弦波形，已知示波器良好，测试电路正常，但在荧光屏上却出现了如下波形，应调整示波器( A )旋钮或开关才能正常观测。 A.偏转灵敏度粗调 B.Y轴位移 C.X轴位移 D.扫描速度粗调
测试技术复习资料200题 第1章绪论 一、考核知识点与考核要求 1. 测试的含义 识记：测试的基本概念； 测量的定义； 试验的含义。 领会：直接比较法和间接比较法的基本概念； 测量和测试的概念及区别。 2. 测试基本原理及过程 识记：电测法的基本概念； 电测法的优点。 领会：典型非电量电测法测量的工作过程； 信号检测与信号处理的相互关系。 3. 测试技术的典型应用 领会：测试技术在工程技术领域的典型应用。 4．测试技术的发展动态 识记：物理性（物性型）传感器的基本概念； 智能化传感器的组成。 领会：计算机技术对测试技术发展的作用。 二、本章重点、难点 典型非电量电测法测量的工作过程； 信号检测与信号处理的作用。 三、复习题 （一）填空 1．按传感器能量传递方式分类，属于能量转换型的传感器是（压电式传感器）。2．压电式传感器属于（能量转换型传感器）。 3．利用光电效应的传感器属于（物性型）。 4．电参量式传感器又称为（能量控制型）传感器。 5．传感器开发有两方面的发展趋势：物理型传感器、（集成化和智能化）传感器的开发。 （二）名词解释 （三）简答题 1．测试技术的发展趋势是什么？ 答：测试技术的发展趋势是在不断提高灵敏度、精确度和可靠性的基础上，向小
型化、非接触化、多功能化、智能化和网络化方向发展。 2．简述测试的过程和泛指的两个方面技术。 答：测试就是对信号的获取、加工、处理、显示记录及分析的过程。测试泛指测量和试验两个方面的技术，是具有试验性质的测量，是测量和试验的综合。测试是主动的、涉及过程动态的、系统记录与分析的操作，并通过对被研究对象的试验数据作为重要依据。 第2章测试系统的基本特性 一、考核知识点与考核要求 1. 测试系统基本概念 识记：测试系统的概念； 理想测试系统的特性：迭加性、比例特性、微分特性、积分特性 和频率不变性。 领会：测试系统组成的基本概念； 测试系统的输入、输出与测试系统的特性关系。 2. 测试系统的静态特性 识记：测试系统静态特性的定义； 测试系统的静态传递方程； 测试系统静态特性的主要定量指标： 精确度、灵敏度、非线性度、回程误差、重复性、分辨率、漂移、死区； 测试系统绝对误差、相对误差和引用误差的定义。 领会：测试系统的静态特性中误差的概念； 按不同分类方法对误差进行分类； 表述系统误差、随机误差和粗大误差的概念和区别； 表述精确度、精密度、准确度的概念和区别； 表述灵敏度和灵敏度漂移的概念； 表述系统灵敏度与系统的量程及固有频率的关系。 3. 测试系统的动态特性 识记：测试系统动态特性的定义； 系统传递函数的定义； 系统频率特性的概念； 系统幅频特性的概念； 系统相频特性的概念； 一阶、二阶测试系统频率特性的表达式； ω、系统阻尼率ξ、系统动态特性参数：系统无阻尼固有频率 n
第一章 信号及其描述 （一）填空题 1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。这些物理量就是 信号 ，其中目前应用最广泛 的是电信号。 2、 信号的时域描述，以 时间 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 为独立变量。 3、 周期信号的频谱具有三个特点：离散的 ，谐波型 ， 收敛性 。 4、 非周期信号包括 瞬态非周期 信号和 准周期 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值x μ、均方值2x ψ，方差2 x σ ；。 6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 偶 对称，虚频谱（相频谱）总是 奇 对称。 （二）判断对错题（用√或×表示） 1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（ v ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（ v ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（ x ） 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（ x ） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。（ v ） （三）简答和计算题 1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0 =的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。 2、 求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值 x μ，均方值2x ψ，和概率密度函数p(x)。 3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。 4、 求被截断的余弦函数 ?? ?≥<=T t T t t t x ||0 ||cos )(0ω的傅立叶变换。 5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。 第二章 测试装置的基本特性 （一）填空题 1、 某一阶系统的频率响应函数为 1 21)(+= ωωj j H ，输入信号 2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为= ω ，幅值 =y ，相位=φ 。 2、 试求传递函数分别为5 .05.35.1+s 和 2 2 2 4.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。 3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 、 和 。 4、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(0 t t x A t y -=时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为 =)(ωj H 。 5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 线性 关系为最佳。 （二）选择题 1、 4 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 3 响应的卷积。 （1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡 3、 两环节的相频特性各为 )(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为 2 。 （1）)()(21ωωQ Q （2）)()(21ωωQ Q + （3） ) ()()()(2121ωωωωQ Q Q Q +（4）)()(21ωωQ Q - 4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 4 。 （1）存在，但<5％ （2）存在，但<1 （3）在时间常数很小时存在 （4）不存在 5、 忽略质量的单自由度振动系统是 2 系统。 （1）零阶 （2）一阶 （3）二阶 （4）高阶 6、 一阶系统的动态特性参数是 3 。 （1）固有频率 （2）线性度 (3)时间常数 （4）阻尼比 7、 用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值 1 倍所经过的时间作为时间常数。 （1）0.632 （2）0.865 （3）0.950 （4）0.982 （三）判断对错题（用√或×表示） 1、 一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个1000Hz 的正弦信号，则必然导致输出波形失真。（ x ） 2、 在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。（ v ） 3、 当输入信号 )(t x 一定时，系统的输出)(t y 将完全取决于传递函数)(s H ，而与该系统的物理模型无关。 （ v ） 4、 传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。（ v ） 5、 测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。（ x ） 6、 幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。（ x ） （四）简答和计算题 1、 什么叫系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系？ 2、 测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？ 3、 测试装置实现不失真测试的条件是什么？ 4、 某测试装置为一线性时不变系统，其传递函数为 1 005.01)(+= s s H 。求其对周期信号)45100cos(2.010cos 5.0)(?-+=t t t x 的 稳态响应)(t y 。 5、 将信号 t ωcos 输入一个传递函数为s s H τ+= 11)(的一阶装置，试求其包括瞬态过程在内的输出)(t y 的表达式。 第三章 常用传感器 （一）填空题
第三章 发酵液预处理与固液分离 1.加水稀释法 （稀释后要过滤速率提高的百分比要大于加水量） 1.降低液体黏度 2.加热法 2.调整PH （如利用蛋白质的等电点） 3.凝聚：在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电 位下降，而使胶体体系不稳定的现象。 过滤特性改变 凝聚值越小，凝聚能力就越强 絮凝：在有些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大 絮凝团的过程。 混凝：包括上述两种方法。 4.加入助滤剂 （最常见的是硅藻土） 5.加入反应剂 1. Ca 2+ : 加草酸钠 除杂 Mg 2+ :加三聚磷酸钠 C a 2+ ：加黄血盐 1.沉淀法 2.杂蛋白的除去： 2.变性法 （有加热法，调PH ，加酒精， 丙酮等有机溶剂或表面活性剂 等。） 3.吸附法 (加入某些吸附剂或沉淀剂吸附 杂蛋白而除去) 1.离心 公式：Q=v ω2Z g d v L S ?-=μ ρρ18)(2 固液分离手段 θπctg r r g n Z )(323132-= 2.过滤 （1）板框过滤机 （适合固体含量在１％—１０％的悬浮液 的分离） （２）真空转鼓过滤机 （适合固体含量大于１０％） （３）硅藻土过滤机 （适合固体含量小于０．１％）
第五章细胞破壁 细胞破壁１．破壁方法：（１）珠磨法原理：进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小 珠，石英砂，氧化铝等研磨剂一起快速搅拌或 研磨，研磨剂，珠子与细胞之间的互相剪切， 碰撞，使细胞破碎。 （2 ）高压匀浆法原理：利用高压使细胞悬浮液通过针形阀，由 于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破 碎。 是大规模细胞破碎的常用方法。 （3）超声破碎法（适合实验室用） （4 ）酶溶法 1 .外加酶法 2. 自溶法（1）加热法 （2）干燥法 （5）化学渗透法 2.破碎率的测定（1）直接测定法破碎前利用显微镜计数器直接计数 破碎后用染色的方法把破碎的细胞与未受损 的细胞分开。即可直接计算破碎率。 （2）目的产物测定法通过测定破碎液中目的产物的释放量 来估算破碎率。 （3）导电率测定法根据导电率随着破碎率的增加而呈线性 增加 第五章．溶剂萃取与浸取 一、溶剂萃取过程的理论基础： ——是把目标物质从第一个液相中依靠更强大的溶解力抽提到第二个液相中。如把水相中的醋酸抽提到醋乙酯中。 1．萃取溶剂的选择 根据萃取目标产物的介电常数，寻找极性相接近的溶剂为萃取溶剂。好的溶剂应满足以下要求： ①萃取容量大，单位体积萃取溶剂能萃取大量产物； ②选择性好，只萃取产物而不萃取杂物； ③有利于相的分散和两相分离，与被萃取相互溶度小，且粘度小，界面传力小 ④易回收和再生； ⑤化学致定性好，不易分解，对设备腐蚀性小； ⑥经济性好，价廉易得； ⑦安全性好，闪点高，对人体无毒或低毒。
测试技术2012复习 题
测试技术2012复习题 一.填空题 1．时间常数τ是 一 阶传感器动态特性参数，时间常数τ越 小 ，响应越快，响应曲线越接近于输入阶跃曲线。 2．满足测试装置不失真测试的频域条件是幅频特性为一常数和相频特性与频率成线性关系。 3．电荷放大器常用做压电传感器的后续放大电路，该放大器的输出电压与传感器产生的电荷量成正比，与电缆引线所形成的分布电容无关。 4．信号当时间尺度在压缩时，则其频带变 宽 其幅值变 小 。 5．当测量较小应变值时，应选用电阻 应变 效应工作的应变片，而测量大 应变值时，应选用压阻效应工作的应变片，后者应变片阻值的相对变化主要 由材料电阻率的相对变化来决定。 6．电感式和电容式传感器常采用差动方式，不仅可提高灵敏度，且能改善或消 除非线性。 7. 电涡流传感器是利用 金属 材料的电涡流效应工作，可分为低频 透射 式和 高频 反射 式两种，其中前者常用于材料厚度的测量。 8．在调制解调技术中，将控制高频振荡的低频信号称为 调制波 ，载送低频信 号的高频振荡信号称为 载波 ，将经过调制过程所得的高频振荡波称为 已调制 波 。 9.某信号的自相关函数为τωτ0cos 100)(=x R ，则该信号的均值为 0 ， 均方根值为 10 。 10．已知霍尔式转速传感器的测速齿轮的齿数为20，若测得感应电动势的频率 为300Hz ，则被测轴的转速为 900r/min 。 11. RC 低通滤波器中的RC 值越大，则其上限截止频率越 小 。 12. 频率混叠是由于 采样频率过低 引起的，泄漏则是由于 信号截断 所引起 的。 13.作为传感器的核心部件，直接感受被测物理量并对其进行转换的元件称为 敏感元件 。 14.在τ为 0 情况下，自相关函数值达到最大值。 15.已知某周期信号的周期为0.2s ，则该信号的3次谐波分量的频率为 15 Hz 。 16.周期信号的频谱具有 离散 性， 谐波 性和衰减性。 17.若采样频率过低，不满足采样定理，则被采样信号的频谱会产生 频混 现象。 18.在外力作用下，金属应变式传感器主要产生几何尺寸变化，而压阻式传感器 主要是 电阻率 发生变化，两者都引起 电阻值 发生变化。 19.衡量传感器在同一工作条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之 间的不一致程度的指标为 重复性 。 20.电感式和电容式传感器常采用 差动 结构来提高其灵敏度，改善 非线 性误差 。 21.描述一阶系统动态特性的参数是 时间常数 ，其值越 小 ，则该系统 频带越宽，响应越快。 22.当压电式传感器使用 电荷 放大器，输出电压几乎不受联接电缆长度变 化的影响。 23.抗混滤波器是一种 低通 滤波器 ，其上限截止频率c f 与采样频率s f 之间 的关系应满足关系式 。