PCR儀溫度檢測與控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、PCR(Polymerase Chain Reaction)儀作為一種能夠?qū)崿F(xiàn)對體外DNA片段進行快速大量擴增的生物儀器，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在生物基因研究、醫(yī)院臨床檢測等領(lǐng)域。PCR技術(shù)促進了人類基因分析技術(shù)的進步，對相關(guān)學(xué)科的深入發(fā)展和實際應(yīng)用都具有很重要的意義。作為PCR儀的核心部件之一，溫度控制系統(tǒng)直接關(guān)系到 PCR儀整體品質(zhì)。對PCR儀溫控部分進行深入研究，即對溫度檢測及其控制算法的研究是十分必要的。
　　本文通過分析 PCR

2、工作原理，認(rèn)識到溫度決定 TaqDNA(TaqDNA Polymerase)酶的活性而影響擴增效率，因此溫度控制對PCR反應(yīng)非常重要。圍繞PCR儀溫度控制的核心問題，開展了下列研究工作：
　?。?）完成了硬件電路的設(shè)計，對其中主要電路模塊—諸如Mega16控制器最小系統(tǒng)、溫度采集模塊、半導(dǎo)體制冷片驅(qū)動模塊、通信模塊、強迫風(fēng)冷風(fēng)扇驅(qū)動模塊和電源供給模塊等器件進行選型，計算確定其參數(shù)指標(biāo)和性能，以確保達到設(shè)計要求。
　?。?）提

3、出了一種新的對于非線性溫度傳感器的校正方法。由于溫度的檢測精度影響著最終的PCR反應(yīng)溫度精度，本文使用的熱敏電阻溫度傳感器的工作特性是非線性的，需要對其進行校正。本文提出的校正方法是利用上位機中LABVIEW軟件提供的MATLAB Script節(jié)點技術(shù)，調(diào)用MATLAB中根據(jù)已知數(shù)據(jù)訓(xùn)練好的BP(Back Propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)溫度的在線校正。實驗結(jié)果表明新提出的校正方法準(zhǔn)確可行。
　?。?）通過傳熱學(xué)原理分析建立了

4、半導(dǎo)體變溫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，在MATLAB中對系統(tǒng)模型進行了普通PID控制算法和自整定模糊PID控制算法的仿真研究。
　?。?）提出了一種實用的分段式時間最優(yōu)PID控制算法。在對經(jīng)典模糊控制算法、時間最優(yōu)PID控制算法進行了理論研究和實驗研究之后，發(fā)現(xiàn)這兩種算法取得實驗結(jié)果都不是很理想。本文在此基礎(chǔ)上做出了改進得到分段式時間最優(yōu)PID控制算法，實驗結(jié)果證明此算法不僅具有算法簡單、易于實現(xiàn)的特點，并且在超調(diào)量、穩(wěn)態(tài)精度上都取得了較理想