小型化有害重金属元素快速检测仪关键电路研制
发布时间：2021-02-12 10:34
全球经济的飞速发展,人口数量的高速持续增长,导致人类生活环境持续恶化。在如今这个对环境污染、食品安全、水源安全“谈虎色变”的时代,人们对生活环境的要求也愈加严苛,与之紧密相关的有害重金属危害研究日益成为人们极大关注及研究的重要课题。本课题以目前广泛关注的有害重金属元素（砷、铅、镉、汞）污染为切入点,针对现有仪器的体量、检测精度、检测效率这三个方面的不足,对元素灯电流脉冲驱动、荧光信号探测、双通道分时检测这三个关键技术进行深入研究,成功研制一套基于氢化物发生-原子荧光光谱联用（HG-AFS）分析技术的小型化有害重金属元素快速检测仪,为环境污染、食品安全、水源安全、临床医疗、药品安全等有害重金属元素检测分析领域,提供切实高效的解决方案,让社会各行业的重金属分析决策和研究得到更加有效、精确的保障。本课题研究在国家重大科研设备研制专项（41227802）及成都理工大学中青年骨干教师培养计划项目（KYGG201513）的资助下,开展了以下具体研究内容:（1）高性能空芯阴极灯电源驱动技术研究。深入学习高性能阴极灯的原子荧光激发原理,研究仪器系统中空芯阴极灯、透镜、负高压变压器等重要部件的参数和特性...
【文章来源】：成都理工大学四川省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容及方法
1.4 论文结构安排
第2章 HG-AFS基本原理
2.1 AFS分析原理
2.1.1 AFS简介
2.1.2 原子荧光原理
2.1.3 AFS定量分析理论
2.2 HG发生原理
2.2.1 元素氢化物生成
2.2.2 操作方法
2.3 HG-AFS仪器结构组成
2.3.1 进样器
2.3.2 气路控制单元
2.3.3 氢化物发生器
2.3.4 原子化器
2.3.5 激发光源
2.3.6 荧光信号探测器
2.3.7 前置放大电路
2.3.8 数据处理及控制单元
2.4 本章小结
第3章 系统总体设计
3.1 系统结构
3.2 硬件电路设计
3.3 控制程序设计
3.4 仪器性能评估指标
3.4.1 检出限
3.4.2 重现性
3.4.3 可靠性
3.5 本章小结
第4章 系统硬件电路设计
4.1 核心控制模块
4.1.1 STM32最小系统
4.1.2 荧光电信号放大
4.1.3 峰值保持
4.1.4 A/D转换
4.1.5 激发脉冲产生
4.1.6 PMT增益控制
4.1.7 蠕动泵驱动电路
4.2 激发光源驱动模块
4.2.1 HCL工作电流
4.2.2 稳流控制信号处理
4.2.3 闭环稳流
4.2.4 稳流闭锁
4.2.5 高压供电电路
4.2.6 元素灯识别
4.2.7 点火控制
4.3 前置放大模块
4.3.1 PMT选型
4.3.2 I-V转换
4.3.3 前置放大
4.4 气路控制模块
4.4.1 流量气阀
4.4.2 电磁阀驱动
4.5 TFT显示屏
4.5.1 硬件结构
4.5.2 开发调试软件
4.6 本章小结
第5章 系统控制程序设计
5.1 测量进程控制
5.1.1 总体设计
5.1.2 测量条件设置
5.1.3 激发脉冲产生
5.1.4 双通道切换
5.1.5 峰值保持
5.2 集成数据处理算法
5.2.1 处理算法的选择
5.2.2 线性累加平均法
5.2.3 工作曲线标定
5.2.4 检出限计算
5.2.5 重现性计算
5.3 TFT界面及数据显示
5.3.1 TFT界面编程
5.3.2 UART接口程序
5.3.3 数据显示程序
5.4 本章小结
第6章 仪器测试
6.1 硬件电路测试
6.1.1 元素灯脉冲驱动
6.1.2 荧光信号检测
6.1.3 双通道切换
6.2 仪器指标测试
6.2.1 单通道模式
6.2.2 双通道模式
6.2.3 检测效率
6.3 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间取得学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用原子荧光光谱法测定生鲜乳中总砷的方法探讨[J]. 雒亚璇,杨坤,李宏,赵彩会. 中国奶牛. 2017(02)
[2]微波等离子体发射光谱法测定饲料中11种常微量元素[J]. 张志薇,毛雪飞,战余铭,王敏,石玉祥,张英,刘霁欣. 农产品质量与安全. 2017(01)
[3]锗化学分析的研究近况[J]. 高晓燕. 广东化工. 2017(02)
[4]应用氢化物发生——原子荧光光谱法测定农产品中的铅[J]. 赵艳华. 农业开发与装备. 2017(01)
[5]氢化物发生-原子荧光光谱法同时测定铜精矿中硒和碲的含量[J]. 李湘,王雪枫,王奎,张尼,李皓,马熠罡. 理化检验(化学分册). 2017(01)
[6]氢化物发生原子荧光光谱法测定煤炭中砷[J]. 林晓梅,曾泽,谢琰. 化学工程师. 2016(12)
[7]火焰原子吸收法测定煤炭腐植酸中的铬、镉、铅[J]. 郭振军. 新疆有色金属. 2016(06)
[8]测定痕量汞的磁性聚苯乙烯联用氢化物发生-原子荧光光谱法[J]. 杭学宇,王露,王芹,汪怡,宋鑫,徐瑞,冯晓青,王媛. 职业与健康. 2016(21)
[9]湿法消化-氢化物原子荧光法测定植物提取物中镉的含量[J]. 李艳春,李佳华,杨松梅,李言鲁,张之翔,杨发军. 云南化工. 2016(05)
[10]氢化物发生-原子荧光光谱法测定地质试样中锡[J]. 赵如琳,李宏萍,王骏峰,张红玲. 分析试验室. 2016(10)
博士论文
[1]基于荧光分光光度法检测土壤汞的研究[D]. 翟琨.华中农业大学 2015
[2]陶瓷食品包装材料中重金属有害物的迁移试验与理论研究[D]. 董占华.江南大学 2015
[3]硒对大豆籽粒中硒代氨基酸和辅酶Q10含量的影响[D]. 杨玉玲.东北农业大学 2014
[4]原子荧光测汞仪的研制及多元素原子荧光同时测定方法研究[D]. 李日升.西北大学 2012
[5]新型功能化修饰荧光量子点的合成、性质及潜在应用的研究[D]. 桂日军.华东理工大学 2012
[6]基于巯基—烯化学的安培化学/生物传感器研制以及高敏压电生物传感研究[D]. 苏招红.湖南师范大学 2012
[7]QCM基静电纺纳米纤维传感器检测液体中微量有害物质的研究[D]. 孙敏.东华大学 2012
[8]高浓度重金属废水中铅砷的测定、分离与有价组分的利用[D]. 徐红波.东北大学 2011
硕士论文
[1]CdTe@SiO2荧光微球的制备及在重金属检测中的应用[D]. 白晓.吉林大学 2016
[2]铜绿山和龙角山重金属污染地的植物资源调查及其耐性评价[D]. 阳成.华中农业大学 2016
[3]固相萃取分离—电感耦合等离子体发射光谱法测定金属镍及其化合物中铬、镉、铋、铜和锰的研究[D]. 李敏.广西大学 2016
[4]洞庭湖主要经济鱼类的镉、铅分布特征及食用风险评价[D]. 孙笑川.中南林业科技大学 2016
[5]基于光谱显色法检测重金属的光纤传感器的研究[D]. 姜良倩.贵州大学 2016
[6]基于原子光谱技术的载金树脂物料中多种元素的分析测试研究[D]. 陈婷婷.新疆师范大学 2016
[7]矿产品中有害元素快速检测方法的研究[D]. 华若男.东华大学 2016
[8]德州市出口蔬菜农药、重金属污染状况及风险评估的研究[D]. 张明超.山东农业大学 2016
[9]黔产冬荪重金属及农残含量与食用潜在健康风险评价[D]. 杨珍.贵州师范大学 2016
本文编号：3030718
【文章来源】：成都理工大学四川省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容及方法
1.4 论文结构安排
第2章 HG-AFS基本原理
2.1 AFS分析原理
2.1.1 AFS简介
2.1.2 原子荧光原理
2.1.3 AFS定量分析理论
2.2 HG发生原理
2.2.1 元素氢化物生成
2.2.2 操作方法
2.3 HG-AFS仪器结构组成
2.3.1 进样器
2.3.2 气路控制单元
2.3.3 氢化物发生器
2.3.4 原子化器
2.3.5 激发光源
2.3.6 荧光信号探测器
2.3.7 前置放大电路
2.3.8 数据处理及控制单元
2.4 本章小结
第3章 系统总体设计
3.1 系统结构
3.2 硬件电路设计
3.3 控制程序设计
3.4 仪器性能评估指标
3.4.1 检出限
3.4.2 重现性
3.4.3 可靠性
3.5 本章小结
第4章 系统硬件电路设计
4.1 核心控制模块
4.1.1 STM32最小系统
4.1.2 荧光电信号放大
4.1.3 峰值保持
4.1.4 A/D转换
4.1.5 激发脉冲产生
4.1.6 PMT增益控制
4.1.7 蠕动泵驱动电路
4.2 激发光源驱动模块
4.2.1 HCL工作电流
4.2.2 稳流控制信号处理
4.2.3 闭环稳流
4.2.4 稳流闭锁
4.2.5 高压供电电路
4.2.6 元素灯识别
4.2.7 点火控制
4.3 前置放大模块
4.3.1 PMT选型
4.3.2 I-V转换
4.3.3 前置放大
4.4 气路控制模块
4.4.1 流量气阀
4.4.2 电磁阀驱动
4.5 TFT显示屏
4.5.1 硬件结构
4.5.2 开发调试软件
4.6 本章小结
第5章 系统控制程序设计
5.1 测量进程控制
5.1.1 总体设计
5.1.2 测量条件设置
5.1.3 激发脉冲产生
5.1.4 双通道切换
5.1.5 峰值保持
5.2 集成数据处理算法
5.2.1 处理算法的选择
5.2.2 线性累加平均法
5.2.3 工作曲线标定
5.2.4 检出限计算
5.2.5 重现性计算
5.3 TFT界面及数据显示
5.3.1 TFT界面编程
5.3.2 UART接口程序
5.3.3 数据显示程序
5.4 本章小结
第6章 仪器测试
6.1 硬件电路测试
6.1.1 元素灯脉冲驱动
6.1.2 荧光信号检测
6.1.3 双通道切换
6.2 仪器指标测试
6.2.1 单通道模式
6.2.2 双通道模式
6.2.3 检测效率
6.3 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间取得学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用原子荧光光谱法测定生鲜乳中总砷的方法探讨[J]. 雒亚璇,杨坤,李宏,赵彩会. 中国奶牛. 2017(02)
[2]微波等离子体发射光谱法测定饲料中11种常微量元素[J]. 张志薇,毛雪飞,战余铭,王敏,石玉祥,张英,刘霁欣. 农产品质量与安全. 2017(01)
[3]锗化学分析的研究近况[J]. 高晓燕. 广东化工. 2017(02)
[4]应用氢化物发生——原子荧光光谱法测定农产品中的铅[J]. 赵艳华. 农业开发与装备. 2017(01)
[5]氢化物发生-原子荧光光谱法同时测定铜精矿中硒和碲的含量[J]. 李湘,王雪枫,王奎,张尼,李皓,马熠罡. 理化检验(化学分册). 2017(01)
[6]氢化物发生原子荧光光谱法测定煤炭中砷[J]. 林晓梅,曾泽,谢琰. 化学工程师. 2016(12)
[7]火焰原子吸收法测定煤炭腐植酸中的铬、镉、铅[J]. 郭振军. 新疆有色金属. 2016(06)
[8]测定痕量汞的磁性聚苯乙烯联用氢化物发生-原子荧光光谱法[J]. 杭学宇,王露,王芹,汪怡,宋鑫,徐瑞,冯晓青,王媛. 职业与健康. 2016(21)
[9]湿法消化-氢化物原子荧光法测定植物提取物中镉的含量[J]. 李艳春,李佳华,杨松梅,李言鲁,张之翔,杨发军. 云南化工. 2016(05)
[10]氢化物发生-原子荧光光谱法测定地质试样中锡[J]. 赵如琳,李宏萍,王骏峰,张红玲. 分析试验室. 2016(10)
博士论文
[1]基于荧光分光光度法检测土壤汞的研究[D]. 翟琨.华中农业大学 2015
[2]陶瓷食品包装材料中重金属有害物的迁移试验与理论研究[D]. 董占华.江南大学 2015
[3]硒对大豆籽粒中硒代氨基酸和辅酶Q10含量的影响[D]. 杨玉玲.东北农业大学 2014
[4]原子荧光测汞仪的研制及多元素原子荧光同时测定方法研究[D]. 李日升.西北大学 2012
[5]新型功能化修饰荧光量子点的合成、性质及潜在应用的研究[D]. 桂日军.华东理工大学 2012
[6]基于巯基—烯化学的安培化学/生物传感器研制以及高敏压电生物传感研究[D]. 苏招红.湖南师范大学 2012
[7]QCM基静电纺纳米纤维传感器检测液体中微量有害物质的研究[D]. 孙敏.东华大学 2012
[8]高浓度重金属废水中铅砷的测定、分离与有价组分的利用[D]. 徐红波.东北大学 2011
硕士论文
[1]CdTe@SiO2荧光微球的制备及在重金属检测中的应用[D]. 白晓.吉林大学 2016
[2]铜绿山和龙角山重金属污染地的植物资源调查及其耐性评价[D]. 阳成.华中农业大学 2016
[3]固相萃取分离—电感耦合等离子体发射光谱法测定金属镍及其化合物中铬、镉、铋、铜和锰的研究[D]. 李敏.广西大学 2016
[4]洞庭湖主要经济鱼类的镉、铅分布特征及食用风险评价[D]. 孙笑川.中南林业科技大学 2016
[5]基于光谱显色法检测重金属的光纤传感器的研究[D]. 姜良倩.贵州大学 2016
[6]基于原子光谱技术的载金树脂物料中多种元素的分析测试研究[D]. 陈婷婷.新疆师范大学 2016
[7]矿产品中有害元素快速检测方法的研究[D]. 华若男.东华大学 2016
[8]德州市出口蔬菜农药、重金属污染状况及风险评估的研究[D]. 张明超.山东农业大学 2016
[9]黔产冬荪重金属及农残含量与食用潜在健康风险评价[D]. 杨珍.贵州师范大学 2016
本文编号：3030718
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