基于电化学参数分析的便携式恒电位仪系统设计及应用

发布时间：2024-12-07 01:27

　　本论文从恒电位仪的背景及现状出发,以电化学传感前端的修饰情况为研究对象,介绍了便携式恒电位仪硬件与软件设计以及上位机软件设计,以应用于食品安全等领域各浓度微量特征物的快速循环伏安电化学检测。本文设计并实现了基于电化学参数分析的便携式恒电位仪系统,并用其进行基于裸电极和复杂修饰电极的电化学检测应用实验,主要工作如下:提出并设计了一种基于STM32单片机和QT C++框架的便携式恒电位仪系统,这个系统包括三电极系统、便携式恒电位仪以及PC上位机软件,实现了电化学循环伏安法测量以及对测量结果的处理与分析。便携式恒电位仪以STM32单片机为控制核心,采用高精度和高线性度的转换芯片AD5760和AD7172-2以及适用于微弱信号检测的传感器模拟前端芯片ADA4350实现信号转换,采用HC-06蓝牙模块传输电化学检测数据。同时编写下位机软件程序,结合硬件模块通过五个软件功能实现便携化循环伏安法测量。PC上位机基于QT Creator 4.5.0集成开发环境采用QT C++框架开发完成。PC上位机软件在功能上和主操作界面中均可分为5个模块。其中在数据处理模块,实现了去噪、滤波、曲线拟合、基线求解以及峰...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1电化学检测技术的便携化发展以及广泛应用

?牡缁?а?贩?沧?置用于硝酸根离子的检测，这款装置通过通讯网络将循环伏安检测的结果进行存储和处理，并记录当前的地理位置，实现了实时检测和便携化测量[23]。随着便携化电化学检测技术的发展，现在智能手机与电化学检测技术结合的常见形式如图1.1(a)所示，其一般采用丝网印刷三电极系....

图2.1循环伏安法测量的输入和输出波形

杭州电子科技大学（硕士）学位论文9图2.1循环伏安法测量的输入和输出波形。(a)便携式恒电位仪输出的三角波线性激励电压；(b)PC上位机显示的电压-电流曲线（循环伏安曲线）2.1.2便携式恒电位仪系统总体结构如图2.2中3个图所示，整个系统由三电极系统、便携式恒电位仪和PC上位机....

图2.3控制模块电路图

杭州电子科技大学（硕士）学位论文11件电路设计之前，选定了相应的ADC芯片、DAC芯片、AFE芯片和蓝牙模块，通过计算这些模块与单片机进行数据通信时要使用的I/O端口数选定了该单片机，其不仅节约成本，又因单片机的I/O端口数对应了其体积大小，故也在保证了所有功能能够实现的情况大大....

图2.4D/A转换子模块电路图

杭州电子科技大学（硕士）学位论文12芯片，将其通过SPI接口与单片机的SPI1接口相连，实现了高稳定性、高精确度、高线性度的电压扫描系统。本模块具体实现为：通过微控制器的SPI1接口与该DAC芯片的SPI接口相连进行SPI通信，通过程序设定在电极输入端产生电压分辨率为0.001m....

本文编号：4014571