一种新型的平面叉指电极传感器的设计与应用实现

发布时间：2019-11-21 21:42

【摘要】：随着物联网应用的蓬勃发展,作为物联网神经末梢的传感器的发展相对缓慢,成为物联网发展的瓶颈。尤其在水质检测领域,深层次的无机盐污染危害严重,逐渐成为研究热点。本文提出了一种用于无机盐离子检测的新型的平面叉指电极传感器,围绕着检测机理和检测有效性展开研究。在检测机理方面,本文以交流激励下的电极过程为基础,构建传感器-水体耦合模型,量化分析传感器-水体界面结构和电学性质,提出了平面叉指电极传感器的双电层模型。使用通用电学元件及其组合来等效传感器-水体界面的物理过程,建立了等效电路电路元件与物理过程之间的映射关系,最终提出了在无机盐溶液检测中平面叉指电极传感器的等效电路模型。基于交流阻抗分析,分别探讨了低频率段和高频率段的双电层结构及其对应的等效电路模型,并提出了以优化电极常数为目标的平面叉指电极传感器结构优化策略。在检测有效性分析方面,使用COMSOL Multiphysic进行电极形状仿真探讨不同形状的电极在检测效果上的差异,明确了叉指结构的优越性。为此设计制作九组结构参数各异的传感器,并搭建实验平台进行测试。通过实验分析了传感器对硝酸盐的检测能力以及对不同无机盐的鉴别能力,实验证明平面叉指电极传感器具有较好的效用。最终结合平面叉指电极传感器与商用传感器,搭建了可实时获取水质信息,空间位置信息以及水面视频的分布式水质感知系统,为平面叉指电极传感器的应用奠定硬件和平台基础。
【图文】：

离子色谱,离子色谱分析,离子色谱仪,氨基糖类

第 1 章绪论多，比如传统的实验室化学分析法，通过化学反应后的生成物来检测离子种类及含量，依赖人工取样，操作范围较小。其他较为实用的方法包括离子色谱分析法，生物技术传感器，电化学传感器和光学传感器等。离子色谱分析（Ionchromatography）是由离子交换色谱发展而成，利用不同离子在离子交换柱上迁移的差异性而达到分离目的，主要用于亲水性阴离子和阳离子的测定。离子色谱仪具有阴离子交换柱和阳离子交换柱，用于样品中阴阳离子的分离，离子色谱仪还可用于有机酸、糖醇类、氨基糖类、氨基酸、核酸、蛋白质、糖蛋白等物质的定性和定量分析[6]。在高纯试剂分析、离子价态和形态分析方面，离子色谱法具有独特的优越性。离子色谱虽然对硫酸根、硝酸根、亚硝酸根的检测精度高，效果显著，但是设备成本极其昂贵，难以做到在线化。

离子色谱,生物传感器

第 1 章绪论多，比如传统的实验室化学分析法，，通过化学反应后的生成物来检测离子种类及含量，依赖人工取样，操作范围较小。其他较为实用的方法包括离子色谱分析法，生物技术传感器，电化学传感器和光学传感器等。离子色谱分析（Ionchromatography）是由离子交换色谱发展而成，利用不同离子在离子交换柱上迁移的差异性而达到分离目的，主要用于亲水性阴离子和阳离子的测定。离子色谱仪具有阴离子交换柱和阳离子交换柱，用于样品中阴阳离子的分离，离子色谱仪还可用于有机酸、糖醇类、氨基糖类、氨基酸、核酸、蛋白质、糖蛋白等物质的定性和定量分析[6]。在高纯试剂分析、离子价态和形态分析方面，离子色谱法具有独特的优越性。离子色谱虽然对硫酸根、硝酸根、亚硝酸根的检测精度高，效果显著，但是设备成本极其昂贵，难以做到在线化。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP212

【参考文献】