水環(huán)境重金屬的光學(xué)與LAPS傳感器檢測方法及儀器的研究.pdf

1、由于近幾年我國經(jīng)濟的粗獷式發(fā)展，導(dǎo)致了水環(huán)境重金屬污染嚴重。重金屬污染不僅對人體健康造成很大影響，而且會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞。因此國家越來越重視對重金屬的檢測。雖然現(xiàn)在有很多成熟的方法可用于重金屬的檢測，但是這些方法一般具有儀器體積龐大，檢測時間長，檢測成本高等缺點而不適用于重金屬的現(xiàn)場檢測。
　　本文研究了基于分光光度法和光尋址電位傳感器(Light AddressablePotentiometric Sensor，LAPS)

2、實現(xiàn)重金屬檢測的方法。本文首先介紹了水環(huán)境重金屬的污染現(xiàn)狀和幾種主要的重金屬檢測方法以及LAPS傳感器的發(fā)展和應(yīng)用，然后設(shè)計了基于分光光度法自動化銅離子檢測儀器，基于LAPS小型化分析儀器和多通道LAPS檢測系統(tǒng)，最后探索了基于LAPS檢測系統(tǒng)的H+擴散圖像檢測方法。
　　本文的主要工作和創(chuàng)新點包括如下幾個方面:
　　1.設(shè)計了基于分光光度法對銅離子的自動化檢測儀器。
　　本文研究了基于分光光度法的水環(huán)境中的Cu2+檢

3、測方法，利用晶體管控制蠕動泵的開啟和關(guān)閉，并利用光電傳感器完成液滴檢測，實現(xiàn)了儀器自動化進樣。結(jié)合可自動調(diào)節(jié)光強的光學(xué)檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)了自動化檢測儀器樣機設(shè)計。分析了儀器的進樣系統(tǒng)和最佳測試條件，得到較好的Cu2+線性曲線，并與標(biāo)準(zhǔn)的分光光度計儀器進行比對，結(jié)果表明，本儀器完成了對溶液的精確進樣，實現(xiàn)了對Cu2+的自動化檢測，Cu2+的檢出限為6μg/L，低于標(biāo)準(zhǔn)儀器的檢出限。
　　2.設(shè)計了基于LAPS傳感器的小型分析儀器，實現(xiàn)了

4、重金屬的檢測.
　　本文采用了基于AD630芯片的同步檢波電路，實現(xiàn)方波乘法器對被測信號的解調(diào)，從而降低了一般模擬乘法電路產(chǎn)生的直流漂移。并設(shè)計了時間常數(shù)為300ms，衰減率為12dB/oct的低通濾波器，實現(xiàn)了鎖相放大。設(shè)計了LED激發(fā)光源及其信號發(fā)生電路，編寫了分析和控制軟件，完成了基于LAPS的小型分析儀器。通過在LAPS表面固定Cu2+敏感膜，實現(xiàn)了對Cu2+的檢測。實驗結(jié)果表明該儀器具有檢測重金屬的功能和小型方便的特點。

5、
　　3.設(shè)計了多通道的LAPS檢測系統(tǒng)，結(jié)合軟件完成雙相位鎖相放大算法，實現(xiàn)了多參數(shù)檢測。
　　本文設(shè)計了基于數(shù)據(jù)采集卡USB-6211的多通道LAPS檢測系統(tǒng)，包括多路光源激發(fā)不同LAPS傳感器和軟件實現(xiàn)雙相位鎖相放大算法，實現(xiàn)同時檢測多種參數(shù)的功能。軟件鎖相放大算法中采用巴特沃斯濾波器作為前置帶通濾波器，結(jié)合正弦信號乘法和橢圓低通濾波器實現(xiàn)雙相位鎖相放大，并對結(jié)果求平均值，從而提高了系統(tǒng)信噪比。該系統(tǒng)實現(xiàn)了對Pb2+和