便攜式重金屬離子快速檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及環(huán)境監(jiān)測(cè)與電子傳感技術(shù)交叉學(xué)科領(lǐng)域，具體為一種便攜式重金屬離 子快速檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，人類對(duì)重金屬開采、冶煉、加工及商業(yè)制 造活動(dòng)日益增多，使得重金屬離子，如鉛、隸、簡(jiǎn)、銘進(jìn)入水、±壤等人類賴W生存的環(huán)境，嚴(yán) 重危害了人類及各類生物的生存。重金屬離子的分布廣泛性及不可降解性，使其人體吸收 后易在體內(nèi)蓄積，即使?jié)舛仍?0^6量級(jí)，對(duì)人體的危害也十分明顯。目前，重金屬中毒是發(fā) 展中國(guó)家的重要公共健康問(wèn)題之一，尤其對(duì)兒童，重金屬中毒會(huì)影響他們的一生。近年來(lái)， 我國(guó)重金屬中毒事件頻頻發(fā)生，該為我們敲響了警鐘。所W痕量重金屬離子的速測(cè)技術(shù)是 環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品和生物醫(yī)學(xué)工程檢測(cè)相關(guān)領(lǐng)域的重要研究方向，對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全及可 持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。
[0003] 目前常用的重金屬離子檢測(cè)技術(shù)有原子吸收光譜法、電化學(xué)陽(yáng)極溶出法、電感禪 合等離子體發(fā)射光譜法、電感禪合等離子體質(zhì)譜法等，該些方法雖然檢測(cè)精度和穩(wěn)定性都 較好，但是存在依賴于大型儀器設(shè)備、樣品處理復(fù)雜且時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)快速檢 測(cè)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種便攜式重金屬離子快速 檢測(cè)裝置，是一種基于磁彈性傳感器的重金屬離子檢測(cè)方案。
[0005] 本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種便攜式重金屬離子快速檢測(cè)裝置，包括磁彈性檢測(cè)試紙、微控制器和線圈支架；微 控制器連接有數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、第一有效值-直流轉(zhuǎn)換器、第二有效值-直流轉(zhuǎn)換器、電源 電路、直流偏置電路、按鍵、藍(lán)牙模塊和液晶屏幕；磁彈性檢測(cè)試紙包括一個(gè)長(zhǎng)條狀的絕緣 材料薄片（絕緣材料薄片作為支架，用于固定檢測(cè)巧片和參考巧片，W及提供提拿磁彈性 檢測(cè)試紙的空間)，絕緣材料薄片上沿其長(zhǎng)度方向開設(shè)有兩個(gè)安置通孔，其中一個(gè)安置通孔 內(nèi)固定有檢測(cè)巧片、另一個(gè)安置通孔內(nèi)固定有參考巧片，檢測(cè)巧片和參考巧片的尺寸及質(zhì) 量大小完全相同（檢測(cè)巧片和參考巧片的尺寸大小完全相同，因此二者的初始共振頻率相 同)，檢測(cè)巧片由表面修飾可吸附重金屬離子敏感層的磁致伸縮材料制作而成，參考巧片由 表面修飾不可吸附重金屬離子敏感層的磁致伸縮材料制作而成(具體的修飾方法根據(jù)不同 的敏感層各不相同，該是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的，并且能夠?qū)崿F(xiàn)的）；線圈支架包括前支 架和后支架，磁彈性檢測(cè)試紙夾置于前支架和后支架之間，線圈支架整體外部的兩端分別 纏繞有一組直流偏置線圈，兩組直流偏置線圈之間纏繞有兩組交流激勵(lì)線圈且磁彈性檢測(cè) 試紙上的檢測(cè)巧片和參考巧片分別位于兩組交流激勵(lì)線圈覆蓋范圍內(nèi)，同時(shí)兩組交流激勵(lì) 線圈也位于兩組直流偏置線圈覆蓋范圍內(nèi)；兩組直流偏置線圈的一端分別都與直流偏置電 路連接、另一端分別都與地連接，其中一組交流激勵(lì)線圈的一端同時(shí)與數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的 輸出端W及第一有效值-直流轉(zhuǎn)換器的輸入端連接、另一端與地連接，其中另一組交流激 勵(lì)線圈的一端同時(shí)與數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的另一輸出端W及第二有效值-直流轉(zhuǎn)換器的輸入 端連接、另一端與地連接，第一有效值-直流轉(zhuǎn)換器和第二有效值-直流轉(zhuǎn)換器的輸出端分 別與微控制器的兩路A/D轉(zhuǎn)換端口連接。
[0006] 本發(fā)明的原理在于；磁彈性檢測(cè)試紙上的檢測(cè)巧片和參考巧片主要由磁致伸縮材 料構(gòu)成，該種磁致伸縮材料在交流磁場(chǎng)的作用下能伸縮振動(dòng)。當(dāng)交流磁場(chǎng)的頻率與磁致伸 縮材料的共振頻率相同時(shí)，磁致伸縮材料發(fā)生共振。磁致伸縮材料的表面可W被敏感層所 修飾制成檢測(cè)巧片，能夠特異性吸附重金屬離子。當(dāng)重金屬離子被吸附于磁致伸縮材料表 面上，磁致伸縮材料的自身負(fù)荷發(fā)生改變，其共振頻率發(fā)生偏移。根據(jù)下述公式：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種便攜式重金屬離子快速檢測(cè)裝置，其特征在于：包括微控制器（1)、磁彈性檢測(cè) 試紙（2)和線圈支架（3);微控制器（1)連接有數(shù)字信號(hào)發(fā)生器（4)、第一有效值-直流轉(zhuǎn) 換器（12)、第二有效值-直流轉(zhuǎn)換器（13)、電源電路（5)、按鍵（6)、液晶屏幕（7)、藍(lán)牙模塊 (8)和直流偏置電路（9);磁彈性檢測(cè)試紙（2)包括一個(gè)長(zhǎng)條狀的絕緣材料薄片（2-1)，絕緣 材料薄片（2-1)上沿其長(zhǎng)度方向開設(shè)有兩個(gè)安置通孔（2-2 )，其中一個(gè)安置通孔（2-2 )內(nèi)固 定有檢測(cè)芯片（2-3)、另一個(gè)安置通孔（2-2)內(nèi)固定有參考芯片（2-4)，檢測(cè)芯片（2-3)和參 考芯片（2-4)的尺寸大小完全相同，檢測(cè)芯片（2-3)由表面修飾可吸附重金屬離子敏感層 的磁致伸縮材料制作而成，參考芯片（2-4)由表面修飾不可吸附重金屬離子敏感層的磁致 伸縮材料制作而成；線圈支架（3)包括前支架（3-1)和后支架（3-2)，磁彈性檢測(cè)試紙（2)夾 置于前支架（3-1)和后支架（3-2 )之間，線圈支架（3 )整體外部的兩端分別纏繞有一組直流 偏置線圈（10)，兩組直流偏置線圈（10)之間纏繞有兩組交流激勵(lì)線圈（11)且磁彈性檢測(cè) 試紙（2 )上的檢測(cè)芯片（2-3 )和參考芯片（2-4 )分別位于兩組交流激勵(lì)線圈（11)覆蓋范圍 內(nèi)；兩組直流偏置線圈（10)的一端分別都與直流偏置電路（9)連接、另一端分別都與地連 接，其中一組交流激勵(lì)線圈（11)的一端同時(shí)與數(shù)字信號(hào)發(fā)生器（4)的輸出端以及第一有效 值-直流轉(zhuǎn)換器（12)的輸入端連接、另一端與地連接，其中另一組交流激勵(lì)線圈（11)的一 端同時(shí)與數(shù)字信號(hào)發(fā)生器（4)的另一輸出端以及第二有效值-直流轉(zhuǎn)換器（13)的輸入端連 接、另一端與地連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式重金屬離子快速檢測(cè)裝置，其特征在于：磁彈性檢測(cè) 試紙（2)上的檢測(cè)芯片（2-3)和參考芯片（2-4)分別固定于兩個(gè)安置通孔（2-2)內(nèi)的具體 固定方法為：檢測(cè)芯片（2-3)和參考芯片（2-4)的兩端各延設(shè)有一個(gè)連接耳（2-5)，兩端的 連接耳（2-5)固定在磁彈性檢測(cè)試紙（2)上安置通孔（2-2)的孔邊。
【專利摘要】本發(fā)明為一種便攜式重金屬離子快速檢測(cè)裝置，包括磁彈性檢測(cè)試紙、微控制器和線圈支架；微控制器連接有數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、兩個(gè)有效值-直流轉(zhuǎn)換器、電源電路、直流偏置電路、按鍵、藍(lán)牙模塊和液晶屏幕；磁彈性檢測(cè)試紙上設(shè)有檢測(cè)芯片和參考芯片且夾固在線圈支架內(nèi)，線圈支架上設(shè)有兩組直流偏置線圈和兩組交流激勵(lì)線圈，檢測(cè)芯片和參考芯片分別位于兩組交流激勵(lì)線圈覆蓋范圍內(nèi)。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)重金屬離子檢測(cè)方法的諸多問(wèn)題，可對(duì)工業(yè)廢水中的重金屬離子進(jìn)行快速檢測(cè)。本發(fā)明裝置體積小，便于攜帶，操作快速簡(jiǎn)單，方便安全，檢測(cè)正確性高，檢測(cè)時(shí)間短，不需要專業(yè)培訓(xùn)，造價(jià)低廉，特別是磁彈性檢測(cè)試紙價(jià)格低廉，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)。
【IPC分類】G01N27-72
【公開號(hào)】CN104597116
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510078812
【發(fā)明人】桑勝波, 高爽, 張文棟, 菅傲群, 鄧?yán)杳? 段克松, 李朋偉, 胡杰, 李剛, 段倩倩, 冀健龍
【申請(qǐng)人】太原理工大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年2月13日