基于微流控技术的氨氮总氮总磷在线监测系统

研发了基于微流控技术的氨氮、总氮和总磷在线监测系统。该系统包括进样模块、定量模块和消解比色模块等。通过微流芯片等进行各种试剂的定量,避免交叉污染。具有体积小、试剂消耗少、操作简单等优点。氨氮量程为0～5mg/L时,检出限为0.030mg/L,精密度为1.74%;总氮量程为0～5mg/L,检出限为0.032mg/L,精密度2.10%;总磷量程为0～0.5mg/L时,检出限为0.015mg/L,精密度为2.64%。此外,该系统可灵活组合测试参数,有较广阔的应用前景。     

一种游泳池水中尿素自动在线分析仪的研制

基于二乙酰一肟分光光度法研制了一种泳池水中尿素在线自动分析仪，介绍了分析仪的系统结构、分析流路，并对分析仪的加热条件进行了优化，同时对分析仪的性能进行了测定。研究结果表明：在0～5mg/L的量程范围内，80℃下加热30min为该分析仪的最优加热条件；分析仪的标准曲线的R2值为0.9999;检出限为0.03mg/L；示值误差在-1.4%以内；精密度为0.65%；量程漂移为1.2%F.S。本分析仪方法灵敏度高，准确度高，精密度好，检出限低，适于现场水质监测。     

集成生物微环境测量CMOS传感芯片研究

基于标准0.6 μm CMOS工艺设计实现了单片集成可用于细胞外微环境溶液pH值和温度同时检测的混合信号生物传感芯片.利用多层浮栅结构场效应管作为pH值传感单元,在恒流恒压电路控制下得到与pH值成反比的电压输出.pH敏感器件与参比器件的差模输出方式有效减小了电路和溶液的噪声.pH值在1～13范围内,传感器平均灵敏度为35.5 mV/pH,线性度优于3.2%.芯片上还集成了与绝对温度成正比的温度传感器,可实时检测生物微环境溶液的温度变化,在25～100℃范围内,输出线性度优于1.7%,平均灵敏度为8.8 mV/℃.此外,构建了传感芯片的原型应用电路,对传感器的输出电压进行软件修正后以温度和pH值形式进行显示,以实现两个参数的实时监测.在25~70 ℃温度范围内,温度测量偏差在-0.6～+1.1 ℃以内,pH值的测量偏差≤±0.3 pH.该芯片具有一定的可重用性,既可用来研究温度变化对细胞微环境溶液pH值的影响,又可作为IP核兼容集成于相同工艺的其他传感器电路中.     

水环境硝酸盐全自动电化学检测系统

硝酸盐广泛存在于自然界中,水环境中硝酸盐含量过高会造成严重的环境问题,并影响人类健康。针对水环境中硝酸盐的快速检测,设计并实现了一种全自动的水环境硝酸盐电化学检测系统。采用电化学线性扫描方法,实现对硝酸盐的检测。实验结果证明,在0mg/L～4mg/L浓度范围内,系统对硝酸根离子有较高灵敏度(2.2μA/mg·L~(-1))和较好的线性度(0.997),并且可对实际环境水样中的硝酸盐浓度进行测定。对比测试机构结果,相对偏差均小于11%。     

基于双光束光路系统在线监测COD的稳定性研究

针对光度法测定COD的在线监测仪受环境温度影响较大、测定结果稳定性差的问题,对光路和信号采集条件等因素进行验证与探讨,提出优化光纤结构和信号采集、处理方式,以提高系统的稳定性,降低系统受环境温度等因素的影响程度。结果表明,采用特殊结构双光束光纤传导光信号,在信号采集温度为50℃,信号采集时间为1s的条件下,测定结果稳定,受环境温度影响小。根据标准HJ 377-2019要求,对仪器的检出限、示值误差、重复性、低浓度漂移等指标进行测试,其结果均优于仪器测试指标要求,该装置及监测方法可用于水质COD的在线监测。     

六价铬水质在线监测仪的设计与实验研究

针对环保领域的六价铬水质在线监测需求,设计了一种基于IAC2000一体化测控平台的六价铬水质在线监测仪。该监测仪采用二苯碳酰二肼分光光度法,由检测系统、自动控制系统及软件系统组成,可实现0~1mg/L浓度范围内的水质六价铬含量监测。依照环境行业标准对监测仪进行了性能测试,实验结果表明,该监测仪直线性可达0.3%,重复性可达1%,示值误差优于3%,具有测量精度高、稳定性好的优点,完全满足六价铬在线监测的相关要求。     

水质铅自动在线监测仪测定水样中铅的含量

首先,构建了基于聚苯乙烯-双硫腙纳米纤维的铅离子富集前处理装置,可以有效地降低铅的检出限并提高检测灵敏度和选择性。其次,研发了水质铅自动在线分析监测仪,以预镀汞膜的玻碳电极为工作电极,采用阳极溶出伏安法,对实验参数进行了优化,例如预镀汞膜的条件、缓冲液的种类和浓度、铅富集时间和电压等。在最优化条件下,铅的溶出峰面积与其浓度在0～2000μg/L 范围内呈现良好的线性关系,其回归方程为 y1＝-0.07843＋0.00269 x （相关系数为0.998,浓度范围为5～2000μg/L ）,y2＝-0.0035＋0.00178 x （相关系数为0.998,浓度范围为5～100μg/L ）,检出限为0.38μg/L。在此基础上,采用标准加入法对水样中铅的含量进行了测定,并与原子吸收法的测定结果进行了比较。结果显示,该水质铅自动在线监测仪具有快速、准确、简便、灵敏等优点。     

无窗射频放电单光子电离质谱在线监测氯苯的研究

氯苯类化合物是垃圾焚烧烟气中二噁英的主要前生体之一,可以作为二噁英在线监测的指示物。本工作采用自行研制的高光子密度的无窗射频放电单光子软电离飞行时间质谱,结合自动富集解析系统对垃圾焚烧烟气中低浓度的氯苯类化合物的在线快速检测进行研究。以氪气为放电气体的无窗射频放电光电离源,替代了商品化的真空紫外（VUV）灯光电离源,既提高了光子的发射效率,又避免了光窗污染。实验结果表明,在单个检测周期内（36 min）, 采用填装200 mg Tenax TA的吸附管对样品预富集10 min,一氯苯、1,3-二氯苯、1,2,4-三氯苯3种物质的线性范围分别为0.5～50、 0.64～65、0.8～80 ng/L,检测限分别达到6.4、9.7、15.2 pg/L（S/N>10）;在6 h连续监测结果中,3种氯苯类化合物的信号强度相对标准偏差（RSD）分别为7.5%、5.8%、11.1%。该仪器对垃圾焚烧烟气中二噁英主要前生体的在线监测具有很大的应用潜力,该方法可为氯苯类化合物的在线自动化检测奠定基础。     

多孔金电极敏感加强型AlN基体声波传感器对重金属Hg~(2+)的检测

该研究制备的多孔金电极敏感加强型AlN基薄膜体声波传感器谐振频率为1. 214 58 GHz,利用Hg~(2+)核酸适配体修饰金电极,形成Hg~(2+)生物敏感层。通过T-Hg~(2+)-T双碱基对结构特异性俘获目标物Hg~(2+)离子,对Hg~(2+)在50～1 000 n Mol/L浓度范围内器件频率大小进行了实时监测。实验发现,在100～1 000 n Mol/L浓度范围内,器件频率漂移量和Hg~(2+)浓度之间呈线性关系,检测灵敏度约为677. 07 Hz/nMol/L,器件灵敏度高,选择性好。     

复合流动分析法测定环境水样中的总磷

应用FSIV型流动分析仪,采用在线紫外／过硫酸盐消解、复合流动分析法对环境水样中的总磷进行测定。通过试验,确定了最佳测定条件,对方法的灵敏度、准确度和精密度进行了测试,测定的方法检出限为0．006mg／L,相对标准偏差（P,3D）为1．2％～6．5％,回收率为9;3．5％～107％。该方法测定结果与标准法测定结果无显著性差异,可以用于测定环境水样中的总磷。     

高低温环境对三轴高 g 值加速度传感器灵敏度变化影响研究

针对高低温环境对高 g 值加速度传感器灵敏度影响机理不清的问题,通过建立两端固支的敏感单元数学模型,得到了 传感器灵敏度与敏感单元纵向应力、横向应力的关系。 通过热-力耦合仿真分析得到了传感器灵敏度与温度间的关系,在 -40℃ ~ 50℃范围内,传感器灵敏度随温度的增加而减小,且在-40℃ ~ 20℃ 范围内灵敏度变化较快,在 20℃ ~ 50℃ 范围内灵敏 度变化较慢。 通过传感器高低温试验得到高低温环境下传感器灵敏度数据,-40℃条件下灵敏度大小为 0. 523 μV/ g;50℃ 条件 下灵敏度大小为 0. 516 μV/ g。 与仿真结果进行对比,验证了温度变化对传感器灵敏度的影响规律,为提升高 g 值加速度传感 器在高低温环境下测量精度具有理论参考意义。     

同时具有电压输出和频率输出的集成压阻压力传感器

研制出了一种同时具有“电压输出和频率输出的集成压阻压力传感器。利用标准双极集成电路工艺制成了具有尺寸3×3.8mm~2的传感器芯片。对于从0到750MMHg的压力范围,输出电压工作幅宽为1到4伏。电压输出的压力灵敏度为4mv/mmHg。非线性度小于满量程的0.4％。对于750MMHg的压力变化,输出频率灵敏度约为30KHg。输出为T~2L电平。在-20到110℃的温度范围内灵敏度的温度系数为0.06％/℃。     

流动注射-分光光度法在线测定水中锌

将GB/T10656-2008锌试剂分光光度法在线化,建立了水中锌的流动注射全自动在线分析法,优化了实验参数。锌浓度在0.01～3.00mg/L范围内呈良好线性关系,检出限为0.003mg/L,对0.50mg/L、1.00mg/L、2.00mg/L的含锌水样连续测定11次,相对标准偏差分别为0.75%、0.42%、0.74%。将该法用于环境水样分析,结果令人满意,回收率在98.5%～107.9%之间。     

在线紫外/过硫酸盐消解流动分析法测定地表水中总氮

应用FS Ⅳ型流动分析仪,采用在线紫外/过硫酸盐消解测定地表水中总氮。通过试验,确定最佳测定参数,对该方法的灵敏度、准确度和精密度等进行试验。测得的检出限0.019mg/L、相对标准偏差? 5.0%及回收率在95%～100%范围内。     

离子色谱-紫外检测法测定牛奶中的三聚氰胺

建立离子色谱-紫外法检测牛奶中三聚氰胺的方法。利用乙腈沉淀牛奶中的蛋白,十八烷基(ODS)固相萃取柱对上清液中的三聚氰胺进行富集。选用SH-Cation 2阳离子交换色谱柱,以甲烷磺酸(MSA)作淋洗液,240nm紫外波长下进行检测。该法在0.10～10.0mg/L范围内线性关系良好,R~2为0.9998,检测限为0.50 μ g/L,加标回收率在92.0%～99.8%之间。方法简便易行,灵敏度高,结果准确。     

基于平面线圈的磨粒监测传感器

为了提高油液的在线监测水平,研制了一种基于电感测量的铁磁性颗粒传感器,用MEMS工艺制作了一种平面线圈型的传感器并分析了其工作原理.设计了信号处理电路,对传感器的性能进行了实验研究.结果表明:颗粒含量在10～ 100 mg时,传感器具有良好的线性度,灵敏度为7.145 5 V/g,该传感器可以分辨5 mg的铁屑含量,输出稳定,为油液的在线监测提供了一种新的检测元件.     

光伏发电组件在线监测与故障诊断系统研制

该文提出了基于峰值发电功率估计及最大功率电压估计的光伏组件在线故障诊断方法。以光辐射强度(S)及温度(T)为参变量,依据光伏组件有关出厂技术参数推算出峰值功率P_m(Si,Ti)和开路电压U_(oc)(Si,Ti)标准值空间分布;采用二维平面分段双线性插值法求取光辐射强度-温度平面内任意点的峰值功率基准值P_m(S,T)及开路电压基准值U_(oc)(S,T)。以此为基础,引入了最大功率评价系数(K_P)和峰值功率电压评价系数(K_V),阐述了依据实际K_P,K_V实现光伏组件在线故障诊断的判定方法。基于智能化光伏组件设想,采用分布式网络系统架构并完成了智能监测终端单元电路设计。该系统具有安装方便、成本低廉、实时性强、灵敏度高等优点。     

硝基氧化剂监测报警系统的研制

为了实现对推进剂作业现场硝基氧化剂泄漏的在线监测,研制了16通道硝基氧化剂监测报警系统.该系统以 控制电位电解型气体传感器为核心,检测限为10-6(V/V).系统具有灵敏度高、浓度范围宽、稳定性好、测量精度高、抗干扰能力强等优点,能够对作业环境中不同点位的硝基氧化剂的泄漏进行在线连续监测.     

激励电压对压电阻抗法检测灵敏度的影响

研究了锆钛酸铅压电陶瓷(lead zirconate titanate piezoelectric ceramic,简称PZT)传感器的激励电压与压电阻抗法(electro-mechanical impedance,简称EMI)结构健康监测技术灵敏度之间的关系.借助WK 6500B精密阻抗分析仪及自行搭建的高激励电压电阻抗测试系统(high excitation voltage electrical impedance measurement system,简称HEVEIMS),在0.01～20 V之间8种不同激励电压下,对尺寸为1250 mm×100 mm×3 mm铝梁结构上距离PZT传感器1 000 mm的直径为1.2,2.5和3.5 mm的通孔损伤进行了检测.研究结果表明,激励电压与检测灵敏度之间的关系是非单调的.在1～10 V范围内,提高激励电压能够显著增大EMI方法的检测灵敏度.高激励电压下PZT电阻抗信号中非线性成分增多是导致EMI方法检测灵敏度升高的主要原因.研究结果不但为EMI检测中激励电压的选取提供了参考,也为明确激励电压与检测灵敏度之间的相关关系提供了数据支持.     

GC-MS/SIM法测定盐酸鲁拉西酮片中甲磺酸酯类物质残留量

建立了气相色谱-质谱/选择离子监测法(GC-MS/SIM),检测盐酸鲁拉西酮片中甲磺酸酯类物质残留量。使用DB-624毛细管色谱柱(30m×0.32mm×1.8μm)实现了甲磺酸酯的分离,对提取溶剂、起始柱温、分流比等条件参数进行了优化。在选择离子监测模式(SIM)下,选取适宜的特征离子,进行定性定量分析。结果表明,目标物在0.01~0.40mg/L范围内线性关系均良好,线性相关系数(R2)均大于0.999;检出限、定量限均分别为0.003mg/L、0.01mg/L;在0.16、0.20、0.24mg/L三个加标浓度下,平均回收率为88.43%~104.15%,相对标准偏差为0.97%~1.82%。该方法精密度良好,操作简便快速、准确可靠、灵敏度高,适用于盐酸鲁拉西酮片中甲磺酸甲酯、甲磺酸乙酯和甲磺酸异丙酯残留的同时检测。