基于光电复合传感器的重金属检测算法的研究

基于光寻址电位传感器(Light Addressable Potentiometric Sensor,LAPS)和微电极阵列传感器(Microelectrode Array Sensor,MEA)的复合传感器件,作为无线传感器网络的敏感元件,已应用于水环境痕量重金属的检测中。本文基于该光电复合传感器,分别对LAPS及MEA的测量曲线进行特征提取。首先,针对有限脉冲响应(Finite Impulse Response,FIR)滤波器进行数字滤波后的LAPS I-V扫描曲线,采用线性区识别和求解导数极大值点的算法,得到其线性区的特征值。其次,针对MEA的测量数据,设计了求解金属溶出峰峰高及峰位置的局部极大值法,并与切线识别法进行比较。最后,采用多元线性回归模型对复合传感器的特性进行仿真,将LAPS测得的pH值与MEA的溶出峰峰高进行校准,得到令人满意的效果。

水环境痕量重金属检测的电化学传感器的研究

重金属是一种危险的污染物,往往长期积累在生物体内不可降解,在极其微量的情况下也会对各种生态系统产生不同程度的危害。文中采用汞膜玻碳圆盘电极,研制了一种用于监测水环境痕量重金属浓度的电化学传感器,基于差分脉冲阳极溶出伏安法(differential pulse anode stripping voltammetry,DPASV),实现了锌、镉、铅和铜4种元素的同时测定。结果表明:该传感器用于检测锌、镉、铅和铜的检出限分别为2.0μg/L、1.9μg/L、0.8μg/L和0.7μg/L.与其他重金属检测方法相比,该电化学传感器的特点是可同时快速检测多种重金属元素,传感器体积小,价格低,操作简单,灵敏度高,易于实现现场自动检测分析。

基于光寻址电位传感器的无线节点设计

针对水体重金属污染的监测问题,在光寻址电位传感器的研究基础上,采用无线传感网络技术,设计开发一种用于现场快速检测无线节点.该节点由传感单元、处理单元、通信单元和电源单元4个部分组成.针对无线节点在尺寸和功耗上的特殊要求,处理单元采用了超低功耗的微控制器MSP430FG4619,通信单元采用了体积小、功耗低、集成资源丰富的CC2500作为收发器.实验结果表明,基于铅离子敏感的硫属玻璃光寻址电位传感器的无线节点,在检测含有不同浓度铅离子的水样时,具有良好的响应特性,而且无线通信在短距离内基本稳定,证明设计达到了预期目标.