Urea-SCR系统NO_x传感器的NH_3交叉感应研究

针对氨选择性催化还原(Urea-SCR)系统中NOx传感器对NH3产生的交叉感应现象,通过原理分析和试验观察,研究了排气温度对这种交叉感应特性的影响,建立了与排气温度有关的NOx传感器模型,结合SCR催化器模型,提出了一种运用扩展卡尔曼滤波预测催化器下游实际NOx体积分数的方法.仿真结果与试验结果对比表明,这种基于扩展卡尔曼滤波的方法能够显著提高NOx传感器读数的准确性,为NOx传感器满足Urea-SCR系统控制和车载诊断的要求提供了一种解决方案.

基于模型的柴油机Urea-SCR系统闭环控制策略仿真

针对某型柴油机的尿素选择性催化还原(Urea-SCR)系统,在相关SCR化学反应特性试验的基础上,考虑到NH_3泄漏引起的NO_x传感器交叉敏感问题,采用Matlab/Simulink建立了基于模型的SCR闭环控制策略,主要包括动态床温估算模型、起喷温度控制模型、基于NO_x传感器的原机NO_x排放估算模型、空速计算子模型、目标转化效率修正模型、尿素水溶液换算子模型、NH_3泄漏峰值修正以及储氨修正模型等.在此基础上搭建了基于Simulink和GT-Power的耦合仿真平台,并对SCR控制策略进行模型验证.结果表明:柴油机最终NO_x排放为1.92,g/(k W·h),NH_3泄漏的平均体积分数值为9.26×10^(-6),能达到国Ⅴ排放标准.

酶电极法测定发酵酒中尿素的含量

为实现准确、快速检测发酵酒中尿素含量,本文以明胶和壳聚糖为包埋材料,透析膜为载体,戊二醛为交联剂,用包埋交联吸附相结合的方法制作了固定化脲酶膜,结合铵离子选择性电极实现了尿素含量的快速测定,研究了脲酶固定化的条件和尿素传感器的响应性能,并应用于实际样品的测定。实验表明:脲酶固定化最适戊二醛浓度为0.05%,最适交联时间为1.5h;尿素传感器最佳使用环境为温度40℃,最适溶液pH值5.0,线性范围为2～50 mg/L,最低检测限为0.5 mg/L,线性良好(R2>0.999),重复性好(RSD=1.45%),可靠性较高。此方法每片脲酶膜可进行多次测量,且可更换,降低了测量成本,可用于实现酸性环境下发酵酒中尿素含量的快速检测,为控制发酵酒的营养、质量及食用安全提供技术支持。

增强型场效应管NH_4^+敏尿素传感器的实验研究

目的 结合平面半导体技术及生物化学原理 ,制作NH+ 4 敏感的尿素传感器 ,并对其检测性能进行评价。方法 采用平面半导体技术制作ISFET ,在栅上固化脲酶得到NH+ 4 敏尿素传感器 ,并在ISFET自身稳定性、传感器响应时间、检测范围及保存时间几个方面对该传感器进行评价。结果 ISFET自身性能较稳定 ,传感器响应时间 <6 0s,尿素检测范围为 1 0～ 1 0 0 0mg/L ,保存7d内该传感器检测性能较稳定。结论 NH+ 4

基于Fe_3O_4纳米颗粒修饰膜固定尿素酶与谷脱氢酶的尿素传感器

将Fe3O4纳米粒子吸附于涂有壳聚糖（CH）膜的铟锡氧化物导电玻璃（ITO）上,获得Fe3O4纳米粒子-壳聚糖膜修饰电极,再将脲酶（Ur）和谷氨酸脱氢酶（GLDH）通过静电吸附固定在复合物膜上制备了尿素传感器。运用红外光谱、电子显微镜对传感膜的结构进行了表征;以制备的双酶电极为工作电极,采用微分脉冲伏安法研究了酶电极对尿素的响应,结果表明Ur-GLDH/CH-Fe3O4/ITO生物电极的峰电流对尿素非常敏感,尿素的质量浓度与峰电流分别在5-40 mg/L和60-100 mg/L范围内呈线性相关,检出限为0.5 mg/L。固定酶的米氏常数Km为0.56 mmol/L,该值较小,表明混合酶（Ur-GLDH）和尿素具有较好的亲和性。在CH-Fe3O4膜中,Fe3O4纳米粒子的引入增加了壳聚糖膜的表面积,增强了电极的电子传递;CH具有生物相容性,有利于保持生物酶活性。

涂敷脲醛树脂的石英晶体微天平湿度传感器

在碱性条件下预先合成脲醛树脂单体,然后在酸性条件下于石英晶体的电极上原位合成脲醛树脂高分子薄膜,制备了石英晶体微天平湿度传感器。同时考察敏感膜厚度对检测灵敏度的影响以及传感器的响应特性、重复性和稳定性。试验结果表明:涂敷脲醛树脂薄膜的传感器频率随测试的相对湿度变化明显,传感器具有良好的重复性和稳定性。制作的湿度传感器可应用于实际的生产、生活中。

吸附尿素的多孔硅结构电性质研究

电阻率为15～20Ωcmn型单晶硅在氢氟酸-乙醇溶液中通过光电化学阳极氧化刻蚀后,再经过光氧化处理得到稳定化的多孔硅(porous silicon,PS).在PS结构基础上通过真空蒸镀金属铝(Al)层形成Al/PS/Si/Al纵向结构和PS两端镀铝的Al-PS-Al横向结构.利用多孔硅高比表面积对不同浓度尿素进行吸附后,得到Al/PS-urea/Si/AlorAl-PS-urea-Al结构.研究了上述两种结构的电流电压的半对数关系,结果表明lgI～V曲线与被吸附尿素的含量呈递减关系,浸泡PS的尿素溶液浓度在1μg.ml-1～1mg.ml-1范围内呈线性递减关系.基于这两种结构的多孔硅器件有望实现对尿素的传感.

尿素传感器的研制

用脲酶预反应器与铵离子选择性光极结合成功地制作了尿素传感器 ,研究了尿素传感器的响应性能 ,并应用于实际样品的测定 ,98.5 %～ 10 1.

氢离子敏场效应管型尿素传感器及其应用

在H^+-IS FET(离子敏场效应晶体管)的二个栅极表面分别复盖一层戊二醛交联的牛血清清蛋白-脲酶膜及牛血清清蛋白膜即制成差分式尿素-酶FET传感器。该传感器的响应时间小于1min。尿素浓度为1.0—8.0mg/dL时,响应值与尿素浓度对数值呈线性关系,线性相关系数为0.997,响应灵敏度为50mV/dec.(mg/dL)。尿素浓度为0.1—1.0mg/dL时,响应值与尿素浓度呈线性关系,线性相关系数为0.998,响应灵敏度为12—15mV/mg/dL。该传感器对100mg/dL尿素溶液的20次响应的标准偏差及变异系数分别为1.39mV和1.44%。用该尿素-酶FET测定血清样品中的BUN(血中尿素氮)值时,与酶法相比较,两者之间的相关系数为0.9912。该传感器在1个半月内累计使用250次后,响应灵敏度下降约10%。

基于羟苯基苯并咪唑的Zn^(2+)比率荧光探针

通过羰基将两分子2-(4-氨基-2-羟苯基)苯并咪唑(4-AHBI)连接,合成了结构高度对称的新化合物N,N′-二-[3-羟基-4-(2-苯并咪唑)苯基]脲(C27H20N6O3,1),测试了不同溶剂条件下1的紫外吸收和荧光发射光谱,研究了1对Zn2+的选择性识别作用。结果表明,随着溶剂极性的增大,1的紫外吸收峰发生蓝移,激发态分子内质子转移(ESIPT)荧光发射峰明显增强。与4-AHBI相比,1在乙腈溶液中的紫外吸收强度增强约3.5倍,最大吸收峰红移8 nm,荧光发射增强8倍多。1在乙腈溶液中的Zn2+荧光响应行为表明1与Zn2+的结合将导致1在445 nm处的荧光强度不断降低,而在395 nm处出现的新峰的荧光强度不断增强,具有比率荧光探针的特点,而且检测范围较宽,可达1×10-6-1×10-2 mol.L-1。

金标试纸条的尿素酶快速定量检测仪研制

研制了一种基于CMOS传感器的胶体金免疫层析试纸条的尿素酶定量检测系统。该系统由硬件和软件两部分组成,硬件部分利用CMOS传感器和条码扫描仪来获取检测图像和病人的个人信息。软件部分除了实现免疫层析试纸条光信号的分析和诊断还实现病人信息采集和建立病人信息数据库等关键功能。该软件采用了k-means聚类算法,实现采集图像的精准分析。通过检测200例尿素酶样品试纸条,验证了设备的稳定性和准确性。该系统体积小、便携性强且具有优秀的续航能力,可用于长时间的临床、野外和社区体检。

酶联电极法测定牛奶中尿素的研究

为便于对牛奶掺假现象进行经常性的卫生监测，作者采用从黄豆粉中提取的脲酶液与氨气敏电极相结合的酶联电极法测定牛奶中尿素含量并获满意结果。该方法的线性范围为２．１～２．１×１０３μｇ尿素／ｍｌ，检出限为２μｇ／ｍｌ，回收率范围为９５．３％～１０１．０％，相对标准偏差为１．５％～３．９％，与二乙酰一肟－硫代氨基脲比色法测定结果比较，差异无显著性。测得市售牛奶的尿素含量为１５２．２～２８８．５μｇ／ｍｌ，与文献报道值一致。该方法不使用有毒试剂，仪器设备低廉，操作简便快速，结果准确可靠，可不经分离直接测定牛奶中的尿素含量，值得推广使用。

植物根尖分生组织传感器的构建及其对尿素传感动力学研究

为探寻植物根尖组织对尿素的传感能力和两者相互作用的动力学规律。以海藻酸钠—淀粉凝胶作固定剂,将玉米、辣椒、花椰菜和黄瓜的根尖分生组织固定到2片核微孔膜之间,制成“三明治”式尿素传感膜,然后将其固定并密封到玻碳电极上,制成植物根尖分生组织传感器。通过电化学工作站和时间—电流曲线法测定尿素与玉米、辣椒、花椰菜和黄瓜的根分生组织传感器互作所产生电化学信号的变化。与对照组相比,4种植物根尖分生组织传感器对不同浓度的尿素均呈现明显的函数关系。根分生组织传感器对不同浓度的尿素传感动力学测定结果表明:玉米、辣椒、花椰菜和黄瓜分别在10^-8~10^-4、10^-16~10^-6、10^-19~10^-10和10^-20~10^-10 mol·L^-1的尿素范围内呈现类似于酶和底物响应的酶促反应特征(联动变构效应)。进一步分析显示:玉米、辣椒、花椰菜、黄瓜和尿素的联动变构常数Ka(类似于酶—底催化动力学的米氏常数Km)分别为:7.1970×10^-9、4.5370×10^-16、9.9085×10^-20和6.4628×10^-21 mol·L^-1,表明玉米对尿素的传感能力至少比其他3种植物差7个数量级以上。在以尿素为唯一外源氮营养的条件下培养玉米和辣椒,实验结果证明,在低于玉米传感尿素能力下限(1×10-10 mol·L^-1)时,玉米10~15 d枯黄死亡,而辣椒可以正常生长。证明联动变构常数Ka反映了植物根尖分生组织对尿素的真实传感能力,而且玉米对尿素的传感存在某种程度上的缺陷。

基于OBD Ⅱ尿素罐液位传感器故障诊断策略研究

以满足国Ⅴ排放标准的带有选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)的高压共轨柴油机电控系统为对象,研究故障诊断系统的传感器故障诊断策略。针对尿素罐液位传感器进行故障分析,采用MATLAB/Simulink软件建立故障诊断策略模型,对模型进行模拟仿真并在仿真测试平台上进行故障诊断策略模型的理论验证。研究结果表明:采用该策略能够有效实现尿素罐液位传感器的故障诊断。

尿素对土壤水分传感器测量精度的影响

土壤水分的精准测量对节水灌溉、墒情监测、水肥一体化等领域具有重要意义,土壤氮含量会影响水分传感器的测量。为了消除这种影响,设计了不同尿素质量对不同水分含量土壤样本的监测实验,采用高灵敏度水分传感器并对尿素干扰下的输出电压进行监测,通过称重法监测土壤样本的含水率,使用LCR电桥测试仪监测土壤样本的电容和电阻。为了研究氮含量影响水分测量的机理,根据实验数据建立了三元三次多项式、BP神经网络、深度学习3种预测模型,并对预测结果进行误差分析。结果表明,相同土壤含水率条件下,尿素质量与土壤水分传感器输出值呈周期性的振荡关系。3种预测模型的平均绝对误差分别为0.77%、0.64%、0.75%,BP神经网络模型有98%误差集中在0~2%区间,误差峰值仅为2.07%,确立BP神经网络模型为最佳抗尿素干扰水分预测模型。

谷氨酸棒状杆菌尿素传感器的研究

基于腺酶催化尿素分解产生氨，以氨气敏电极为基础电极，用含脲酶丰富的谷氨酸棒状杆菌研制成测定尿素的微生物传感器。在３０℃、ｐＨ８．０、０．１ｍｏｌ／Ｌ磷酸盐缓冲液中，该传感器的线性范围为１．１×１０￣（－４）～１．４×１０￣（－２）ｍｏｌ／Ｌ，斜率为５１．２ｍＶ／ｄｅｃａｄｅ，检测下限为１．０×１０￣（－５）ｍｏｌ／Ｌ，寿命可达４５ｄ．考察了传感器响应初速和底物浓度之间的关系，测定了微生物膜中脲酶的表观米氏常数Ｋ＿ｍ及最大响应初速ｖ＿ｍ．

基于NO_(x)传感器偏差的SCR自适应功能研究

选择性催化还原(SCR)尿素喷射控制和SCR自适应修正都依赖于氮氧化物(NO_(x))传感器的测量精度,如果NO_(x)传感器测量发生偏差,就会导致尿素喷射量出现偏差,进而影响NO_(x)排放。将5组不同偏差的NO_(x)传感器进行组合,测量并分析NO_(x)传感器偏差对NO_(x)排放及SCR自适应后尿素喷射的影响。结果表明,当后处理器上下游NO_(x)传感器都是高精度传感器时,SCR自适应不修正尿素喷射;当后处理器上下游NO_(x)传感器均为上偏差或者下偏差的NO_(x)传感器时,SCR自适应可以将尿素喷射偏差减小;当后处理器上下游NO_(x)传感器分别为上偏差和下偏差传感器或者下偏差和上偏差传感器时,SCR自适应将尿素喷射量偏差往上游NO_(x)传感器偏差的相反方向进行修正,从而减小尿素喷射偏差。

Surface acoustic wave sensor system applied to the kinetic study of urease in plant seeds

A new type of the surface acoustic wave (SAW) sensor system was delivered. Urease from several kinds of plant seeds was extracted with different extracting solvents. The urease activity, Michaelis constant and other kinetic parameters were estimated for the first time by means of the new device-SAW sensor system. Some factors such as pH, temperature, activators and inhibitors are also discussed. The method can be applied to the determination of urea content in human urine and the experimental results consist with those reported.

某平台化尿素喷射系统开发

文章针对某平台化设计国Ⅵ-b阶段重卡项目,设计一款通用型尿素喷射系统,自主开发异型尿素箱及尿素品质传感器,匹配一套电控阀计量喷射系统(尿素泵及喷嘴),并通过试验验证其稳定性及可靠性。

某款双滤芯尿素液位传感器的设计

随着排放要求的日益严峻,重型卡车柴油发动机普遍寻求近乎极限的排放标准。为应对严格的排放标准,EGR+DOC+DPF+SCR+ASC的后处理方式成为国内绝大多数主机厂选择的最终方案。文章将着重分析和探讨目前国内某款国Ⅵ重型卡车柴油发动机SCR尿素供给系统中,为精细过滤尿素溶液所设计的双滤芯结构液位传感器在设计和布置过程中的创新应用。