基于ARM9的便携式电容耦合非接触电导检测器

研制了一种应用于微流控芯片的便携式电容耦合非接触电导检测器。此检测器在ARM9嵌入式平台上开发,所有功能由ARM9微处理器控制完成。检测器的硬件部分主要包括信号激励、信号调理、信号采集处理及显示单元;软件部分主要包括操作系统、驱动程序和应用程序。检测器的激励信号频率范围为0～2 MHz;电压范围为0～20 Vpp(峰峰值);检测器的外形尺寸为130 mm×102 mm×35 mm。利用此检测器测试了一种三层结构微流控芯片的检测灵敏度。该芯片由聚甲基丙烯酸甲酯电极片(包含铜检测电极)、厚度为16μm的聚二甲基硅氧烷(PDMS)绝缘层和PDMS沟道片(包含微沟道)组成。溶液在蠕动泵的驱动下,从芯片的尖端进入微沟道,并在电极处得到检测。本研究对检测器的激励频率和电压进行了优化。在优化的激励频率(50 kHz)和电压(20 Vpp)下,得到的KCl检出限为9.1μmol/L。

非侵入式电压测量双平板电容传感器设计

传统的单电极电容探头测量误差较大、测量精度易受温度、湿度等环境因素的影响,而非侵入式电压测量传感器可用于检测输电线和电力设备中的电压,且无需与带电导体或设备直接接触。因此,本文提出了一种基于电容耦合的双电容非接触式电压测量方法。设计并制造了测量系统。在实验室设施中进行了测试。实验结果表明:所研制的传感器具有良好的精度和线性度。其在工频下的比值误差在±1.7%以内。此外,它还具有成本低、小型化、外形灵活、分压比易于调整等优点。

基于电容耦合原理的非接触式家用电压测量装置研究

为实现家用电压的非接触测量,进一步降低配电网的安全风险,设计了一种非接触式的家用电压测量装置。装置基于电容耦合原理,在电缆外包裹铜皮形成圆柱形电容器,选择合适参数输入阻抗,设计合理的信号采集及硬件调理电路,结合单片机控制模块,实现了家用电压的非接触测量与实时显示。结果表明,装置灵敏度高、测量稳定精确,且结构简单、成本低廉,满足家用电压的非接触测量要求,为未来家用电表的新形态提供了一种新的思路。

常规离子色谱系统-电容耦合非接触式电导检测器的构建

通过考察电极长度及电极间距、检测管管径及材质、激励信号频率、电压和波形等参数对信噪比的影响,研制了一种适用于常规型离子色谱系统的电容耦合非接触式电导检测器(C^4D)。在抑制模式下,该检测器对常见无机阴离子(F^-、Cl^-、NO_2^-、Br^-、NO_3^-和SO_4^(2-))的检出限(信噪比=3)为0.02~0.08μmol/L;峰面积的相对标准偏差<1.8%(n=6);在0.1~10μm o l/L范围内上述6种无机阴离子线性关系良好,相关系数(R^2)>0.999。自制C4D的主要性能参数与商品化接触式电导检测器相当。该检测器具有结构简单、成本低廉、无电极污染等优点,有利于拓展离子色谱的应用范围。

几种无机阳离子的毛细管电泳电容耦合非接触电导分离检测

研制出电容耦合非接触电导检测器,检测器使用两个5mm长的管状电极套在分离毛细管的外面,电极相距2mm并与函数信号发生器连接。对影响检测器检测限和线性范围的激发频率、峰峰电压(Vp p)等因素进行了考察,结果发现频率为25～35kHz、Vp p在30V时检测器有最佳的信号噪声比;以2 N 吗啡啉乙磺酸(MES) 组氨酸(His)为缓冲体系,用自制的检测器对Li+,Na+,K+,Mg2+,Ca2+和Ba2+等几种常见的无机离子进行了毛细管电泳分离检测,优化了缓冲溶液的pH值、浓度和分离电压等条件,当缓冲液中MES与His的浓度均为10mmol/L、pH值为5 0和分离电压为10kV时,体系有最好的分离效果;在最佳的分离检测条件下,6种离子的检测限依次为:16,13,5,10,10和8μmol/L,响应线性范围为10-6～10-3mol/L,相关系数大于0 999。

毛细管电泳及芯片毛细管电泳的电容耦合非接触电导检测

综述了毛细管电泳(CE)及芯片毛细管电泳(MCE)的电容耦合非接触电导检测(Capacitively Coupled Contactless Conductivity detection,C4D)的研究状况;并分别对其装置、检测的影响因素及其应用进行了评述。引用文献81篇。

毛细管电泳-电容耦合非接触电导检测方法

介绍了电容耦合非接触电导检测(C4D)的检测原理及其最新的研究进展,引用文献 50篇。C4D是近几年发展起来的一种用于毛细管电泳和微流控芯片电泳的新检测技术。C4D检测器的原理清楚,结构简单,易于微型化、集成化,不污染检测电极,因而很有应用价值。

电容耦合非接触电导检测器的研制

利用电容耦合的原理,将环形电极直接包在石英毛细管外壁,研制成一种电容耦合非接触电导检测(C^4D)。采用毛细管电泳技术评价了该检测器,对碱金属、碱土金属的浓度检测限为5×10^(-7)～5×10^(-6)mol/L,响应值在10^(-6)～10^(-3)mol/L的线性相关系数R>0.999。该检测器结构简单,彻底克服了电化学检测器电极易污染的缺点。

一种新型非接触式电压测量装置研究

为消除配电网中非接触式电压测量面临的耦合电容导致的误差影响,本文设计了一种新型电压测量装置。装置专门设计了导电海绵材质的电压测量探头,确保与导线紧密贴合,建立稳定的耦合电容环境,为精准测量奠定了基础。通过建立串联电容模型,运用单片机程序控制电容分压电路的自动优化切换,将2次测量的电压数值带入模型进行计算,有效消除了耦合电容变量变动带来的影响。北侧电压信号经由高阻放大器、滤波器和移相器进行信号调理,最终传输至精密计量芯片,不仅增强了信号质量,还实现了数据的即时显示,提升了用户体验。样机测试验证了该装置的出色性能,测量误差低至0.5%以下,能够满足现场校验对高精度的要求;该新型非接触式电压测量装置操作便捷和实用性强,为配电网的电压和功率监测提供了强有力的技术支持。

高效液相色谱电容耦合非接触电导检测器的研制及在药物分析中的应用

研制了一种用于高效液相色谱的电容耦合非接触电导检测器。此检测器由信号发生器、两个管状电极、接收放大器等组成。其与液相色谱的连接只需将分离柱后原有的连接管穿过检测盒的两个管状电极,简单方便,易于与其它检测器联用。对影响仪器性能的因素进行了考察。当激发频率70 k Hz、激发电压60 V、电极长度10 mm、电极间距1.5 mm时性能最优。将此检测器应用于中药鸦胆子油软胶囊的分析,在等度洗脱的条件下分离测定了鸦胆子油中的油酸和亚油酸,线性范围为5~1000μg/m L,检出限分别为2.5和1.0μg/m L,平均回收率在98.1%~101.3%之间。本方法简单、无需复杂衍生化过程、成本低、灵敏、准确,适用于荷电和极性成分的检测。

基于电容耦合式电极的非接触式ECG采集方法研究

目前心电图(ECG)采集主要使用湿式Ag/AgCl电极,这种电极需要与皮肤紧密贴合以获取高质量的信号,然而导电胶硬化,电极可能对皮肤造成刺激或损伤以及使用过程中的不适感使得Ag/AgCl电极不适合用于长期ECG监测。提出了一种搭载交流自举缓冲电路的电容耦合式PCB电极,具有约100 GΩ的超高输入阻抗。实验测试结果表明,该PCB电极可以隔着多层绝缘介质对不同频率的信号保持较高的耦合率,实际的输入阻抗为87.26 GΩ,与Ag/AgCl电极的同步采集结果相似度高达91%以上。最后就导联位置,耦合介质参数和被试者运动状态等因素对非接触式ECG采集效果的影响进行实验研究。结果表明,提出的非接触ECG采集方法可以在多种情况下有效采集ECG信号的主要成分和心跳节律。

基于电泳滴定和电容耦合非接触电导检测测定人源血清总蛋白

血清总蛋白含量检测与人体健康监测和疾病诊断密切相关,本文基于电泳滴定(ET)技术结合电容耦合非接触电导检测(C4D)技术实时捕获ET过程中通道内物质的电导率变化,在不依赖指示剂和光学检测设备的情况下,定量检测人源血清总蛋白含量,ET-C4D检测总耗时约300 s。本文以人源血清白蛋白(HSA)标准品作为模式蛋白,与聚丙烯酰胺凝胶(PAG)母液、核黄素等混合后,在紫外灯光下照射10 min聚合形成凝胶,进行ET实验,耦合在ET管道外壁的非接触式电导检测电极捕捉通道内物质在电泳过程中的电导率信号,经检测模块和数据采集卡处理后送入计算机,由开发的分析测试软件根据电导率信号进行定量分析,结果表明:线性范围为0.25~3.00 g/L,线性拟合度(R2)在0.98以上,检出限(LOD)为0.01 g/L,相对标准偏差为1.90%,0.50 g/L的HSA标准品的测试值与实际值的相对误差低于7.20%,表明该检测系统具备较好的检测稳定性和灵敏度。最后,针对人源实际血样中的血清总蛋白含量进行检测,建立了相应的总蛋白标准曲线,然后选取4位志愿者的血清样本进行ET-C4D检测,并将ET-C4D检测结果与双缩脲法的检测结果进行了比对,两种方法检测结果的相对误差在4.43%以内,进一步证明了该检测系统的准确性与可用性,以及该检测系统在临床即时检测(POCT)领域的潜在应用价值和生化分析价值。

配网线径自适应的非接触电压测量研究

由于10 kV配网架空线路截面积种类众多,当非接触电压装置测量不同线径电压时,会引起线路-电极间耦合电容时变,造成分压比难以确定,无法准确反演线路电压。对此,本文在外铜极不接地的工况下,提出基于电容切换阵列的双探头耦合电容自校准方法,通过在双探头内、外铜极间投切电容消除线径变化对测量结果的影响。其次,推导各测量电压敏感度公式,量化测量误差对反演线路电压的影响,确定探头参数后实现配网线径自适应测量。最后,设计模拟电路并搭建实验平台,完成传感器参数校准以及不同线径自适应测试。实验结果表明:在10 kV配网架空线路截面积从70 mm^(2)变化到150 mm^(2)时,该传感器反演的线路电压与真实线路电压的最大相对误差为2.685%,满足电子式电压互感器标准,进而验证此方法的有效性。

非接触式地表水电导率检测系统

将电容耦合非接触电导检测技术应用于地表水电导率检测,研制了非接触式地表水电导率测量传感器,建立了一种新型非接触式检测系统。利用有限元仿真的方法建立了传感器的仿真模型,对传感器结构参数的优化进行了研究,并分析了该系统的抗杂质干扰能力。系统测试结果表明,将该检测系统应用于地表水电导率检测是可行的。该系统具有传感器结构简单、电极非接触和抗杂质干扰能力强等特点,可以满足地表水电导率野外长期在线实时检测的要求。

新型非接触式电参数测量方法的研究与实现

为了更好地适应电力发展的需要,设计了一种非接触式电压电流一体化测量传感器,其结构创新之一是基于PCB印制电路板,降低了对传感器的绝缘要求;其次,采用电压、电流测量集成,增加传感器测量功能。该传感器运用电容耦合原理与电磁感应原理实现对待测线路的电压与电流的测量,使用Maxwell搭建了传感器结构的仿真模型,对其结构进行了优化并设计了后续的信号处理电路,实现了非接触式电压电流波形采集、监控与分析。

一种新型非接触式电能表校验装置研究

为应对电能表现场校验中遇到的导线密集、空间受限等难题,设计了一种新型的非接触式校验装置。该装置集电压与电流采集于一身,被测导线的电压采用非接触式测量,电压信号经由精密放大、有源滤波及相位补偿处理后,与电流信号接入至高性能的HLW8032电能计量集成电路,实现高效数据处理。在设计上,电压测量探头创新性地融合了线夹与导电海绵结构,紧密贴合导线,确保了良好的耦合电容稳定性,通过外置电容的智能调控,有效消除了耦合电容变量对测量的干扰。小开口U型电流钳,专为狭小空间优化设计,大大提升了电流采样的便捷性和灵活性。单片机控制系统负责实时采集并处理电压、电流及功率数据,确保测量结果的即时显示,增强了装置的智能化操作体验。样机测试验证了该非接触式电能表校验装置能够提高现场校验的安全性和操作便利性,测量误差小于1.5%,为电能计量的现场校验工作提供了高效、可靠的现代化工具。

非接触式电压相量测量算法

同步相量测量技术为电网动态安全监测提供了数据基础,非接触式电压传感技术具备安全、便捷、成本低的优势,有利于测量装置实现海量布点。现有非接触式电测量的缺陷在于复杂电压经探头传变后二次侧输出电压发生畸变,难以还原一次侧电压相量。为解决电压畸变问题,文中提出了一种对带内信号分频计算的相量测量算法。首先对探头输出电压进行预处理,滤除带外信号与噪声,随后采用矩阵束法计算带内信号频率,以此构建信号模型进行时域拟合求解带内信号相量,最后将带内信号相量还原至一次侧后合成得到综合相量。仿真结果表明,所提方法能够利用探头二次侧输出电压采样值计算一次侧电压相量。实验数据显示所提方法的幅值测量误差小于4.5%,相位误差小于1°,频率误差小于0.04 Hz,频率变化率误差小于4 Hz/s。

基于磁声电耦合的电导率测量实验系统

为了验证磁声电非接触式电导率成像检测方法,研制了一种基于电磁场和声场耦合效应的非接触式电导率测量实验系统。论述了电磁场和超声波耦合的基本原理,设计并实现了非接触式电导率测量实验系统。针对激励脉冲干扰强、信号微弱的特点,研制了微弱电磁信号检测系统和屏蔽式电磁检测实验平台,同时还研制了高压、窄脉冲超声激励源。将8种不同浓度氯化钠溶液制成不同电导率的明胶仿体,利用上述自制实验平台对其进行了磁-声-电非接触式电导率测量实验,测量结果与标定电导率基本吻合。利用磁声电效应对低电导率仿体进行了非接触式测量实验,验证了其在生物组织非接触式电导率测量方面的有效性。

新型毛细管电泳非接触电导检测器的设计

基于电容耦合设计了一种集激励信号发生器、检测池和检测电路于一体的新型毛细管电泳非接触电导检测器,介绍了检测器原理、检测池结构以及电路组成。用常见阴离子混合物(C l-,NO2-,NO3-,SO42-和H2PO4-)对该检测器的性能进行了测试。结果表明:基于3倍基线噪音,检出限除H2PO4-为250μg/L外,其他离子均为10μg/L。峰高的相对标准偏差均小于5%(n=10)。该检测器操作方便、结构简单,具有较高的灵敏度,其分析性能优于多参数传感器。

基于小波包的电泳芯片非接触电导检测仿真研究(英文)

由于毛细管电泳芯片电容耦合非接触微电导检测器具有电极不接触溶液,不存在电极的钝化和玷污,不受电泳分离电压影响等优点,被认为是生化分析领域最具发展潜力的一种技术。根据四电极电容耦合非接触电导检测器检测特点,采用小波消噪方法对信号进行滤波处理;依据芯片检测池内仅背景缓冲液与加入待测物质后所呈现的电导率不同致使信号电压会突变的特性,采用小波奇异性检测确定信号变化发生和恢复时刻,从而实现毛细管电泳芯片系统的微电导检测。仿真结果表明,利用小波分析方法能有效地消除噪声,能有效地检测到微电导的波动,并能精确地确定电导率溶液波动的发生、恢复时刻。