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。

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。

基于谐波注入法的差分式非接触电压测量

当前基于电容耦合的传感器尚无有效、便捷的耦合电容动态校准方法,影响测量精度。因此,提出了基于谐波注入的差分式非接触电压测量方法,首先,利用感应探头与跨阻运算放大器将基频信号引入测量系统;其次,通过屏蔽罩,减小外界杂散电容变化带来的干扰,改进探头并引入差分式电路结构,消除运放输入电容的影响;再次,对测量电路注入谐波,并利用离散傅里叶变换(discrete Fourier transformation,DFT)实现对响应信号中基波信号与谐波信号的提取,通过计算谐波源与谐波响应信号的比值,求解出耦合电容参数,实现其动态校准;最后,将校准的电容参数代入基波方程,实现基波电压信号的测量。通过仿真结果表明,所提的测量方法可在10 kV的应用场景中满足对变化的耦合电容校正要求,且最大的电压测量误差小于0.4%。

基于变容二极管的直流电压非接触测量方法研究

为解决接触式测量技术对原电路的侵入性和安全性问题,根据变容二极管PN结反向偏压下的电容特性,提出了一种基于变容二极管的非接触式直流电压测量方法。该方法通过电场耦合效应感应待测直流电压,通过正弦信号激励和相关测量技术实现变容二极管的电容测量。利用LTspice软件对设计的测量电路进行仿真,并搭建实验测量系统。仿真和实验结果表明:该测量系统可以实现非接触式的直流电压测量,在变容二极管的工作电压范围内,相对测量误差≤2.50%。文中提出的测量方法,摒弃了传统直流电压非接触测量方式中的机械运动部件,具有较好的应用前景。

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。

用于SiC MOSFET开关电压测量的非接触式电场耦合电压传感器

准确测量碳化硅(silicon carbide,SiC)金属–氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)开关电压是评估SiC MOSFET开关特性、计算开关损耗、优化变换器设计的关键。随着SiC MOSFET开关速度、耐压及功率密度的提升,开关电压测量难的问题逐渐凸显,因此对电压传感器的带宽、耐压和侵入性提出了新的要求。该文以SiC MOSFET的开关电压为研究对象,根据目前开关电压的测量需求,提出一种利用电场耦合原理测量开关电压的非接触式电压传感器,并设计混合积分电路对传感器输出信号进行电压重构。在此基础上,通过仿真和计算着重分析电场耦合电压传感器的结构和电路参数的设计依据。传感器带宽范围为5Hz~260MHz,量程为-1000~+1000V,输入电容约为0.73pF,最后利用双脉冲测试,将其与商用示波器探头的测量结果进行对比,验证电场耦合电压传感器的准确性。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

基于阻抗变换的非接触电压测量自校准方法

电容耦合式非接触电压测量在实际测量中,探头-导线之间的耦合电容受导线线径、绝缘材质、相对位置偏差的影响,造成分压关系难以确定从而无法准确重构电压。本文提出一种基于阻抗变换的非接触电压测量自校准方法,以实现在实际测量中传感器增益的自标定。首先介绍电容耦合电压测量的基本原理,从中凝练存在的问题并提出基于阻抗变换的自校准方法,随后通过仿真对系统参数进行校准精度影响分析并给出参数选取原则。在此基础上,开发传感器探头及电路拓扑。最后进行传感器样机精度测试、抗干扰能力测试、场景适应性测试,精度测试显示电压幅值最大相对误差为0.59%,相位相对误差为0.76%,抗干扰能力测试表明同轴探头对周围耦合电场具有良好的屏蔽作用。场景适应性测试显示在进行不同类型线路的测试中,最大相对误差为1.24%。

非接触电容耦合式信号传输方法

为解决旋转运动机构中导电滑环、集流器等接触式电信号传输机构的磨损、信号漂移及可靠性低等问题,提出一种利用电容耦合的非接触信号传输新方法.设计出信号传输结构,分析了其分布参数及等效电路,对信号传输环进行建模仿真,并对参数进行优化.设计出相应的数据收发电路,建立了原型系统并进行了测试.实测的数据传输速率最高可达到400kbit/s,实现了运动部件间的数据实时透明传输,并消除了接触和摩擦,通过扩展可进行多路信号传输.该方法可应用于国防军事、风力发电、医疗等领域取代传统的接触式导电滑环信号传输方法.

一种基于多导体静电耦合原理的非接触式过电压测量方法

为了能够安全和方便地测量电网过电压,本文提出一种基于多导体静电耦合原理的非接触式电网过电压测量新方法。介绍了非接触测量电压的理论基础,建立了并联小电容后非接触过电压测量传感方法器的新数学模型。通过测量感应线非接触传感器的感应的电压信号,再根据数学模型中转移矩阵计算推算出母线实际的电压值。采用ATP软件对三相非接触电压传感器进行稳态和暂态过程的仿真,在国家电网公司电力科学研究院电力工业电气设备质量检验测试中心搭建了工频过电压试验平台和雷电过电压试验平台,并进行了第三方试验。仿真和第三方试验结果均表明通过采用该非接触式电网过电压测量方法可以有效地测量出电网过电压。该方法还具有成本低廉、结构简单、安全性高、方便移动和无电磁饱和问题影响等优点。

基于电容耦合的非接触电能传输系统模型研究

电容耦合的非接触电能传输(CPT)技术是基于高频电场耦合来实现的,与现有的电感耦合非接触电能传输(IPT)技术相比,CPT技术克服了磁场能量不能在金属屏蔽环境里进行传输的缺点,还可以减小能量损耗及电磁干扰(EMI)。本文分析了CPT系统的工作原理与等效电路模型。由于CPT系统包含电力电子开关和谐振网络,其时域微分方程模型呈现高阶非线性,本文给出了系统的广义状态空间平均模型(GSSA),将系统的时域非线性模型转换成为频域线性状态空间模型,并依据该模型对CPT系统进行了稳态和暂态动力学行为仿真,分析了电路参数变化对系统传输效率的影响。最后本文通过实验验证了模型及仿真结果。

基于电容耦合的非接触式心电技术的实验研究

目的 :研究一种非接触式心电监测方法,使电极不需要与人体直接接触就可以稳定地获取心电信号。方法 :选取导电性能良好的导电纤维为材料制作电极,利用身体和电极平板相互靠近形成的电容将心电耦合到导电纤维上,通过前置放大、降噪、滤波、后级放大等处理后得到心电信号。结果:使用该系统对志愿者进行测试,能清楚地看到R波和T波,而且整体波形与心电图一致。结论:利用电容耦合原理可以非接触地获得心电信号,且对皮肤无损伤,适用于不方便在体表粘贴电极的患者。