介体型水质BOD生物电化学传感器研究进展

生物化学需氧量(BOD)是目前国际上用来衡量水质有机物污染的重要指标之一。由于水体中氧的溶解度非常低,以电子媒介体代替溶解氧为电子受体的介体型BOD生物电化学传感器以其快速、准确、稳定等优点得到了较快的发展。论述了介体型水质BOD生物电化学传感器的发展现状及研究动态,重点讨论了介体型水质BOD生物电化学传感器的工作原理、构成及类型,分析了不同类型传感器的优缺点,并对其核心部分-微生物膜的制备方法做了比较详细的介绍。     

直流离子流场发生装置优化设计

直流离子流场发生装置对电场传感器在离子流场环境下的测试标定具有重要作用,传统直流离子流场发生装置体积较大难于满足新型电场传感器研制和便携式现场应用,对此该文研究了一种缩小尺寸直流离子流场发生装置。基于理论计算和有限元仿真对装置尺寸、结构等关键参数进行了优化设计。采用在平行板边缘处等分电位的方法减少了边缘效应影响,有效增大了平行板间均匀电场区域,减小了均匀性误差。实验结果表明,在电晕丝电压7 kV时离子流场内不同位置离子流电流强度的相对平均偏差仅为1.66%,说明缩小尺寸的直流离子流场发生装置能够提供均匀的离子流场环境。     

BOD微生物传感器关键技术及其发展

生化需氧量(BOD)是表征水中有机污染物含量的重要指标,对水质监测和生化过程控制具有重要意义.总结了构成BOD检测系统的各环节,阐述了BOD微生物传感器中微生物选取、固定化以及换能器等关键技术,分析了不同方法的特点,讨论了目前BOD微生物传感器在研究中遇到的主要问题,并对其发展方向进行了展望.     

基于固定化电子媒介体的介体型BOD生物电化学传感器研究

研制一种基于固定化铁氰化钾电子媒介体的介体型生化需氧量(BOD)生物电化学传感器芯片.基于微机电系统(MEMS)工艺制备金圆盘微电极,通过电化学循环伏安法在金圆盘微电极表面制备了聚吡咯和铁氰根离子复合膜,研究了该修饰电极的电化学性质及该固定化媒介体参与微生物降解有机物的电子传递能力.结果表明,固定于聚吡咯中的铁氰根离子作为电子媒介体具有较强的电子传输能力,能够代替溶解氧参与微生物对有机物的降解生化反应,从而实现BOD的快速检测.     

基于旋转谐振结构的单芯片二维电场传感器

提出并研制了一种二维电场检测传感芯片,将四个电场测量微型单元和旋转式驱动微结构集成在3. 5 mm ×3. 5 mm的敏感结构上,实现了单芯片的电场二维测量.介绍了传感器的工作原理、敏感结构的设计,以及基于绝缘体上硅( SOI)工艺的单芯片微型二维电场传感器制备工艺技术.成功研制出传感器原理样机,研究了微型二维电场传感器的标定方法,开发了用于电场二维标定的测试装置,并在室温常压下对传感器进行了二维标定.实验结果表明:该传感器能够有效减小电场的轴间耦合干扰,测量误差优于7. 04%,线性度可达到1. 25%.     

一种基于MEMS芯片的新型地面大气电场传感器

该文基于MEMS电场敏感芯片,研制出了一种新型的地面大气电场传感器,解决了现有场磨式电场仪易磨损、功耗大、故障率高等问题。敏感芯片采用SOIMUMPS加工工艺制备,其芯片面积仅为5.5 mm5.5 mm。该文提出了传感器敏感芯片的弱信号检测方法,设计出了满足环境适应性的传感器整体结构方案,并建立了传感器的灵敏度分析模型。对电场传感器进行测试,测量范围为-50 kV/m~50 kV/m,总不确定度为0.67%,分辨力达到10 V/m,功耗仅为0.62 W。外场试验结果表明,MEMS地面大气电场传感器在晴天和雷暴天的电场探测结果,与Campbell公司场磨式电场仪探测结果都有较好的一致性,说明该传感器能满足预测雷暴要求,实现雷电监测和预警功能。     

基于遗传算法的三维电场传感器解耦标定方法研究

3维电场分量对传感器输出信号的耦合干扰是影响3维电场探测准确性的关键问题。为了减小耦合干扰,实现3维电场的准确测量,该文提出一种基于遗传算法的3维电场传感器解耦标定方法。区别于求逆矩阵运算的传统标定方法,该方法利用遗传算法并行全局搜索的特点,通过设置适应度函数和遗传算子获得最优化解耦标定矩阵,避免了复杂的矩阵求逆计算,减小了计算误差。该文设计了一种可实现传感器与电场矢量成任意夹角的测试标定装置,建立了电场理论值计算模型。对基于矩阵求逆计算和基于遗传算法的两种解耦标定方法进行了对比实验,实验结果表明,基于遗传算法的3维电场传感器解耦标定方法与传统标定方法相比,有效地消除了电场分量对传感器的耦合干扰,提高了标定精度,实现了3维电场的准确测量。     

我国国家标准和行业标准中黄曲霉毒素测定方法综述

黄曲霉毒素广泛存在于自然界中,能够污染多种农作物和食品,对人类的健康造成极其严重的危害。目前,尚无绝对有效的措施避免黄曲霉毒素的污染,因此,制定相应的标准并进一步规范和加强对黄曲霉毒素的检测和监控显得尤为重要。截至到2015年1月,我国现行的针对黄曲霉毒素的国家标准和行业标准共有21个,其中有11个标准在2010~2015年发布实施。本文全面综述了21个标准中采纳的7种测定方法及其特点,其中高效液相色谱法是目前广泛使用的最权威的确证定量测定方法,而免疫层析法则是最简便的快速筛查定性检测方法。在此基础上,本文进一步讨论了标准的制修订现状,并展望了黄曲霉毒素检测技术的发展趋势。      

伸杆对星载电场探测仪的影响研究

通过一定长度的伸杆使电场探头与卫星本体保持一定的距离,可以减小卫星本体鞘层对电场测量的影响。但卫星在运行时伸杆与电场探头之间可能存在电位差,从而为电场测量引入误差。该文利用卫星与等离子体相互作用模拟软件(SPIS)并结合法国DEMETER卫星的伸杆和电场探头模型,模拟了伸杆与探头之间不同电位差对电场探头收集电子流的影响,模拟表明当伸杆电位低于探头电位时,对电场测量影响较小,当伸杆电位高于探头电位时,对电场测量影响较大,且电位差越大,影响越显著。当等离子体浓度增大即德拜长度减小时,伸杆电位形成的鞘层减小,因此伸杆对电场测量的影响比低浓度时有所减小。     

一种闭环自激式驱动的硅微机械电场传感器

该文提出了一种闭环自激式驱动的微型电场传感器方案。利用自动增益控制的原理实现闭环自激驱动,使得微传感器能够始终工作在谐振状态,且振动幅度保持稳定。用matlab-simulink工具对系统进行了仿真,结果表明,当传感器的谐振频率发生0.5%的漂移时,系统可以重新捕捉并锁定到新的谐振频率,和开环驱动方案相比,传感器振幅的衰减度从30%降低到0.1%之内,灵敏度从缩减50%改进到缩减0.1%之内。