發(fā)布時間：2017-11-11 07:06

  本文關(guān)鍵詞：基于磁彈性傳感器的重金屬離子檢測系統(tǒng)

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【摘要】：磁彈性傳感器是一種主要由磁彈性金屬材料薄片,如鐵基非晶合金,構(gòu)成的新型傳感器,它具有檢測靈敏度高、成本低廉、無線測量等諸多優(yōu)點(diǎn),因此受到眾多科研工作者的關(guān)注,在環(huán)境監(jiān)測、食品安全以及生物分子測量等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。首先,本文結(jié)合國內(nèi)外磁彈性傳感器的研究現(xiàn)狀,闡述了磁彈性傳感器的振動方程,得出共振頻率的理論計(jì)算公式;討論了質(zhì)量負(fù)載對傳感器共振頻率的影響,并得出理論計(jì)算公式;通過建立磁彈性傳感器在液體中的理論模型,討論了液體粘度、密度對傳感器共振頻率的影響,并進(jìn)行了理論公式推導(dǎo);討論了磁彈性傳感器共振頻率測量的三種原理以及目前實(shí)驗(yàn)室常用的共振頻率測量方法。然后,基于阻抗測量法,本文設(shè)計(jì)研制了一款基于AD5933阻抗轉(zhuǎn)換器芯片的磁彈性傳感器共振頻率測量系統(tǒng),詳細(xì)介紹了測量系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及軟件程序流程,并對測量系統(tǒng)的測量精度及可靠性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測量;由于AD5933阻抗轉(zhuǎn)換器芯片掃描頻率的限制,研制了一款高頻率磁彈性傳感器共振頻率測量系統(tǒng),設(shè)計(jì)了測量系統(tǒng)的硬件電路和軟件程序,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測量,結(jié)果表明該系統(tǒng)可對共振頻率在450kHz以下的磁彈性傳感器進(jìn)行測量。最后,本文提出了一種基于置換反應(yīng)的重金屬離子檢測方法,利用Metglas 2826MB磁彈性振動裸片,無需對其進(jìn)行表面功能化修飾,就可對完成對溶液中的重金屬離子進(jìn)行檢測。通過監(jiān)測磁彈性振動片共振頻率偏移量,反映待測溶液中重金屬離子濃度。采用硝酸鉛溶液實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該檢測原理的可行性,結(jié)果表明磁彈性振動片的共振頻率偏移量隨溶液中Pb2+濃度的升高而增大,物理尺寸磁彈性振動片越小的檢測靈敏度越強(qiáng),共振頻率偏移量與溶液中Pb2+濃度之間呈線性關(guān)系,檢測靈敏度為24Hz/mg?ml-1。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212

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