【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的蓬勃發(fā)展,作為物聯(lián)網(wǎng)神經(jīng)末梢的傳感器的發(fā)展相對(duì)緩慢,成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。尤其在水質(zhì)檢測領(lǐng)域,深層次的無機(jī)鹽污染危害嚴(yán)重,逐漸成為研究熱點(diǎn)。本文提出了一種用于無機(jī)鹽離子檢測的新型的平面叉指電極傳感器,圍繞著檢測機(jī)理和檢測有效性展開研究。在檢測機(jī)理方面,本文以交流激勵(lì)下的電極過程為基礎(chǔ),構(gòu)建傳感器-水體耦合模型,量化分析傳感器-水體界面結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì),提出了平面叉指電極傳感器的雙電層模型。使用通用電學(xué)元件及其組合來等效傳感器-水體界面的物理過程,建立了等效電路電路元件與物理過程之間的映射關(guān)系,最終提出了在無機(jī)鹽溶液檢測中平面叉指電極傳感器的等效電路模型�；诮涣髯杩狗治�,分別探討了低頻率段和高頻率段的雙電層結(jié)構(gòu)及其對(duì)應(yīng)的等效電路模型,并提出了以優(yōu)化電極常數(shù)為目標(biāo)的平面叉指電極傳感器結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略。在檢測有效性分析方面,使用COMSOL Multiphysic進(jìn)行電極形狀仿真探討不同形狀的電極在檢測效果上的差異,明確了叉指結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。為此設(shè)計(jì)制作九組結(jié)構(gòu)參數(shù)各異的傳感器,并搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行測試。通過實(shí)驗(yàn)分析了傳感器對(duì)硝酸鹽的檢測能力以及對(duì)不同無機(jī)鹽的鑒別能力,實(shí)驗(yàn)證明平面叉指電極傳感器具有較好的效用。最終結(jié)合平面叉指電極傳感器與商用傳感器,搭建了可實(shí)時(shí)獲取水質(zhì)信息,空間位置信息以及水面視頻的分布式水質(zhì)感知系統(tǒng),為平面叉指電極傳感器的應(yīng)用奠定硬件和平臺(tái)基礎(chǔ)。
【圖文】：

第 1 章 緒論多，比如傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室化學(xué)分析法，通過化學(xué)反應(yīng)后的生成物來檢測離子種類及含量，依賴人工取樣，操作范圍較小。其他較為實(shí)用的方法包括離子色譜分析法，生物技術(shù)傳感器，電化學(xué)傳感器和光學(xué)傳感器等。離子色譜分析（Ionchromatography）是由離子交換色譜發(fā)展而成，利用不同離子在離子交換柱上遷移的差異性而達(dá)到分離目的，主要用于親水性陰離子和陽離子的測定。離子色譜儀具有陰離子交換柱和陽離子交換柱，用于樣品中陰陽離子的分離，離子色譜儀還可用于有機(jī)酸、糖醇類、氨基糖類、氨基酸、核酸、蛋白質(zhì)、糖蛋白等物質(zhì)的定性和定量分析[6]。在高純?cè)噭┓治�、離子價(jià)態(tài)和形態(tài)分析方面，離子色譜法具有獨(dú)特的優(yōu)越性。離子色譜雖然對(duì)硫酸根、硝酸根、亞硝酸根的檢測精度高，效果顯著，但是設(shè)備成本極其昂貴，難以做到在線化。

第 1 章 緒論多，比如傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室化學(xué)分析法，，通過化學(xué)反應(yīng)后的生成物來檢測離子種類及含量，依賴人工取樣，操作范圍較小。其他較為實(shí)用的方法包括離子色譜分析法，生物技術(shù)傳感器，電化學(xué)傳感器和光學(xué)傳感器等。離子色譜分析（Ionchromatography）是由離子交換色譜發(fā)展而成，利用不同離子在離子交換柱上遷移的差異性而達(dá)到分離目的，主要用于親水性陰離子和陽離子的測定。離子色譜儀具有陰離子交換柱和陽離子交換柱，用于樣品中陰陽離子的分離，離子色譜儀還可用于有機(jī)酸、糖醇類、氨基糖類、氨基酸、核酸、蛋白質(zhì)、糖蛋白等物質(zhì)的定性和定量分析[6]。在高純?cè)噭┓治�、離子價(jià)態(tài)和形態(tài)分析方面，離子色譜法具有獨(dú)特的優(yōu)越性。離子色譜雖然對(duì)硫酸根、硝酸根、亞硝酸根的檢測精度高，效果顯著，但是設(shè)備成本極其昂貴，難以做到在線化。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP212

【參考文獻(xiàn)】

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