[发明专利]一种石英晶体微天平乙基对氧磷流动检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及液体中农药浓度检测领域，尤其是一种石英晶体微天平乙基对氧磷流动检测装置。

背景技术

在现代农业生产中，农药是不可或缺的，目前低毒高效的有机磷农药应用最为广泛，有机磷农药中以乙基对氧磷较为典型。石英晶体微天平（QCM）是基于石英晶体的压电效应对其电极表面质量变化进行测量的仪器，由于其具有灵敏度高、成本低、操作简单与检测限低至纳克等优点，被广泛应用于可吸附的微量物质的检测，如温室气体、空气环境、农药残留等。

现有QCM检测装置主要面向气相物质，应用于液体中物质检测需考虑液体的浓度、粘稠度等因素对实验结果的干扰。现有的处理方法多为用橡胶套密封QCM晶振电极的一面和加入参比项，存在不易操作、干扰去除能力有限、易引入新干扰等缺点。同时，现有检测过程中频率测量多依靠精密仪器，检测成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灵敏度高、成本低、选择性好、操作简便的石英晶体微天平乙基对氧磷流动检测装置。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种石英晶体微天平乙基对氧磷流动检测装置，包括放置于流动检测池中的特异性QCM传感器和参比QCM传感器，二者的输出端依次通过振荡电路、整形电路与差频电路的输入端相连，差频电路的输出端通过测频与通信电路与上位机通讯。

由上述技术方案可知，本发明的灵敏度高、自动化程度高、结构简单、便于操作；参比QCM传感器的引入消除了液体粘度、密度等因素对检测结果的影响，提高了抗干扰能力；利用特异性QCM传感器对乙基对氧磷具有特异性吸附能力，不易受其它类似物质的干扰，从而提升了选择性。

附图说明

图1为本发明的电路框图；

图2为本发明中流动检测池的结构示意图；

图3为图1中特异性QCM传感器、参比QCM传感器、第一、二振荡电路、第一、二整形电路以及差频电路的电路原理图；

图4为本发明中测频与通信电路的电路框图；

图5为图4中CPLD芯片的电路原理图；

图6为液体中乙基对氧磷浓度检测结果线性关系图。

具体实施方式

一种石英晶体微天平乙基对氧磷流动检测装置，包括放置于流动检测池1中的特异性QCM传感器和参比QCM传感器，二者的输出端依次通过振荡电路、整形电路与差频电路6的输入端相连，差频电路6的输出端通过测频与通信电路7与上位机8通讯。如图1所示。特异性QCM传感器与参比QCM传感器分别接入振荡电路，通过整形电路整形后，经由差频电路6获得两者的差值，测频与通信电路7测定频率差值并利用UART传输到上位机8，实现频率值的显示和测频过程的控制。测频与通信电路7实现频率值的测量、与上位机8的通信；上位机8使用软件实现对测频过程的全程监控，该软件利用Microsoft公司的MFC构建，上位机8同时具有友好的人机交互界面；流动检测池1可自动加液，自动清洗。

如图1所示，所述的振荡电路由第一、二振荡电路2、3组成，所述的整形电路由第一、二整形电路4、5组成；所述特异性QCM的输出端与第一振荡电路2的输入端相连，第一振荡电路2的输出端与第一整形电路4的输入端相连，第一整形电路4的输出端与差频电路6的第一输入端相连；所述的参比QCM传感器的输出端与第二振荡电路3的输入端相连，第二振荡电路3的输出端与第二整形电路5的输入端相连，第二整形电路5的输出端与差频电路6的第二输入端相连。

如图4所示，所述的测频与通信电路7包括STM32微控制器，其输入输出端与CPLD芯片、串口电路的输入输出端相连，其输入端与晶振电路与的输出端相连，其输出端与显示电路的输入端相连，电源电路向STM32微控制器、CPLD芯片供电，所述的CPLD芯片采用EPM240T100C5芯片。如图5所示，所述的CPLD芯片由计数逻辑单元、内部振荡器和D触发器组成，内部振荡器的输出端与计数逻辑单元的BCLK端相连，STM32微控制器与D触发器的D端相连。测频具体工作流程如下：

第一，STM32微控制器向D触发器的D端（DEN）输入高电平，当被测方波信号（从MCLK端接入）开始输入，测频开始；

第二，设定的测量时间到达时，STM32微控制器向D触发器的D端输入低电平，并当被测方波信号出现跳变，停止计数，计数逻辑单元的MF端电平正跳变通知STM32微控制器，设置SEL[2..0]，将从DATA [7..0]计数值读出；