[发明专利]一种用于测定水果样本中乙烯浓度的方法及装置

权利要求书

1.一种用于测定水果样本中乙烯浓度的装置，其特征在于，所述装置是由安装在外壳(1)中的输气系统(2)、检测系统(3)、显示系统(4)组和控制面板(5)成；

所述输气系统(2)中包括输气通道(21)，所述输气通道(21)包括进气口(211)和出气口(212)，且贯通气室(22)，在输气通道(21)上靠近出气口(212)的地方设置有真空泵(23)；

所述检测系统(3)是由乙烯传感器(31)和控制电路(32)组成；所述乙烯传感器(31)包括防水壳(311)，所述防水壳(311)与所述气室(22)的接触面设置有过滤器(312)，所述过滤器(312)远离气室(22)的一面设置有憎水膜(313)，所述防水壳(311)内部的电解液腔室(314)中设置有改性工作电极(315)、参考电极(316)和对电极(317)；所述控制电路(32)是由I/V转换电路(321)、放大器(322)和微处理器(323)电源(324)电性连接组成；

所述显示系统(4)分为对比窗口(41)和显示窗口(42)；所述对比窗口(41)和显示窗口(42)均由玻璃一(421)、透明导电层一(422)、TiO2/石墨烯复合电致变色层(423)、离子导电层(424)、离子存储层(425)、透明导电层二(426)、玻璃二(427)按照上述顺序叠合构成；所述透明导电层一(422)、透明导电层二(426)通过电路与所述放大器(322)连接；

所述改性工作电极(315)的制备方法具体包括以下步骤：

S1：制备SnO₂基体：以SnCl₄·5H₂O为原料，加入醋酸作为分散剂，用氨水滴定至体系pH值为3，经草酸回酸后知得溶胶；所述溶胶干燥、陈化后得到凝胶，将所述凝胶在550℃下焙烧2.5h制得SnO₂基体；

S2：在所述SnO₂基体加入5wt％PdCl₂后涂覆在金片表面，在550℃下焙烧3.5h制得改性工作电极(315)；

所述NiO/石墨烯复合电致变色层(43)的制备方法具体包括以下步骤：

S1：制备化学浴沉积液：以体积百分比比为5：5：1的比例混合0.5molNiSO₄·6H₂O、0.15molK₂S₂O₈和氨水制得化学浴沉积液；

S2：制备电泳沉积液：将质量百分比为1％的氧化石墨烯和质量百分比为1％的Mg(NO₃)₂·6H₂O加入到异丙醇中，通过超声和磁力搅拌形成稳定的溶胶作为电解液；

S3：制备石墨烯/ITO玻璃基板：以清洗后的ITO玻璃板为工作电极，铂片电解为对电极，加入电泳沉积液，在间距1cm，电压100V、温度25℃的条件下沉积15s，然后在氩气氛围中280℃处理1.5h得到石墨烯/ITO玻璃基板；

S4：将石墨烯/ITO玻璃基板置于化学浴沉积液中，在60℃下搅拌15min，然后在氩气氛围中280℃处理1.5h得到NiO/石墨烯复合电致变色材料。

2.如权利要求1所述的一种用于测定水果样本中乙烯浓度的装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：取单一品种水果作为待测水果，置于不通风环境中；

S2：当待测水果周围气氛稳定后，打开水果乙烯检浓度测仪，进行系统预热；

S3：选择待测水果类型后，将水果乙烯检浓度测仪进气口对准待测水果，抽取待测水果周围气体；

S4：待测水果释放气体中的乙烯浓度信号经水果乙烯检浓度测仪中的电化学传感器转换为电流信号，所述电流信号经调节放大后输入显示系统，通过检测装置的颜色变化即可判断水果的成熟程度；

所述水果的成熟程度的数学表达式为：

其中，y为水果成熟等级，U为待测水果乙烯气体浓度对应的电压值，k₁为不同水果类型的电压调节倍数，k₁U即为不同水果乙烯气体浓度在检测装置中对应的输入电压值；

设置a、b为检测装置的变色节点电压，当输入电压值k₁U小于节点电压a时，检测装置显示色₁，表示水果未成熟；当输入电压值k₁U大于等于节点电压a，小于节点电压b时，检测装置显示色₂，表示水果成熟；当输入电压值k₁U大于节点电压b时，检测装置显示色₃，表示水果过成熟；

所述待测水果乙烯气体浓度对应的电压值U与水果乙烯浓度c的数学表达式为：

其中，i为乙烯浓度c检测时的电流值，U¹为电流值i经转换后对应的电压值，系数k₂为电压放大倍数，系数k₃与检测装置自身结构参数有关，当检测装置结构确定时，k₃为常数。