[发明专利]基于光电化学的溶液中痕量离子/分子检测仪

说明书

本发明公开了一种基于光电化学的溶液中痕量离子/分子检测仪，包括人机交互模块，用于人工根据检测对象选择痕量离子/分子浓度模型并配置到光电流模式识别模块；光电数据采集模块，用于采集在待测溶液中产生的光电感应电流模拟信号；信号预处理模块，用于将光电感应电流模拟信号进行预处理，得到光电感应电流数字信号；光电流模式识别模块，用于将光电感应电流数字信号输入到选择的痕量离子/分子浓度模型，计算得到对应离子/分子浓度值。该检测仪具有的环境友好、制备简单、便携性好、成本低廉、检测速度快、灵敏度高、选择性强、检测范围宽的优点，且可选择导入不同的痕量离子/分子浓度模型，检测不同离子/分子类型的浓度，应用广泛。

技术领域

本发明涉及光电化学分析检测领域，尤其涉及一种基于光电化学的溶液中痕量离子/分子检测仪。

背景技术

随着科学研究的进步和人们对环境的重视，离子/分子浓度的定量分析在临床医学，生物化学，环境科学等领域都有重要作用。

目前对于离子/分子的检测主要采用非原位检测方法，以氯离子/分子为例，常用的方法为滴定法、分光光度法、离子/分子色谱法、原子吸收法等。其中离子/分子色谱法和原子吸收法由于仪器设备较为复杂昂贵，不利于推广利用；滴定法受人为主观影响较大，其重现性和可靠性有待提高；分光光度法则由于其成本较低，灵敏度较高、重现性较好，比较适合自来水中氯离子/分子含量的测定。但目前分光光度法的溶液大多采用硝酸银、铬酸银或硫氰酸汞，这些溶液都毒性强，对环境有严重污染。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本发明提供了一种基于光电化学的溶液中痕量离子/分子检测仪，具有的环境友好、成本低廉、灵敏度高的优点。

一种基于光电化学的溶液中痕量离子/分子检测仪，包括光电数据采集模块、信号预处理模块、光电流模式识别模块、人机交互模块以及结果处理模块；

所述人机交互模块用于人工根据检测对象选择痕量离子/分子浓度模型并配置到所述光电流模式识别模块；

所述光电数据采集模块用于采集在待测溶液中产生的光电感应电流模拟信号；

所述信号预处理模块用于将光电感应电流模拟信号进行预处理，得到光电感应电流数字信号；

所述光电流模式识别模块用于将光电感应电流数字信号输入到选择的痕量离子/分子浓度模型，计算得到对应离子/分子浓度值；

所述结果处理模块用于将得到的对应离子/分子浓度值输出进行展示。

进一步地，所述痕量离子/分子浓度模型通过如下方法得到：

选择离子/分子对应的不同标准浓度溶液，并测定各标准浓度下对应的光电感应电流值；

基于不同标准浓度及对应的光电感应电流值绘制标准函数模型关系，得到该离子/分子对应的痕量离子/分子浓度模型。

进一步地，所述人机交互模块还用于输出在线建模指令给所述光电流模式识别模块；

所述光电流模式识别模块还用于获取预设数量的标准溶液的浓度及对应的光电感应电流数字信号，并基于获取的数据构建痕量离子/分子浓度模型。

进一步地，所述光电数据采集模块为三电极体系，包括工作电极、辅助电极和参比电极；其中，工作电极为光电传感电极。

进一步地，所述信号预处理模块的预处理过程包括：依次将光电感应电流模拟信号进行信号降噪、信号规整、信号放大、I/V转化、A/D转化，最终得到光电感应电流数字信号。

进一步地，所述信号降噪过程包括：

对光电感应电流模拟信号进行N层小波分解，对分解得到的各层系数选择一个阈值，并对各层系数做软阈值处理，对处理后的各层系数通过小波重建，得到降噪后的光电感应电流模拟信号；其中，阈值的获取方法如下：