[发明专利]一种可实现多种电化学检测方法的现场检测装置

权利要求书

1.一种可实现多种电化学检测方法的现场检测装置，其特征在于，包括恒电位仪、丝网印刷电极传感器和移动终端，所述恒电位仪包括微控制器模块MCU、模数转换模块ADC、数模转换模块DAC、TIA跨阻放大器模块、电压跟随器模块、电极接口模块和通讯模块，所述MCU模块分别通过SPI总线连接ADC模块和DAC模块，所述ADC模块经TIA跨阻放大器模块连接电极接口模块，所述DAC模块经电压跟随器模块连接电极接口模块，所述电压跟随器模块和电极接口模块组成恒电位模块，所述电极接口模块与丝网印刷电极传感器连接，所述MCU模块连接通讯模块，并通过通讯模块与移动终端进行数据通讯；

所述MCU模块生成不同电化学检测方法相应的电压激励波形，所述DAC模块将电压激励波形数字信号转换为模拟信号并传输给恒电位模块，所述恒电位模块维持电化学检测时所需的电压激励波形稳定，并将电压激励波形通过丝网印刷电极传感器施加到待测物质上，待测物质在传感器表面发生得失电子的氧化还原反应并产生响应电流，所述TIA跨阻放大器模块对响应电流进行电流至电压的转换及放大，所述ADC模块对响应电流进行采样，进而实现对待测物质浓度的定量判断；

所述装置在进行电化学检测前，自动就相应的电化学检测方法进行一次乃至多次的预检测过程：在其他检测参数确定的情况下，对每种检测方法中的关键检测参数进行单一变量的最优化自动调整，使关键检测参数在预检测过程中不断的自动调整参数值，最终得到可达到最佳检测精度的最佳检测参数值；预检测结束时，保留最佳检测参数值，用于后续的实验检测；

所述电化学检测方法包括循环伏安法、差分脉冲伏安法和时间电流曲线法；

进行循环伏安法检测时，自动调整的关键检测参数为电压扫描速率；进行差分脉冲伏安法检测时，自动调整的关键检测参数为检测电压范围；进行时间电流曲线法检测时，自动调整的关键检测参数为检测时间；

进行循环伏安法检测时，对电压扫描速率进行自动调整的方法为：当电压扫描速率需要做出动态调整时，每次电压扫描速率的调整大小为当前电路电压扫描速率值的δ%，其中，δ为设定的电压扫描速率调整值；

进行差分脉冲伏安法检测时，对检测电压范围进行自动调整的方法为：先判断检测伏安结果属于波峰型还是波谷型，在波形判断完毕后，对检测结果为波峰型的差分脉冲伏安法检测物质，其检测电压范围自动设定为波峰电压前后ε₁V之间，也即[波峰电压-ε₁V~波峰电压+ε₁V]；对检测结果为波谷型的检测物质，其检测电压范围自动设定为波谷电压前后ε₂V之间，也即[波谷电压-ε₂V~波谷电压+ε₂V]；其中，波峰电压和波谷电压对应取自波峰电流极大值和波谷电流极大值对应的检测电压，ε₁、ε₂分别为设定的波峰、波谷电压调整值；

进行时间电流曲线法检测时，对检测时间进行自动调整的方法为：寻找检测伏安结果中电流稳定值出现的时间节点位置，并据此自动确定检测时间的范围。

2.根据权利要求1所述的一种可实现多种电化学检测方法的现场检测装置，其特征在于，所述通讯模块为蓝牙模块，所述MCU模块通过与蓝牙模块连接的串行端口与移动终端进行数据通讯，从移动终端接收控制命令，包括有关电压和扫描周期的初始设置；所述MCU模块还将采样的响应电流数据通过蓝牙模块发送至移动终端，通过移动终端进行数据处理，进而实现对待测物质浓度的定量判断。

3.根据权利要求1所述的一种可实现多种电化学检测方法的现场检测装置，其特征在于，所述移动终端为装置的数据处理中心，所述移动终端上设有电化学检测程序模块，以进行多种电化学检测方法的选择、参数设置、检测控制以及实时的伏安图绘制。