[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

说明书

本发明涉及一种可实现多种电化学检测方法的现场检测装置，包括恒电位仪、丝网印刷电极传感器和移动终端，恒电位仪包括MCU模块、ADC模块、DAC模块、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，MCU模块连接ADC模块和DAC模块，ADC模块经TIA跨阻放大器模块连接电极接口模块，DAC模块经电压跟随器模块连接电极接口模块，电极接口模块与传感器连接，MCU模块通过通讯模块与移动终端通讯；MCU模块通过DAC模块生成不同电化学检测的电压激励波形，进而通过传感器施加到待测物质上产生响应电流，MCU模块通过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。该装置有利于自动对待测物质进行基于多种电化学方法的现场检测。

技术领域

本发明属于电化学领域，具体涉及一种可实现多种电化学检测方法的现场检测装置。

背景技术

常用的电化学方法包括计时电流法、循环伏安法、差分脉冲伏安法等。计时电流法可用于物质的定量分析。循环伏安法可用于判断电极表面的修饰情况，还可用于检测物质。差分脉冲伏安法具有较低的背景电流，更高的检测灵敏度，更低的检测限，在多种物质的同时检测中非常具有优势。在实际应用中，不同应用背景下需要用到不同的电化学方法，也有可能在同一次实验中需要用到多种电化学方法。现有技术在执行上述电化学方法的检测时，其检测参数设置往往需要人工进行手动设置，也有些装置采用固定不变的单一检测参数设置，用户无法对其进行个性化的检测参数设置。手动进行电化学检测参数的设置将会导致电化学检测过于繁琐和低效，使得检测不够简便，而固定不变的单一检测参数势必带来装置通用性上的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现多种电化学检测方法的现场检测装置，该装置有利于自动对待测物质进行基于多种电化学方法的现场检测。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可实现多种电化学检测方法的现场检测装置，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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，为设定的电压扫描速率调整值。