电化学传感器的应用及发展前景

苏州大学研究生考试答卷封面

考试科目：仪器分析考试得分：________________ 院别：材料与化学化工学部专业：分析化学

学生姓名：饶海英学号：20114209033

授课教师：

考试日期：2012 年 1 月10 日

电化学传感器的应用研究

摘要：随着电分析技术的发展，电化学传感技术越来越成为生命科学、临床诊断和药学研究的重要手段之一。本文主要介绍了电化学发光免疫传感器，电化学DNA 传感器、电化学氧传感器、纳米材料电化学传感器的基本概念、原理，以及这些传感器在各领域的应用。

关键词:电化学传感器免疫传感器传感器

电化学传感技术的核心是传感器。传感器能感受(或响应)规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的电子线路所组成，是将一种信息能转换成可测量信号(一般指电学信号)的器件。传感器可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类。本文以化学传感器尤其是电化学传感器进行研究。

电致化学发光(Electrogenerated chemiluminescence)，也称电化学发光(Electrochemiluminescence)，简称ECL，是通过电极对含有化学发光物质的体系施加一定的电压或通过一定的电流，电极氧化还原产物之间或电极氧化还原产物与体系其它共存物质之间发生化学反应并生成某种不稳定的中间态物质，该物质分解而产生的化学发光现象。电致化学发光技术是电化学与化学发光相结合的检测技术，该技术既集成了发光与电化学分析技术的优点，又具有二者结合产生的可控性、选择性、重现性好、灵敏度高、检测限低及动力学响应范围宽等新优势[ 1~3 ]。

电化学传感器可分为以下几个类型。①吸附型：通过吸附方式将修饰物质结合在电极表面得到的修饰电极为吸附型化学修饰电极。可以制备单分子层和多分子层。根据吸附作用力的不同，又可分为平衡吸附型、静电吸附型、LB膜型、SA膜型、涂层型。②共价键合型：在电极的表面通过键合反应把预定功能团接在电极表面而得到的化学修饰电极为共价型化学修饰电极。常用基体电极有碳电极、玻碳电极、金属和金属氧化物电极。③聚合物型：利用聚合反应在电极表面形成修饰膜的电极。制备方式有氧化还原沉积、有机硅烷缩合、等离子聚合、电化学聚合等。④其他类型：无机物修饰电极，如普鲁士蓝修饰电极、粘土修饰电

极、沸石修饰电极、金属及金属氧化物修饰电极。

本文就电化学发光免疫传感器，电化学DNA传感器、电化学氧传感器、纳米材料电化学传感器集中电化学传感器进行研究。

1 电化学发光免疫传感器

1.1 电化学发光免疫传感器的原理

电致化学发光免疫传感器是一种将电致化学发光技术与免疫学分析方法相结合而发展起来的具有高灵敏度、高选择性、低背景等特点的生物传感器。其以免疫抗原抗体生物分子作为识别元件，通过固定化技术将免疫蛋白结合到感受器(电极)表面，当抗体分子超变区与抗原决定簇发生特异的免疫识别反应后，生成的免疫复合物与产生的电致化学发光信号相关联，由换能器转化这些与待测分析物浓度(或活度)相关的信号，再通过二次仪表放大输出，从而实现对待测免疫分子的定量检测。

20 世纪70年代之前，有关ECL免疫传感器的研究发展缓慢。80年代以后，大量有机化合物、无机化合物甚至半导体纳米材料等新型电致化学发光活性物质被合成。寻找新的高量子产率电致化学发光试剂或修饰这些发光试剂分子以用于生物分子标记成为合成并研究这些新型发光试剂的源动力[2~3]。近代临床医学对疾病标志物免疫分子快速、灵敏的检测要求，极大的推动了信号放大型的电致化学发光免疫传感器的研究。且随着生物技术和纳米材料技术的迅速发展，利用化学、材料及生物等多种技术特异性地转化并放大与免疫反应有关的检测信号，成为电致化学发光免疫传感器的重要研究方。

1.2 电化学免疫传感器的应用

电化学免疫传感器在床边诊断中扮演很重要的角色。现代电化学免疫传感器有很高的灵敏度，可以用于肿瘤的早期诊断。电化学免疫传感器给提高癌症诊断和治疗检测的水平带来了希望。Zhu[4]总结了电化学免疫传感器在肿瘤标志物检测中的应用，对电位型免疫传感器，电流型免疫传感器，电容型免疫传感器，阻抗型免疫传感器，电化学免疫传感器与纳米技术联用等几个方面进行了详细的阐述。同时指出目前用于临床肿瘤诊断的标志物较多, 但往往因为敏感性、特异性不够理想, 在肿瘤的筛查、辅助诊断中存在一些局限性。

杜[12]等人研究了在PBS缓冲介质中,一种检测癌胚抗原的新型免标记电化学

免疫传感器的制备及应用,石墨烯与甲苯胺蓝复合物饰于玻碳电极表面,通过循环伏安法对修饰的电极进行表征。基于以[Fe(CN)6]3-/4-为氧化还原探针,癌胚抗原抗体反应引起[Fe(CN)6]3-/4-探针的电流响应的变化,来实现癌胚抗原的检测,癌胚抗原的浓度在0.3～10.0 ng/mL范围内与峰电流呈良好的线性关系,回归方程为

Δi=-1.926ρ+0.413,相关系数为0.9903,检测限为0.1 ng/mL,该传感器具有良好的重现性、选择性和稳定性,用于人血清样品的测定获得满意结果。

2 电化学DNA传感器

电化学DNA传感器是生物分析一个非常重要的领域，也是一种应用较为广泛的检测手段。

2.1 电化学DNA传感器工作原理

电化学DNA传感器利用单链DNA (ssDNA-作为敏感元件通过共价键合或化学吸附固定在固体电极表面.加上识别杂交信息的电活性指示剂(称为杂交指示剂-共同构成的检测特定基因的装置/如图)所示

/

图1 电化学DNA传感器的工作原理示意图

其工作原理是利用固定在电极表面的某一特定序列的ssDNA与溶液中的互补序列DNA的特异识别作用(分子杂交-形成双链DNA (dsDNA-.同时借助一能识别ssDNA和dsDNA的杂交指示剂的电化学响应信号的改变来达到检测基因是否存在.达到定性的目的/同时.当互补序列DNA的浓度发生改变时.指示剂嵌入后的响应信号也会发生响应变化/一定范围内指示剂的响应信号与待测DNA物质的量浓度成线性关系.从而得以检测基因含量，达到定量的目的[5]。

2.2 电化学DNA传感器的分类

电化学DNA传感器是生物传感的一个分支，主要分为以下几类：（1）基

于特异序列（包括单碱基多态性）的识别检测；（2）基于适体（aptamer）对底物的识别检测；（3）基于DNA 片段对小分子(包括金属离子等)以及结合蛋白的绑定识别检测；（4）DNA 不做为识别原件，仅仅做为信号来源的传感检测。

2.3 电化学DNA 传感器在药物检验中的应用

DNA传感器在药物分析中的应用也越来越受到关注。brett等利用DNA修饰电极建立了对抗癌药卡铂的测定方法,工作电极选择了玻碳电极.用吸附法使DNA修饰在电极表面。测定血样品中卡铂检出为5.7mol/L。用该方法还可以测定其它铂类抗癌药。曹[13]等人针对传统DNA测定方法中存在的严重问题,提出了新型测定DNA的技术-电化学DNA传感器测定法。

电化学DNA传感器的研究工作虽然还处于起步阶段.但它开辟了电化学与分子生物学的新领域.为生命科学的研究提供了一种全新的方法。对临床医学和遗传工程的研究具有深远的意义和应用价值。

3 电化学氧传感器

氧传感器广泛应用在工业、科研及国防领域，用于测量环境中的氧气含量。氧传感器根据工作原理的不同分为很多类型，有电化学型、热磁式、光学式以及半导体电阻型氧传感器，其中电化学氧传感器具有灵敏度高、测量范围宽、响应时间快、可靠性高等特点，成为氧传感器领域研究最多，技术最为成熟的一类，也是目前唯一一类实现商业化批量生产的氧传感器。

3.1 固体电解质氧传感器的的工作原理

电化学氧传感器根据工作原理不同可以分固体电解质氧传感器，液体电解质氧传感器，热磁式氧传感器，光纤式氧传感器，可调谐激光式氧传感器等。此处着重介绍固体电解质氧传感器的的工作原理。以二氧化锆氧传感器为例，它以对氧离子有较高导电能力的ZrO2作基质[5]，两面设有对氧有催化还原作用的铂电极，将其置于含氧的参比气体和待测气体中，就形成了氧的浓差电池：参比气体| Pt，ZrO2，Pt | 待测气体。其电池反应为：O2(参)_O2(测)。按能斯特公式测得此电池电动势E 及已知参比气体中氧的分压P O2，即可求得待测气体中氧含量：

E=E0-RT/4F㏑(Po2(测)/ Po2(参))

式中，E—电池的电动势；

E0—电池的标准电动势；

R—热力学参数；

F—法拉第常数；

T—绝对温度；

P o2（测）—待测气体中氧气分压；

P o2（参）—参比气体中氧气分压。

由于电池电动势E与待测气体中氧含量成对数关系，故信号不易处理，研究者在此基础上对其进行改进，又研制成了极限电流型氧传感器（电化学泵氧传感器）。它是靠外加电压驱动电池反应的，当外电压增至某一值时，气相氧扩散至电极表面的速度跟不上电极还原反应的速度，回流中出现饱和的电流值，此电流不随外加电压增大而增加，被称为极限电流，其大小与氧浓度呈线性关系。此类传感器具有灵敏度高、响应快、信号易于处理、不带有参比气体和易于微型化的优点，已成功地用于汽车乏氧检测中，节能效果很显著[6]。

3.3 液体电解质材料

以传统钾盐电解质材料制作的氧传感器具有灵敏度高、响应时间快等特点，但同时存在电解质挥发、渗漏等问题，影响传感器性能及寿命。针对传统电解质材料挥发问题，人们开展了低挥发性甚至零挥发液体电解质材料的研究与开发。离子液体具有高离子导电性、宽电化学窗口、低蒸汽压等优点，特别是其室温下为液态，成为目前研究最为广泛的新型电解质材料。Alnashef等人在2001年第一次报道了氧气在离子液体中的电化学反应为准可逆反应。Buzzeo等人于2004年提出，以离子液体作为电解质，不需要使用渗透膜的电化学气体传感器，并将其用于氧气测量。王荣等人报道了一种新型氧传感器，将离子液体固定在多孔乙烯薄膜中，应用多步电位阶跃法进行测定，获得了不错的结果。Hengstenberg等提出了使用离子液体作为电解质的开放式氧传感器，消除了传统液体电解质氧传感器因电解液渗出或干涸带来的弊端，排除了对渗析膜和支持电解质的依赖，又具有体积小，使用方便等优点。

3.4 氧传感器的的应用

随着社会经济以及军事技术的发展与进步，氧传感器及其智能化仪表已经被广泛应用在国防科研、汽车工业、冶金化工、医疗环保、食品酿造等诸多领域。例如，随着武器装备的升级换代、航空航天技术的进步，氧传感器被广泛应用在

载人飞船、潜艇、空间站以及飞机飞行员的高空呼吸系统中，对氧气浓度进行监测，以保障军事人员的生命安全以及武器装备的正常运行。冶金化工行业需要氧传感器对其生产过程中的氧含量进行监测，以便进一步进行空气气体的调节，达到节能、环保和优质冶炼的目的。

4 纳米材料电化学传感器

纳米材料是指在纳米长度范围内由1-100nm的超细微粒组成的颗粒、结构或复合材料．纳米材料自身的特殊结构导致其具有以下四大效应：小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。由这四大效应产生了很多独特的性质，如特殊的机械性能、电性能、磁性能、热性能、光性能、化学活性和催化活性等［7,8］。而纳米ZnO由于其在生物电化学领域中的广泛应用而成为最重要的研究对象之一。ZnO是一种新型的Ⅱ－Ⅳ族半导体材料，室温下具有宽的带隙（3.3ev）、大的激子束缚能（60mev）、极好的化学和热力学稳定性，在0.4-2μm 的波长范围内透明。纳米ZnO具有纳米材料和半导体材料两方面完美结合的性能，在电子学、光电子学、压电和光电装置、化学传感器、光伏应用等领域表现出潜在应用前景［9］。

史永等[10]人以醋酸锌和醋酸钠为原料，采用控制电量法电化学合成氧化锌纳米线阵列。然后将血红蛋白固定在聚电解质修饰的氧化锌复合膜上，构建了高灵敏度的过氧化氢传感器。实验结果表明：固定在氧化锌纳米线上的血红蛋白呈现出一对较好的近乎可逆的氧化还原峰，较快的电子传递速率，并且对过氧化氢有良好的催化作用。因此，氧化锌纳米线阵列为酶的固定和直接电化学研究提供了一个新的有效平台。

朱旭等[11]人以抗坏血酸(AA)为还原剂,通过同步还原法制得石墨烯/纳米金复合材料。采用电化学方法,构建了一种基于石墨烯/纳米金复合材料修饰电极的无酶葡萄糖生物传感器。实验中,通过伏安法考察了不同修饰电极在葡萄糖溶液中的电化学行为。同时,探讨了溶液中OH-离子强度、溶解氧、扫描初始电位及石墨烯与纳米金的比例对传感器响应特性的影响。在优化实验条件下,采用线性扫描伏安法检测葡萄糖的线性范围为0.1～20 mmol/L，检出限为1.6×10-5

mol/L(S/N=3)。对1 mmol/L葡萄糖平行测定10次,其相对标准偏差为2.7%。实验结果表明，此传感器具有较高的灵敏度、较好的重现性、稳定性及抗干扰能力。本

方法可用于人血清样品中葡萄糖含量的测定,回收率为96.2%～103.2%，结果令人满意。

参考文献：

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Scientific Instruments 第5期2011年10月No.5Oct.2011

[5] 金灿灿, 电化学DNA生物传感器的原理及应用, 淮北职业技术学院学报

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报，2002,28(6):39-40．

[10] 史永,张军红,电化学合成氧化锌纳米线阵列并用于血红蛋白生物传感器

的制备,聊城大学学报(自然科学版),第24卷第3期2011年9月

[11] 朱旭;李春兰;刘琴;朱效华;张银堂;徐茂田;分析化学,石墨烯/纳米金复合材

料的无酶葡萄糖生物传感器制备Chinese Journal of Analytical Chemistry,

2011年12期

[12] 杜璋璋;马翠萍;吴秀玲;苏海英;基于石墨烯-甲苯胺蓝复合物癌胚抗原电

化学免疫传感器分析试验室, Chinese Journal of Analysis Laboratory,

2011年10期

电化学传感器工作指南设计及电路图

电化学传感器工作指南及电路图 引言 本公司有毒气体检测传感器的开发始于1981年，以一氧化碳传感器的研制为开端。之后对各式各样新传感器都进行了开发。直至最进开发的臭氧和氧化乙烯传感器，形成了系列的传感器产品，并以其可靠、 稳定和耐用等特点斐声海外。 此类传感器系一微型燃料电池，设计成为免维护型并且能长时间稳定工作的产品。所采用的技术立足于己于人本公司早期氧传感器的工作基础，系直接响应气体的体积浓度变化，而不是响应其压力的变化。 该类传感器设计的最大特点是采用了气体的扩散势垒，该势垒能限制气体流向敏感电极的流星。敏感电极能与到达电极的电化学活性仍有余裕。这一高的电化学活性保证了传感器的长寿命和很好的温度稳定性。两电极系统 基于电化学原理工作的传感器其最简单的一种型式就是两电极系统。其工作电极和对电极由一薄层电解液隔开并经由一个很小的电阻联通外电路。当气体扩散进入传感器后，在敏感电极表面进行氧化或还原反应，产生电流并通过外电路流经两个电极。该电流的大小比例于气体的浓度，可通过外电路的负荷电阻予以测量。 为了让反应能够发生，敏感电极的电位必须保持在一个特定的围。但气体的浓度增加时，反应电流也增加，于是导致对电极电位改变（极化）。由于两电极是通过一个简单的负荷电阻连接起来的，虽然敏感电极的电位也会随着对电极的电位一起变化。如果气体的浓度不断地升高，敏感电极的电位最终有可能移出其允许围。至此传感器将不成线性，因此两电极气体传感器检测的上限浓度受到一定限制。 三电极系统 对电极的极化所受的限制可以用引进第三电极，参考电极，和利用一外部的恒电位工作电路来予以避免。在这样一种装置中，敏感电极曲线相对于参考电极保持一固定值。在参考电极中无电流流过，因此这两个电极均维持在一恒定的电位。对电极则仍然可以进行极化，但对传感器而言已不产生任何限制作用。因此 三电极传感器所能检测浓度围要比两电极大得多。 大部分有毒气体传感器（3/4/7系列）均属三电极系统。由于控制了敏感电极的电位，恒电位电路还能提高传感器的选择性和改进其响应性能。这一电路同时也用来测量流过敏感电极和对电极之间的电流。电路可以作成体积很小的低功耗装置。本章后部将提供一些与此有关的电路。 四电极系统 图1 三电极系统进一步发展导致了四电极系统传感器的产生（A3/A7系列）。这一类型的传感器增加了另一个工作电极，称之为辅助电极。辅助电极的讯号可以用来抵消温度变化的影响或者用来提高传感器的选择性。用了第四电极可以使传感器的讯号更稳定，对被测量气体有着特性的响应。 温度影响 即使不存在反应气体，传感器的敏感电极也会显示一个很小的讯号电流称之为“基线电流”。虽然在

(完整版)工业机器人文献综述

工业机器人文献综述 生产力在不断进步，推动养科技的进步与革新，以建立更加合理 的生产关系。自工业革命以来，人力劳动己经逐渐被机械所取代，而这种变革为人类社会创造出巨大的财富，极大地推动了人类社会的进步时至今天，机电一体化，机械智能化等技术应运而生并己经成为时代的主旋律。 1.工业机器人的发展： 1.1 机器人概念的诞生 机器人技术一词虽然出现的较晚，但这一概念在人类的想象中却早已出现。自古以来，有不少科学家和杰出工匠都曾制造出具有人类特点或具有动物特征的机器人雏形。我国西周时期的能工巧匠就研制出了能歌善舞的伶人，这是我国最早的涉及机器人概念的文章记录，此外春秋后期鲁班制造过一只木鸟，能在空中飞行，体现了我国劳动人民的智慧。机器人一词由捷克作家--卡雷尔.恰佩克在他的讽刺剧《罗莎姆的万能机器人》中首次提出，剧中描述了一机器奴仆Robot。此次Robot被沿用下来，中文译成机器人。1942年美国科幻作家埃萨克.阿西莫夫在他的科幻小说《我.机器人》中提出了“机器人三大定律”，这三大定律后来成为学术界默认的研发原则。现代机器人出现于20世纪中期，当计算机技术出现，电子技术的进步，数控机床的出现及与机器人相关的控制技术和零件加工技术的成熟，为现代机器人的发展打下了基础。 1.2 国内机器人的发展史 在我国目前采用工业机器人的行业主要有汽车行业、摩托车、电 器、工程机械、石油化工等行业。我国作为亚洲第三大的工业机器人需求国，对于工业机器人的需求量在逐年增加，从而吸引了大批工业机器人的制造商，加快了我国工业机器人技术的发展第一阶段是20世纪80年代，我国为t跟踪国际机器人技术的道路，当时以原机械工业部为主，航天工业部等部门联合组织国内的相关研究单位开展了工业机器人的研究，先后推出了弧焊、点焊、喷漆等多种工业机器人。直到90年代，通过国家863计划等的K77，我国具备t独!)设计不}}生产工业机器人的能力，培养了一批高水平的研究生产队伍进入21世纪，中国的工业机器人发展进入t一个崭新的阶段，其中最大的特点是以企业为主体，以市场为导向、赢利为目标的机器人产业开发群体止在形成。尽管国外大的工业机器人公司为了占领中国不断扩大的市场，加大了其在中国的经销力度，但是中国的机器人企业以自己独有的市场信息优势、售前售后的服}}c势、针对中国企业的工艺特点的专门化设计优势努力争取自己的市场地位随养全球经济的一体化发展，世界制造中心向中国转移的趋势，中国工业机器人的产业会快速的发展起来，特别重要的是研制单位必须和需求紧密结合，让机器人走进工厂，实现真止的产业化。 经过20多年的探索，我国的工业机器人自动化技术取得t长足的发展，但是与世界发达国家相比，还有不小的差距;机器人应用工程起步也较晚，应用领域窄，生产线系统技术落后随养我国制造业-尤其是汽车行业的发展，对工业机器人的需求日益增长，工业机器人的拥有量远远不能满足需求量。尤其是基础零部件和元器件生产和制造、机器人可靠性以及成木等问题，都存在很多问题。尤其在大负载工业机器人方而，不仅产品长期大量依靠从国外引进，在维护、更新改造方而对国外的依赖也相当严重。 1.3国内外工业机器人的发展方向

我国电化学生物传感器的研究进展.

第12卷第6期重庆科技学院学报(自然科学版2010年12月 收稿日期:2010-07-20 基金项目:重庆市教委科学技术研究资助项目(KJ101315 作者简介:刘艳(1968-,女,四川乐山人,副教授,研究方向为电化学传感器。 在生命科学研究和医学临床检验中,需对各种各样的生物大分子进行选择性测定。据统计,全世界每年要进行数亿次免疫学和遗传学病理检验。常用的检验小型化分析装置和检测方法,成为目前现代分析化学研究领域的前沿课题。 1962年,Clark 提出将生物和传感器联用的设 想,并制得一种新型分析装置“酶电极”。这为生命科学打开一扇新的大门,酶电极也成为发展最早的一类生物传感器。生物传感器结合具有分子识别作用的生物体成分(酶、微生物、动植物组织切片、抗原和抗体、核酸或生物体本身(细胞、细胞器、组织作为敏感元件与理化换能器,能产生间断的或连续的信号,信号强度与被分析物浓度成比例。 电化学生物传感器是将生物活性材料(敏感元件与电化学换能器(即电化学电极结合起来组成的生物传感器。当前,电化学生物传感器技术已在环境监测、临床检验、食品和药物分析、生化分析[2-4]等研究中有着广泛的应用。本文在此综述电化学生物传感器的工作原理、分类及几个当今研究的热点。 1 电化学生物传感器概述 1.1 电化学生物传感器的原理 电化学生物传感器是将生物活性材料(敏感元

件与电化学换能器(即电化学电极结合起来组成的生物传感器。当电化学池中溶液的化学成分变化时,电极上流过的电流或电极表面与溶液的电势差会随之发生变化,这样通过测定电流或电势的 变化就可以获取溶液成分或相应的化学反应的变化信息。 电化学生物传感器是在上述电化学传感器原理的基础上,以具有生物活性的物质作为识别元件,通过特定反应使被测成分消耗或产生相应化学计量数的电活性物质,从而将被测成分的浓度或活度变化转换成与其相关的电活性物质的浓度变化,并通过电极获取电流或电位信息,最后实现特定物质的检测。如图1所示,这类传感器中使用的生物活性材料包括酶、微生物、细胞、组织、抗体、抗原等等。 图1电化学生物传感器的工作原理 1.2电化学生物传感器的类别 生物传感器主要包括生物敏感膜和换能器两部 分。按照敏感元件所用生物材料的不同,电化学生物传感器分为酶电极传感器、微生物电极传感器、电化学免疫传感器、组织电极与细胞器电极传感器、电化学DNA 传感器等,其中酶电极由于其高效、专一、反应条件温和且具有化学放大作用而成为电化学生物传感器的研究主流。 按照检测信号的不同,电化学生物传感器可分 我国电化学生物传感器的研究进展 刘 艳 (长江师范学院,重庆408100 摘

1电化学传感器重点

１电化学传感器 这类传感器以电化学半电池为基础[6]，由一对贵金属电极组成的电极系统，充以特定的电解液 （与被测气体有关）并经全密封封装组成 （图1）。传感器中另一个重要部件是半通透膜，它可选择性地让被测气体分子通过扩散方式进入传感器电解液，将大部分干扰物质的分子阻隔掉，因而有效减少干扰。透过的气体在工作电极上，在水分子上参与下，发生氧化还原反应，引起电子转移而形成与被测气体浓度有关的电极电流或电势。常见气体的电化学反应如下： 氧气： O 2 +2H 2O + 4e + → 4OH - 一氧化碳：CO + H 2O → CO 2 + 2H + + 2e + 甲醛： HCHO + H 2O → CO 2 + 4H + + 4e + 电化学传感器可用于绝大多数游离态小分子的检测。一般说，凡是能与某种特定电解质溶液发生氧化还原法反应的分子都可通过电测法进行定量分析，如表3所示。 表1：可使用电化学传感器检测的气体 传感器的最大测量范围和它最高可达到的分辨率是互相排斥的，一般不能同时满足。

对比表2，大部分气体传感器的技术指标已能满足对室内环境污染的检测要求。 电化学传感器的结构比较简单，成本比较低，高质量的产品性能稳定，测量范围和分辨率基本能达到室内环境检测的要求。但缺点是只适用于对大部分无机气体和小部分有机小分子气体的检测，且由于电解质与被测气体发生不可逆化学反应而被消耗，故其工作寿命一般比较短，约为2-3年。 2 光学检测器 当一束光线照射到物质表面时，它与物质的原子和分子相互作用。光线可能透过物质，可能部分被吸收，可能发生放射，散射和衍射，也可能发出荧光。因此光学检测器的形式有多种多样，常用的有基于光的吸收，散射和衍射；荧光，光电离和光声转换。能用光学检测器测量的物质种类很广泛，几乎涵盖有机，无机和生化物质的所有形态：固态，液态和气态。本文仅将对用于室内环境污染检测的光学检测器作简单介绍。 2.1 光能吸收式检测器 该检测器工作原理基于Beer-Lambert 定律，如图2： P 0 P 图2 图 3 所示为一个红外光吸收式检测器[7]，它可以同时检测CO,CO 2和烷烃类可燃性气体。该检测器包括一个非分光式红外发生器，红外光线被导入一个封闭的金属腔内，腔内充有被测气体，特定波长的红外光将被气体吸收后，专门测定该特定波长的红外检测管将吸收后的能量测出，用以表示被测气体浓度。 T = log (P 0 / P) = e - γ b c 式中：T – 透光率； P 0 – 入射光能量；P –透射光能量 γ – 被测物吸收常数； 图3 λ1 λ2 λ3 光的吸收特性（波长）与被测气体的分子结构密切相关，即每种气体都有它自己的特征吸收峰。 大多数的光吸收式检测器采用红外光或激光光源，以减少杂散光的干扰。 该检测器 分辨率和测量精度较高，理论上使用寿命比电化学传感器要长得多，价格比较贵。基于红外光吸收式检测器的便携式二氧化碳测试仪已被国家标准列入推荐方法之一。

滚动轴承状态监测

轴承故障诊断 1.1、轴承状态检测的意义： 伴随着科学技术的发展，现代化设备日趋大型化、自动化和连续化。设备一旦发生故障将给产品的质量、乃至人员的生命安全构成严重威胁，因此，企业在设备的维护中花费了大笔费用，以保证其安全运行，如今，保证设备的正常运行，最大限度的减少费用，保证安全，设备故障诊断无疑成为解决这些问题的重要手段。例如滚动轴承，作为机电系统中非常重要的零件，同时又是极易受损的零件，而滚动轴承的状态对工业生产、交通运输等很多方面有很多影响。对于工业生产来说，如果能随时地检测到轴承的工作状态，并进行恰当的维护，将会给生产带来更大的经济效益。然而对于交通运输来说，只有保证列车滚动轴承工作在良好的状态下，才能保证旅客的安全，以及运输系统的正常运作。据统计，在使用滚动轴承的大多旋转机械中，约30%的机械故障是由滚动轴承造成的。文献①，由于设计不当和安装工艺不好或者是使用状态不佳，或突发载荷的影响，使轴承在正常运行一段时间之后，产生缺陷，并且在继续运行中进一步恶化，使轴承的运行状态发生变化。因此，对轴承故障的诊断就显得十分重要。 1.2、轴承状态检测常用方法： 1.2.1、温度法：用温度传感器检测轴承座或轴承外的箱体处的温度，来判断轴承的工作状态是否正常。温度检测对轴承载荷、速度和润滑情况的变化比较敏感，尤其对润滑不良而引起的轴承过热现象很敏感。但是，当轴承出现早期点蚀、剥落、轻微磨损等比较微小的故障时，温度检测就无能为力了。因此，这一方法有其明显的不足。文献① 1.2.2、油样分析法：从轴承所使用的润滑油中取出油样，通过收集和分析油样中金属颗粒的大小和形状来判断轴承的受损情况。但是这种方法只适用于润滑有轴承，对于脂润滑来说，就不适用了。同时，可能受到从外围部件上掉下的颗粒的影响，使判断结果的准确性受影响。这种方法也有其局限性。文献① 1.2．3、振动信号分析法：通过安装在轴承底座或箱体恰当位置上的振动传感器检测轴承的振动信号，并对采集到的信号进行分析和处理来判断轴承的状态，振动法具有如下优点：

参考文献

参考文献 [a] 侯桂庆，高殿荣，杨林杰.螺旋泵简介和锥形螺旋叶片泵的研究[J].液压与气动，2004,11:10~11 [1] Karassik，Igor J．，Joseph P．Messina，Paul Cooper，et a1．Pump Handbook(3rd Edition)[M]，McGraw-Hill，New York 2001 [2] 许贤良，王传礼.液压传动[M].北京：国防工业出版社，2008 [3] 王立鼎,刘冲.微机电系统科学与技术发展趋势[J].大连理工大学学报,2000,40:508-511 [3a] 王沫然，李志信.基于MEMS的微泵研究进展[J].传感器技术，2002,21（6）：59~61 [4] Michalicck M A.Introduction to microelectromechanical systems[R].New Mexico:Air Force Research Laboratory,2000 [5] SMITS J G.Piezoelectric Micropump with three valves working peristaltically[J].Sensors and Actuators,1989,20:203-206 [5a] 苏宇锋，陈文元. 基于MEMS的微泵研究进展[J].微纳电子技术，2004,5:33~40 [6] Yole Development,Status of the MEMS Industry[EB/OL].[2012-07].http://www.i-micro-news. com/upload/Rapports/Yole-Status-of-the-MEMS-Industry.July-2012-web.pdf [7] 许忠斌,杨世鹏,刘国林等.微泵的研究现状与进展[J].液压与气动,2013,6:7-12 [8] Kan Jun Wu,Yang Zhigang,Peng Taijiang,etc.Design and test of a high-performance piezoelectric micropump for drug delivery[J].Sensors and Actuators A,2005(121）：156-161 [9] S.M.Ha,W.Cho,Y.Ahn.Disposable thermo-pneumatic micropump for bio lab-on-a-chip application[J].Micro-electronic Engineering,2009,86:1337-1339 [10] Melvin Khoo，Chang Liu. A novel micromachined magnetic membrane microfluid pump[C]. Proceeding of the 22nd Annual EMBS International Conference，Chicago，IL，2000：2394~2397 [11] William L.Benard，Harold Kahn，Arthur H.Heuer，etc. Thin-film shape-memory alloy actuated micropumps[J]. Journal of Microelectromechanical Systems，1998，(7)2：245~251 [12] E. Quandt. Giant magnetostrictive thin film materials and applications[J]. Journal of Alloy and Compound，1997(258)：126~132 [12a] 施卫东，李伟，刘厚林等.国内泵业技术现状与发展趋势[J].农林化研究，2005（5）：24~26 [12b] 王沫然，李志信.基于MEMS的微泵研究进展[J].传感器技术，2002，21（6）:59~61 [12c] 任智惠.泵行业技术现状及发展趋势[J].机电产品市场，2004（9）：86~87 [12d] 赵继宝.国内外水泵技术的研究现状与发展前景[J].鸡西大学学报，2008,8（2）：110~111 [13] 王传礼,丁凡,许贤良.基于GMM转换器喷嘴挡板伺服阀的研究[M].徐州：中国矿业大学 出版社.2006 [13a0] 唐志峰.超磁致伸缩执行器的基础理论与实验研究[D].浙江大学，2005 [13a1] 王福吉.正负超磁致伸缩复合薄膜静动态特性及控制关键技术[D].大连理工大学：2005 [13a] 王博文.超磁致伸缩材料制备与器件设计[M].北京：冶金工业出版社，2003 [13b] 李陪，伍虹.国外稀土超磁致伸缩材料的研究状况.稀土，1990,11（6）：52~59 [13c] 李扩社，徐静，张深根.稀土超磁致伸缩材料进展[J].金属功能材料，2003，10（6）：30~33 [14] 宜振兴,邬义杰,王慧忠等.超磁致伸缩材料发展动态与工程应用研究现状[J].轻工机械,2011(29)1:116-119 [15]URAI T，SUGIY AMA T.Development of a direct-drive servovalve using a giant magnetostrictive material[J].Nippon Kikai Gakkai Ronbunshu，C Hen/Transactions of the Japan

电流型电化学传感器的研究进展

电流型电化学传感器的研究进展 作为一种新科技革命和信息社会的重要技术基础，传感技术已成为人们现代生活的重要组成部分。近年来，电化学传感器的研究受到人们的广泛关注。电极系统组成、电极类型、电解液等重要组成部分的选择对于电流型传感器的性能影响尤为关键。文章详细总结了电流型电化学气体传感器的发展状况，阐述了电极系统、电解液类型对传感器性能的影响，并讨论了电流型传感器的未来发展和应用前景。 标签：传感器；电极；电解液 1 概述 传感器是一种能感应信息并将其转换为可测量信号的器件[1]。作为一种新技术革命和信息社会的重要基础技术，传感器的发展特别迅速，已成为人们现代生活的重要组成部分[2]。 按照感性信号不同，传感器可分为物理传感器和化学传感器，化学传感器可以详细划分为电化学式传感器、光学式传感器、热学式传感器和质量式传感器等。其中电化学传感器由于其敏感度高、能耗低、信号稳定等特点，被广泛使用[3，4]。 电化学传感器是目前发展最为成熟和应用最广的一类传感器[5]，按照其输出信号的不同可以分为电位型电化学传感器、电流型电化学传感器和电导型电化学传感器[6]。其中电位型傳感器是基于电极电势与被测组分浓度之间的关系，通过电极电势的变化来感知浓度的变化。电导型传感器是基于被测物质氧化或还原后电解质溶液电导变化实现检测的。本文主要介绍电流型传感器及其性能影响因素。 2 电流型传感器 电流型传感器是在电位恒定的条件下，使被测物发生定电势电解，基于扩散控制条件下极限电流与浓度的线性关系，从而检测被测物质组分的实时变化的一类传感器[7]。通常也被称为控制电位电解型气体传感器，这种传感器包括供气体进入的气室或薄膜、电极、离子导电性的电解质溶液几部分。电流型传感器是当前业内应用最为广泛的传感器。电流型传感器的工作过程一般包括被测气体进入传感器气室；待测物质通过反应气室到达透气膜附近，并向电极-电解液界面扩散；电活性物质在电解液中溶解；电活性物质在电极表面吸附；扩散控制下的电化学反应；产物脱附；产物离开电极表面的扩散；产物的排除等过程。 3 性能影响因素 影响传感器性能的最主要因素包括电极因素和电解液因素两部分，电极因素

电缆探测仪的文献综述

东海科学技术学院 毕业论文（设计）文献综述 题目：电缆探测仪器 系： 学生姓名： 专业： 班级： 指导教师： 起止日期：

金属探测仪器 本次设计的主要任务是设计金属探测仪，金属都有个共同特性，即导电性。由于此性质，在当高频电磁波辐射到金属后，引起涡流效应[3]，从而使辐射体的参数变化，如阻抗、等效电感量[9]等变化，再将这些参数的变化转化成电压、电流[11]、音调的变化效果作为输出指示地下电缆探测仪是电缆维护、电缆施工者的必备工具，地下电缆探测仪，它具备电缆探测中的四大功能，地埋电缆探测仪全面满足各项地下电缆探测的全面需求。带电电缆的路径查找及寻踪、运行电缆的路径查找及寻踪、运行电缆的识别和判断、施工过程中的电缆检测、直埋电缆的故障查找、多种方法电缆深度的准确判读。多年来我们通过全国范围的调研、创新型的研发，用最新的方法、独特的技术研制出了地埋电缆探测仪。光/电缆路[8]由探测仪的研制成功填补了我国在电力电缆探测仪方面的空白，地下电缆路由探测仪使电缆探测技术达到了崭新的高度[3]。 使用地下电缆路径仪(地下电缆探测仪)可以轻松解决了带电电缆路径查找的问题.地埋线探测仪还可直接查找50Hz运行电缆的路径。带电的电缆的路径查找是该带电电缆路径仪的一大特点，该地下电力电缆探测仪器可探测各种高压电缆、低压电缆、光缆的路径。将测量耦合夹钳夹住待测的电缆，通过耦合夹钳在目标电缆上直接产生感应信号。此时沿电缆路径即可接收到信号。此种工作方式可以探测电缆深度不小于3.5米，探测电缆长度不小于3公里。 运行电缆路径仪接收机[8]能够探测运行电缆的50Hz频率。这种工作方式对于区分地下带电电缆及带电电缆、不带电的电缆和金属管探测有很实用的用处。将便携式电缆寻踪仪接收机的工作频率选择为50Hz频率。由于这种工作方式快捷而有效，因此十分的实用。在这种方式中，不需要使用发射器。 在道路施工和建筑施工中，对地面进行开挖是经常的事情。但施工方往往不能及时准确地掌握开挖地区内地下管线及电力电缆的位置和深度等相关资料。目前，由于盲目开挖而导致的各种事故屡见不鲜，供水管路的被挖破、电力电缆、光缆被挖断等等，不但给社会生活造成了很大的影响，同时也给施工方造成很多不必要的损失。开挖前对工作区域内地下管线和电缆的探查已经成为一项必不可少的而且非常有价值的工作。电缆路由探测仪是专门针对“开挖前的电缆、光缆、金属管道探测”这一目的而研发。"这里能不能进行开挖?" 作为施工单位,会经常面对这样的问题? 地下电缆探测仪操作简单,地下电缆探测仪可快速探明开挖区域内地下管线的状况,避免盲目开挖带来的不必要的损失.此种工作方式可探测电缆深度不小于2米[15]。 在建设房子和房屋装修,对于电缆的排布也要清楚它的电缆走向,在装修过程中,如果对电缆走向不明确,很容易出现施工过程中电缆被意外切断,造成意外事故。本次设计中就设计一个电缆探测仪,来检查墙壁中的电缆走向,在开关断的电缆接线头输入一个高频,通过一个信号接收器在电缆周围来回移动,接收到的信号强弱来判断电缆的位子,接近电缆信号强,远离电缆则信号弱。 金属探测器有很多种型号，双线圈金属探测器[14]，能耗型金属探测器[7]，频差式金属探测器等本次毕业设计通过对粗略的一些方案进行预测，最后确定一个具体方安，即就是要做的设计，对一个通有高频信号的导线用金属探测器[7]来检测，通过探测电路的信号F1和检测电路信号F2的频差经过放大输出得到一个让人能听到的声音，用耳机接听来判断电缆的位置。。本次设计用到两个振荡电路，即探测电路的电压反馈振荡电路和固定频率信号的方

气体传感器文献综述

` 气体传感器的发展概况 和发展方向 玛日耶姆·图尔贡 107551600545 Word文档

气体传感器的发展概况和发展方向 【摘要】本文对气体传感器进行分类，介绍了半导体型气体传感器、电阻型气体传感器、非电阻型气体传感器等几种常见气体传感器的特性、总结了这些气体传感器的工作原理，并阐述这几种气体传感器在日常生活及特殊场合中的应用及其选用时的原则。探讨了气体检测仪器在检测对象、检测围和检测方式上向小型化、智能化、多功能化和通用化等方面不断向前发展的方向。 【关键词】气体传感器；特性；应用；发展方向 一、前言 目前，随着人们环保意识的提高，环境问题日益受到政府和社会关注。环境问题变成了重要的民生问题，影响到人民生活幸福感，甚至环境问题严重威胁群众健康。 近年来生态环境污染状况日趋严重，各种工业废水，废气直接排入水体及空气，造成极为严重的环境污染。影响着人们的正常生活和生存发展，并导致环境污染的气体进行处理是十分急迫的问题。随着科学技术的发展,人们生活水平的提高,对气体传感器的需求已有所不同;同时,随着近年酸雨、温室效应、臭氧层破坏、环境污染等,严重影响了人类的健康和生存,这就给气体传感器提出了新的研究课题和增加了新的研究容和难度。检测气体的种类由原来的还原性气体(H2、 C4、 H10、 CH4等)扩展到毒性气体(CO、NO2、 H2S、NO、NH3、 PH3等)以及食品有关的气体(鱼、肉鲜度(CH3)3、醋酸乙脂等)[1]。气体传感器作为气体检测最基础的部分，为了满足这些需求,气体传感器必须具有较高的灵敏度和选择性,重复性和稳定性要好,而且能批量生产,性能价格要高等。 随着人们环保意识的增强以及各国对有毒气体排放和污染物排放方面的严格立法，各种气体传感器正在得到越来越广泛的应用。目前，随着生命科学、人工智能、材料科学等学科的发展，气体传感器的应用领域越来越广泛，在大气监测、食品工业、汽车尾气快速实时测定、有毒气体检测安全检查和航空航天等方面，越来越多地显示出气体传感器的重要作用[2]。 二、气体传感器的发展概况 2.1气体检测仪 气体检测仪是一种气体泄露浓度检测的仪器仪表工具，主要是指便携式/手持式气体检测仪。主要利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类。气体检测的目的是分析各种气体混合物中各组分的含量或其中某一组分的含量。气体检测仪表一般由传感器、信号放大、处理单元、显示单元以及控制单元组成，其中传感器是最关键的部分。 2.2传感器 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器按其基本效应可分为：物理传感器，化学传感器，生物传感器。按检测对象，化学传感器分为气体传感器、湿度传感器、离子传感器。 物理传感器 传感器生物传感器气体传感器 化学传感器离子传感器 湿度传感器

转速测量及应用

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目录 第1章转速测量文献综述 (1) 1.1 转速测量的意义 (1) 1.2 转速测量现状 (1) 1.2.1 磁电式转速测量 (1) 1.2.2 光电式转速测量 (2) 1.2.3 电感式转速测量 (2) 1.2.4 等 (2) 第2章总体方案设计 (2) 2.1 方案一 (3) 2.2 方案二 (5) 2.3 方案三 (6) 2.4 方案分析对比 (8) 2.5 小结 (9) 第3章具体设计与特性分析 (10) 3.1 传感器设计 (10) 3.2 转换电路设计 (11) 3.3 传感器总体分析 (11) 3.4 使用条件和误差补偿 (11) 3.5 仿真实验 (11) 3.6 小结 (12) 总结 (13) 参考文献 (14) 附录 (15) 千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行

第1章转速测量文献综述 1.1转速测量的意义 工业生产中经常需要关注转速问题，转速是标志设备运转是否正常的重要指标，实时的监测转速，对了解设备的运行，提高工农产品的质量和效率有重要意义。转速测量方法较多，而模拟量的采集和模拟处理一直是转速测量的主要方法。 1.2转速测量现状 ■凡能随转速而变化的物理量都可用作转速传感器，例如： ●电磁传感器 ●霍尔传感器 ●光电传感器 ●闪烁传感器 等等 1.2.1磁电式转速测量 磁电式转速传感器主要是利用磁阻元件来做转速测量的。磁阻元件有一个特性，转速表就是其阻抗值会随着磁场的强弱而变化。通常磁电式传感器内装有磁性铁，使传感器预先带有一定的磁场，当金属的检测齿轮靠近传感元件时，齿轮的齿顶与齿谷所产生的磁场变化使得传感元件的磁阻抗也跟着变化。但是磁阻元件的阻抗值随温度变化很大，用一个磁阻元件测量转速时，温漂影响非常厉害，这使磁阻元件的应用受到很大的限制。可是我们的传感器却不同，它采用了 2 个磁阻元件，不仅补偿了温度的影响，还大大地增强了传感器的灵敏度。 磁电式转速传感器采用磁电感应原理实现测速，当齿轮旋转时，通过传感器线圈的磁力线发生变化，在传感器线圈中产生周期性的电压，通过对该电压处理计数，就能测出齿轮的转速。该传感器输出信号强，抗干扰

电化学传感器

背景：最早的电化学传感器可以追溯到20世纪50年代，当时用于氧气监测。到了20世纪80年代中期，小型电化学传感器开始用于检测PEL范围内的多种不同有毒气体，并显示出了良好的敏感性与选择性。目前，为保护人身安全起见，各种电化学传感器广泛应用于许多静态与移动应用场合。 电化学传感器的工作原理: 电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化学传感器由传感电极（或工作电极）和反电极组成，并由一个薄电解层隔开。 气体首先通过微小的毛管型开孔与传感器发生反应，然后是疏水屏障层，最终到达电极表面。采用这种方法可以允许适量气体与传感电极发生反应，以形成充分的电信号，同时防止电解质漏出传感器。 穿过屏障扩散的气体与传感电极发生反应，传感电极可以采用氧化机理或还原机理。这些反应由针对被测气体而设计的电极材料进行催化。 通过电极间连接的电阻器，与被测气浓度成正比的电流会在正极与负极间流动。测量该电流即可确定气体浓度。由于该过程中会产生电流，电化学传感器又常被称为电流气体传感器或微型燃料电池。 在实际中，由于电极表面连续发生电化发应，传感电极电势并不能保持恒定，在经过一段较长时间后，它会导致传感器性能退化。为改善传感器性能，人们引入了参考电极。 参考电极安装在电解质中，与传感电极邻近。固定的稳定恒电势作用于传感电极。参考电极可以保持传感电极上的这种固定电压值。参考电极间没有电流流动。气体分子与传感电极发生反应，同时测量反电极，测量结果通常与气体浓度直接相关。施加于传感电极的电压值可以使传感器针对目标气体。 分类： 电化学传感器可分为以下几个类型 ①吸附型：通过吸附方式将修饰物质结合在电极表面得到的修饰电极为吸附型化学修饰电极。可以制备单分子层和多分子层。根据吸附作用力的不同，又可分为平衡吸附型、静电吸附型、LB膜型、SA膜型、涂层型。 ②共价键合型：在电极的表面通过键合反应把预定功能团接在电极表面而得到的化学修饰电极为共价型化学修饰电极。常用基体电极有碳电极、玻碳电极、金属和金属氧化物电极。 ③聚合物型：利用聚合反应在电极表面形成修饰膜的电极。制备方式有氧化还原沉积、有机硅烷缩合、等离子聚合、电化学聚合等。 ④其他类型：无机物修饰电极，如普鲁士蓝修饰电极、粘土修饰电极、沸石修饰电极、金属及金属氧化物修饰电极。 电化学DNA传感器电化学DNA传感器是生物分析一个非常重要的领域，也是一种应用较为广泛的检测手段。 电化学DNA传感器工作原理电化学DNA传感器利用单链DNA (ssDNA-作为敏感元件通过共价键合或化学吸附固定在固体电极表面.加上识别杂交信息的电活性指示剂(称为杂交指示剂-共同构成的检测特定基因的装置/如图)所示

汽车底盘测功机的原理

本科毕业设计（论文）手册目录 一、浙江师范大学本科毕业设计(论文)正文（1～38页） 二、浙江师范大学本科毕业设计(论文)过程管理材料（1～50页） （一）浙江师范大学本科毕业设计(论文)任务书 (1) （二）浙江师范大学本科毕业设计(论文)文献综述 (3) （三）浙江师范大学本科毕业设计(论文)开题报告 (13) （四）浙江师范大学本科毕业设计(论文)外文翻译 (26) （五）浙江师范大学本科毕业设计(论文)指导记录 (44) （六）浙江师范大学本科毕业设计(论文)中期检查表 (47) （七）浙江师范大学本科毕业设计(论文)答辩资格审查表 (48) （八）浙江师范大学本科毕业设计(论文)答辩记录 (49) （九）浙江师范大学本科毕业设计(论文)评审表 (50)

第一部分毕业设计(论文) 正文

目录 摘要 (1) 英文摘要 (1) 引言 (1) 1、绪论 (2) 1.1 汽车底盘测功机概述 (2) 1.2 底盘测功机的发展现状 (5) 1.3 论文研究目的及意义 (6) 2、底盘测功机硬件构成及原理 (7) 2.1 测控系统的评价指标 (7) 2.2 系统硬件框图 (9) 2.3 传感器 (10) 2.4 模入模出板和开关量输入输出卡 (11) 2.5 放大滤波电路的设计 (12) 3、底盘测功系统的数据处理及分析 (15) 3.1 概述 (15) 3.2 曲线拟合 (16) 3.3 FIR 数字滤波器的设计 (17) 3.4 系统标定 (19) 3.5 底盘测功机数据处理 (21) 4、汽车底盘测功机中存在的问题及影响测试精度的因素分析 (22) 4．1目前汽车底盘测功机中存在的问题分析 (22) 4.2解决途径 (24) 4.3影响底盘测功机测试精度的因素分析 (26) 5、底盘测功机的使用与维护 (27) 5.1主要性能的检定 (27) 5.2一般底盘测功机的使用与维护 (29) 5.3 DCG-1OA型汽车底盘测功机维护实例 (31) 结束语 (36) 参考文献 (36) 致谢 (38)

电化学葡萄糖传感器研究进展_吴爱坪

2015年第23期 科技创新科技创新与应用 电化学葡萄糖传感器研究进展 吴爱坪 （国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏苏州215000） 葡萄糖检测在医学、食品、生物技术及工业等领域有着广泛的应用，例如在医学上，常用电化学葡萄糖检测试条对病人血液、尿液或是唾液中的葡萄糖进行检测，从而指导饮食调节或是调整糖尿病用药，有助于糖尿病病情的治疗与控制；在食品方面，葡萄糖常见的碳水化合物，分析食品中（如饮料、果汁等饮品中）的葡萄糖含量也十分必要；葡萄糖含量的多少对微生物的发酵过程也有一定的影响；此外葡萄糖电化学传感器也用于检测工业废水中葡萄糖的含量。采用电化学传感器检测葡萄糖，其线性检测范围宽、灵敏度高、成本比较低，近年来，获得快速发展，已成为目前研究和应用最多的生物传感器。 1电化学酶传感器 酶传感器一般是由固定化酶和电极组合构建而成。利用酶的高度专一性及催化性，将酶作为生物传感器的敏感元件，从而实现生物分子，如糖类、醇类、有机酸化合物、氨基酸化合物的浓度检测。用于葡萄糖检测的酶常为葡萄糖氧化酶。根据检测过程中传感器的电荷传递机理不同，主要有以下几种类型的电流型葡萄糖传感器。 1.1氧气作为电子传递介体 在葡萄糖氧化酶存在的条件下，葡萄糖和氧气反应生成葡萄糖酸和双氧水，葡萄糖浓度的变化与双氧水或是氧气的浓度变化成线性关系。采用电化学方法检测过氧化氧的浓度和氧浓度可实现葡萄糖浓度的检测。张彦等采用壳聚糖固定化葡萄糖氧化酶生物传感器测定葡萄糖的含量，通过电极检测氧气消耗量，并依据反应中消耗的氧气与葡萄糖的浓度成正比的关系，建立了检测葡萄糖含量的电化学方法[1]。由于这类传感器借助于中间物质氧气或是双氧水，极易受检测环境的影响，如氧气不足时，难以对高浓度的血糖进行测定；双氧水浓度过高还容易导致酶的失活[2]。 1.2利用电子媒介体代替氧气作为电子受体 电子媒介体，是指能将酶反应过程中产生的电子从酶反应中心转移到电极表面，从而使电极产生相应电流变化的分子导电体。其克服了葡萄糖酶传感器受氧气限制的缺点。电子媒介体能够使电子在酶的氧化还原中心与工作电极表面之间进行快速、往复传递。常见的电子媒介体有有机染料、二茂铁及其衍生物、醌及其衍生物、四硫富瓦烯、富勒烯及导电有机盐等。陈国松等用电子媒介体硒杂二茂铁制备得到的葡萄糖电极[3]；莫昌莉等以蔡酚绿B为介体制备葡萄糖传感器，加入葡萄糖标准溶液前后对蔡酚绿B进行循环伏安扫描，根据蔡酚绿B氧化峰的电流值与葡萄糖浓度成正比从而实现葡萄糖的定量测定[4]。 1.3无介体传感器 其主要特点就是不经过酶与电极间电子交换，酶自身与电极之间直接进行电子转移。由于氧化还原活性中心深埋在葡萄糖氧化酶的分子内部，电子无法与电极表面以足够快速率进行转移，因此增强电子转移速度、缩短其与电极的距离是无介质传感器的研究热点。通常主要通过将酶共价键合在修饰电极表面、或将酶固定在导电聚合物修饰电极表面，达到酶催化反应的专一和高效。蔡称心等利用吸附的方法将葡萄糖氧化酶固定到CNT/GC电极表面，形成GOx-CNT/GC电极，通过葡萄糖氧化酶的直接电子转移实现葡萄糖的检测[5]，Xinhuang Kang等采用葡萄糖氧化酶-石墨烯-壳聚糖修饰电极实现葡萄糖的直接电化学检测，借助于石墨烯的高比表面积和高导电性，实现葡萄糖氧化酶在电极表面的高吸附量，并加快了葡萄糖氧化酶与电极之间的电子传递速度[6]。 2电化学非酶传感器 酶的活性容易受到外界环境影响这一缺点限制了酶传感器的应用，通过在电极上修饰对葡萄糖有催化作用的材料构建非酶葡萄糖传感器越来越引起人们的关注。常见的用于构建非酶葡萄堂传感器的材料主要有金属纳米材料如Au、Ag、Pt等、金属合金如Pt-Pb、金属纳米氧化物纳米CuO等、碳纳米管、石墨烯、聚合物膜、水滑石等。非酶葡萄糖传感器克服了酶容易失活这一缺点，表现出良好的重现性及稳定性。 纳米材料由于其尺寸效应等具备良好的催化性能，越来越广泛应用于电化学传感器的研究中。丁海云等将制备了Cu纳米粒子修饰电极，其与大粒径的Cu粒子修饰电极相比较，Cu纳米粒子修饰电极对葡萄糖的检出限更低[7]，罗立强等制备氧化铜－石墨烯纳米复合物修饰电极，测定人血清样品，其结果与生化分析仪得出的结果基本一致[8]。特殊形状的纳米结构性能更佳，王蕊通过电沉积的方法在金电极表面制备了具有三维Pt-Pb“纳米花”状纳米结构，其电活性面积和电催化活性都有极大的提高，且稳定性和选择性也很好[9]。黄新堂等制备钛基底上镍－铝水滑石纳米片阵列无酶葡萄糖传感器电极CN101598697A。 电极表面的聚合物膜可以消除干扰，提高电极选择性。俞建国等制备的修饰过氧化聚吡咯膜的微镍电极用于葡萄糖的检测，有效的减少了常见的干扰物质（如抗坏血酸、尿酸）对检测结果的干扰，提高修饰电极的稳定性[10]。 3结束语 酶传感器具有高度的专一性，非酶传感器具备良好的稳定性，两者均具备自己的优势，无论哪种传感器，其最终目的是实现葡萄糖传感器的高效、专一、长期检测。未来在酶传感器的酶的活性保持及非酶传感器的专一性等方面的研究将会是葡萄糖电化学传感器的研究热点。 参考文献 [1]张彦，等.壳聚糖固定化葡萄糖氧化酶生物传感器测定葡萄糖的含量[J].分析化学，2009，37（7）：1049-1052. [2]Guilbault G Q Lubrano G G.An enzyme electrode for ampero－metric determination of glucose[J].Analytica ChimicaActa，1973，64（3）：439-455. [3]陈国松，等.CN102297886A[P].2011 [4]莫昌莉，等.以蔡酚绿B为介体的葡萄糖生物传感器[J].化学传感器，2003，23（1）：26-31. [5]蔡称心，等.碳纳米管修饰电极上葡萄糖氧化酶的直接电子转移[J].中国科学（B辑），2003，33（6）：511-518. [6]Xinhuang Kang，等.Glucose Oxidase-graphene-chitosan modified e lectrode for direct electrochemistry and glucose sensing[J].Biosensors and Bioelectronics，2009，25：901-905. [7]丁海云，等.纳米铜修饰玻碳电极的制备及其对葡萄糖的催化氧化[J].分析化学，2008，36（6）：839~842. [8]罗立强，等.CN102520035A[P].2012. [9]王蕊.Pt-Pb纳米花修饰无酶葡萄糖传感器的研究[D].天津大学材料学院，2010. [10]俞建国，等.高选择性的镍基无酶葡萄糖微传感器的研制及应用[J].分析化学，2008，36（9）：1201-1206. 摘要：电化学传感器法检测葡萄糖是葡萄糖检测的常见方法，广泛应用于临床检测、食品生产、生物技术、发酵控制等领域，文章介绍了葡萄糖电化学传感器的常见类型及其工作原理，并对其优缺点进行了简单分析。 关键词：葡萄糖；电化学传感器；研究分析 63 --

半导体与电化学气体传感器特性对比说明[1]

一氧化碳传感器气体传感器简述 一、电化学一氧化碳气体传感器 电化学一氧化碳气体传感器工作原理： 基于电化学原理开发的一氧化碳气体传感器是目前广范应用于各类工业现场、矿山、家居环境中防止一氧化碳中毒的一种毒性气体传感器。其工作过程遵循法拉第定律。可简单表述为利用一氧化碳气体在传感器中工作电极上的电化学氧化过程，氧气在对电极上的电化学还原过程。一氧化碳气体电化学反应所产生的电流与其浓度成正比并遵循法拉第定律。这样，通过测定电流的大小就可以确定待测气体的浓度。 该种传感器设计的理念最初主要基于预防工业、矿业等现场群体性一氧化碳中毒事件的发生，因此器件的精度和可靠性是其设计的最核心内容。工艺技术的不断成熟、制造成本的快速降低，使得在工业用一氧化碳传感器技术基础上衍生的用于家居环境中的一氧化碳传感器大规模应用变成现实，其具有的工业应用产品标准的品质使其几乎成了欧美发达国家居民家庭一氧化碳检测的唯一选择。 电化学一氧化碳气体传感器特性： 1.功耗低，能满足严格防爆要求。由於它是一只电池，响应时不消耗 能量，所附加的恒定电位较低，一般在几十毫伏至二百毫伏内，且 漏电流极小，约为零点几微安。因此这种传感器用一节五号电池便 可连续工作数百小时。再则这种传感器在室温中工作，对CO等易燃 易爆气体使用较安全。它可在地面恶劣环境中使用，也可在地下坑 道中使用，能够满足严格的防爆要求。 2.有较好的抗干扰性能。由於由不同气体的电极和电解液组成、配方

均不同，它们的电极电位不同，反应电流的最佳电极电位也不相同，因此具有较好的抗干扰性能。如在实验中测定CO气体传感器的响应电流时，测量不受甲烷、汽油气、NO、NO2、SO2等气体的干扰。 3.有稳定的较高的输出性能。由于工作电极是在恒定电位下工作，被 测气体能产生稳定的电化学反应，因而保证了这种气体传感器有优良的稳定输出性能。只要加在参比电极上的电压不变，它的输出响应就不会发生突变。因此这种传感器的测量精度较高，可达到 0.5×10－6。 4.响应时间较快，20秒内可达90％。无需取样，在不增加气泵的情况 下，只要被测气体对准传感器的窗口，通过气体扩散进入扩散电极便会迅速产生响应。 5.有较好的线性特性与温度性能。从工作原理已知，在恒电位条件下， 当传感器的结构和电解液一定时，气体扩散电极一定，此时，反应电流I就只与气体浓度C成正比，I=KC，因此这类传感器必然有较好的线性特性。 6.由于所用电解液浓度高时吸收环境中的水蒸气，而浓度低时电解液 中的水分较易挥发，其电解液浓度会自动平衡，电导率变化较小，从而传感器灵敏度受环境变化的影响较小。 二、金属氧化物半导体一氧化碳传感器 金属氧化物半导体一氧化碳传感器工作原理： 基于半导体原理开发的一氧化碳气体传感器，常见的有旁热式元件和自加热元件（也叫常温元件）由于其工作原理简单、易于制造、使用方便、价格低廉等特点曾引起业界的广泛关注。其原理可简单表述为金属氧化物