详情

原文传递一种光电法非接触式检测生物质硫化物的系统及方法

专利名称：	一种光电法非接触式检测生物质硫化物的系统及方法
摘要：	本发明涉及一种光电法非接触式检测生物质硫化物的系统及方法，其系统包括反应器，在反应器内设置有至少1个超声驻波悬浮单元以及超声反射单元、样品注射单元，超声驻波悬浮单元的超声发射端与超声反射单元相对设置，本发明主要是在惰性气体介质条件下将阶梯型变幅杆结构与类弹簧等截面变幅杆结构和/或夹心式变幅杆结构耦合使指数型振动模态与螺旋型类弹簧纵振动模态和/或夹心式纵扭振动模态耦合叠加实现纵向振幅放大，且指向性好，使非挥发酸和硫化物溶液能够快速在驻波悬浮点聚集并在超声作用下增加接触面积，加快反应速率，实现非接触式反应，检测响应快，避免了常见的反应器皿由于容器壁的清洗以及力学影响而对反应造成较大误差的问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安电子科技大学
发明人：	张宇博;李军
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201910661344.X
公开号：	CN110376127A
代理机构：	西安佩腾特知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	曹宇飞
分类号：	G01N21/01(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	710071 陕西省西安市太白南路2号
主权项：	1.一种光电法非接触式检测生物质硫化物的系统，包括在同一光轴上设置的光源(1)、入射光纤(2)、出射光纤(5)以及光电转换器(6)，其特征在于：还包括设置在光轴上位于入射光纤(2)与出射光纤(5)之间的避光集气腔(3)以及与避光集气腔(3)通过管道连接的封装有惰性气体的反应器(7)，在避光集气腔(3)内管路上设置有吸附有甲基绿的滤纸(4)，滤纸(4)的中心与光轴重合，所述避光集气腔(3)的进气口和出气口分布在滤纸(4)的两侧；所述反应器(7)内设置有至少1个超声驻波悬浮单元以及超声反射单元(9)、样品注射单元(10)，超声驻波悬浮单元的超声发射端与超声反射单元(9)一一对应且相对设置；所述样品注射单元(10)的注射口与超声驻波悬浮单元的驻波悬浮点正对。 2.根据权利要求1所述的光电法非接触式检测生物质硫化物的系统，其特征在于：所述反应器(7)内还设置有调节支架和样品调节架(13)；所述超声驻波悬浮单元设置在调节支架上，并通过调节支架调整超声驻波悬浮单元与超声反射单元(9)之间的驻波悬浮点位置，所述样品注射单元(10)设置在样品调节架(13)上并通过样品调节架(13)调节样品注射单元(10)的位置和角度。 3.根据权利要求1所述的光电法非接触式检测生物质硫化物的系统，其特征在于：所述超声驻波悬浮单元是多个，且多个超声驻波悬浮单元的驻波悬浮点在同一条直线上等距分布或非定距分布，多个驻波悬浮点所连成的直线是水平直线或竖向直线或者倾斜斜线。 4.根据权利要求1～3任一项所述的光电法非接触式检测生物质硫化物的系统，其特征在于：所述超声驻波悬浮单元包括依次设置的压电陶瓷堆(81)、振动输出杆(82)以及变截面变幅杆(83)，所述变截面变幅杆(83)包括至少2级子变幅杆，且一级子变幅杆的直径小于等于相邻上一级自变幅杆的直径，使子变幅杆之间连接成阶梯型变幅杆结构，最末一级子变幅杆的发射端截面呈球冠状。 5.根据权利要求4所述的光电法非接触式检测生物质硫化物的系统，其特征在于：所述振动输出杆(82)包括至少1节侧壁上开设有多条螺旋通槽的等截面直管构成的类弹簧管；多条螺旋通槽的起点在同一圆周线上均匀分布。 6.根据权利要求4所述的光电法非接触式检测生物质硫化物的系统，其特征在于：所述最末一级子变幅杆的球冠状发射端的圆心角为120～150°；高度h不超过对应子变幅杆直径的1/3。 7.根据权利要求4所述的光电法非接触式检测生物质硫化物的系统，其特征在于：所述样品注射单元(10)的注射口距离超声驻波悬浮单元的驻波悬浮点的距离不小于2mm；所述超声驻波悬浮单元的驻波悬浮点之间的距离为0.95～2.85cm之间。 8.一种利用权利要求1所述的光电法非接触式检测生物质硫化物的系统检测硫化物的方法，其特征在于包括以下步骤： (1)调整超声驻波悬浮单元的发射端与超声反射单元(9)正对后调整样品注射单元(10)的位置以及倾斜角度使样品注射单元(10)的注射口与超声驻波悬浮单元的驻波悬浮点正对； (2)向反应器(7)内通入惰性气体，惰性气体通过管路进入避光集气腔(3)，光源(1)发出的光穿过吸附有甲基绿的滤纸(4)，在滤纸(4)的另一侧采集光信号强度，经光电转换后得到电压值，记录初始10～15s的电压值并取其平均值，得到加酸前的初始电压平均值，记为U0； (3)启动反应器(7)内的超声驻波悬浮单元工作，通过样品注射单元(10)向超声驻波悬浮单元的超声场内注射过量的非挥发性酸和待测硫化物溶液，在惰性气体介质中超声波作用下使待测硫化物溶液与非挥发性酸在驻波悬浮点上混合并在声场作用下加快反应生成硫化氢气体； (4)反应器(7)内生成的硫化氢气体与惰性气体混合通过管道进入集气腔(3)内，硫化氢气体与滤纸(4)上的甲基绿，使滤纸(4)上甲基绿的颜色从深绿色变为浅绿色或无色，随着滤纸(4)颜色的变化穿过滤纸(4)的光信号强度也发生变化，实时采集穿过滤纸(4)后的光信号强度，经光电转换后得到实时电压值，记为Ut； (5)根据电压值与吸光度之间的关系计算出待测硫化物溶液对应的吸光度值；再按照外标法用一系列浓度的标准硫化物溶液作出硫化物浓度与吸光度回归曲线，进而得到待测硫化物溶液所对应浓度。 9.根据权利要求8所述的用光电法非接触式检测生物质硫化物的系统检测硫化物的方法，其特征在于：所述步骤(3)在惰性气体介质中超声波作用下使待测硫化物溶液与非挥发性酸在驻波悬浮点上混合并在声场作用下加快反应生成硫化氢气体，具体是：在惰性气体介质条件下，超声驻波悬浮单元将指数型振动模态与螺旋型类弹簧纵振动模态和/或夹心式纵扭振动模态耦合，形成超声混沌场，使待测硫化物溶液与非挥发性酸在驻波悬浮点快速聚集，并在超声场作用下增加液体的接触面积，加速混合、反应。 10.根据权利要求8所述的用光电法非接触式检测生物质硫化物的系统检测硫化物的方法，其特征在于：所述非挥发酸是磷酸或者硫酸，硫化物是含有HS-或/和S2-的化合物。
所属类别：	发明专利