[发明专利]一种基于Android的便携式重金属离子检测仪器及方法

权利要求书

1.一种基于Android的重金属离子检测仪器，其特征在于所述的仪器包括检测前端设备与数据管理控制电路，两者之间通过蓝牙无线连接的；其中：

①检测前端设备由顶盖、杯体和电极架构成，顶盖内部安装有电路板和电池并内侧留有窗口，外部留有指示灯、电源开关和充电接口；杯体中留有放置烧杯的空间；电极架上安装有搅拌电机，弹簧针阵列接口及电极导线，并留有三个电极插孔，中间插孔安插电化学分析的工作电极，左右两边分别安插参比电极和对电极；三个起传感器作用的电极连接到检测前端设备上，顶盖内侧留有窗口，将其与弹簧针阵列接口对齐盖上，以保证搅拌电极和三个电极与电路板相连，且三个电极的末端浸入待测溶液中，所述的检测前端设备用于使用的标准浓度为10μg/L、20μg/L、30μg/L、40μg/L和50μg/L对Cu、Cd、Pb和Hg四种重金属线性度进行测试；

所述的电路板上的电路是以微控制器为中心，搭建外围通信模块以及DAC或ADC电路，通过恒电位仪将电压施加在电极上，然后通过数据采集模块采集电流值，所述的电池选用的是电量为3800mAh的锂电池；

②数据管理控制电路

利用Android智能设备作为整个检测系统的一部分，开发的应用程序包括与检测前端设备的通信，实现最基本的驱动电压生成与电流的采集，实现对检测前端的控制与数据的接收；

在Android系统中，检测前端设备作为蓝牙设备之一，所有的通信操作是基于Android系统提供的蓝牙套接字数据流完成的；

所述的检测前端设备中还包括一由超低漏电流的模拟开关组成的采样电阻网络，用于实现电流采集档位的切换；

所述的检测前端设备中的DAC为16bit高精度数模转换器，由微控制器发送信号，生成所需波形；

所述的检测前端设备中的ADC是12bit的数模转换器，转换为数字信号发送给微控制器；

所述的仪器中还包括高精度电压电流表，用于测量并记录DAC与ADC的数字编码与实际电压电流的值，并将记录的数据进行线性拟合校准后得到数字编码与实际电压电流间的线性关系参数，以减小误差；

所述的检测前端设备与所述的Android智能设备成功连接后，微控制器自动向所述的Android智能设备上传校准参数，供所述的Android智能设备对所述的检测前端设备采集到的电压值与电流值进行校准。

2.按权利要求1所述的仪器，其特征在于：

①检测前端设备

a)所述的杯体中留有放置烧杯的空间是可以存放最大100ml的烧杯；

b)所述的电路板的尺寸为90mm×90mm×6mm；

c)所述的电池尺寸为75mm×45mm×10mm；

d)杯体的外壁上留有一个观察窗，便于观察内置的烧杯中待测溶液的状况；

②数据管理控制设备

还包括数据曲线的绘制显示，处理与分析、保存管理，曲线绘制使用achartenginc库实现的。

3.使用权利要求1或2所述的仪器的方法，其特征在于完整的检测过程分为准备工作、数据检测采集及结果处理分析三个部分；其中，准备工作包括根据所要检测的目标物准备合适的缓冲液、安装电极、连接检测前端设备与Android智能设备以及设置检测参数；数据检测采集包括对空白缓冲底液、标准液加入及实际样品液的检测；结果处理分析包括将采集到的检测数据进行基线去除、生成标准曲线及计算样品液重金属浓度，对于Cu、Cd、Pb和Hg四种重金属线性度测试使用的标准浓度为10μg/L、20μg/L、30μg/L、40μg/L和50μg/L，且在Android系统中，检测前端设备作为蓝牙设备之一，所有的通信操作是基于Android系统提供的蓝牙套接字数据流完成的。