[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

摘要

本发明涉及一种基于Android平台的利用电化学的方法检测重金属离子的仪器。其特征在于所述的仪器主要由两个部分组成检测前端设备与数据管理后端控制设备。检测前端设备的基本原理是利用电化学分析方法对重金属离子检测的作用，设计了相应的电路板系统与起传感作用的检测电极。电路板产生特定的电压波形驱动检测电极，并实时采集电极上经过的电流。数据管理后端控制设备是基于已普及的Android智能设备，开发相应的数据处理应用程序，并通过无线传输与检测前端设备进行通信，控制其工作，同时接收并保存处理前端传回的数据。本发明充分利用了Android智能设备普遍具有的强大处理能力和良好的人机交互，又极大地降低了整个检测系统的成本，具有极大的应用前景。

主权项

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。