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提高压电传感器信噪比的数据处理新方法研究与应用

作者：亓永 Publish: 2007-1-25 Hits:-

【中文题名】

提高压电传感器信噪比的数据处理新方法研究与应用

【英文题名】

【学科专业】

分析化学

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-1-25

【中关键词】

阻抗分析,信噪比,压电传感器,吸附,表面活性剂,

【英关键词】

Impedance analysis,signal-to-noise ratio,piezoelectric sensor,adsorption,surfactant,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化元件、部件>发送器（变换器）、传感器>

【论文摘要】

石英晶体微天平(QCM)是一种高灵敏的质量传感器,其信号测定方法有振荡电路法和阻抗分析法两种。阻抗分析法是一种高级的测量方法,它通过高频阻抗计进行阻抗扫描测定可获得压电传感器的多种化学信息。本论文在编写阻抗计与计算机的联机程序时,将多种数据分析方法加入程序中,实现数据的动态采集和分析,大大提高了QCM的信噪比,主要工作如下: 1)根据QCM的等效电路模型,导出了QCM谐振频率的理论关系式。由此讨论了QCM谐振频率与在电导谐振峰某高度处的中心频率和跨度之间的关系,提出了平均谐振频率的概念及其测量方法。研究了测定位置对谐振频率测量值及其噪音水平的影响。结果表明,采用100点以上的测量位置所得平均的谐振频率,可提高信噪比6倍左右。该方法程序简单,能有效地降低仪器的随机测量噪音,具有良好的实用性。该方法已用于QCM研究吸附过程的数据分析。在吸附实验中先在QCM表面修饰一层聚苯乙烯薄膜,以QCM为研究工具,动态测量阳离子表面活性剂CPC在聚苯乙烯表面的吸附过程中的质量变化,由此求出了有关吸附速率常数和吸附平衡常数,并讨论了盐浓度对吸附的影响。2)由相位—频率曲线,从理论上给出了QCM的串联谐振频率和并...

【论文题纲】

中文摘要	7-8
ABSTRACT	8-10
第一章绪论	10-21
1.1 压电传感器	10-11
1.1.1 Sauerbray 方程	10
1.1.2 压电石英晶体传感器	10-11
1.2 压电石英晶体的研究内容和趋势	11-20
1.2.1 电化学石英晶体微天平(EQCM)	11-13
1.2.2 QCM－D 测量技术	13-14
1.2.3 QCM 与其它分析技术联用	14-15
1.2.4 QCM 在生物分析中的应用	15-17
1.2.5 分子印迹压电传感器	17-18
1.2.6 气相压电传感器	18-19
1.2.7 非质量响应的应用	19
1.2.8 改善QCM 响应灵敏度	19-20
1.3 论文构成	20-21
第二章基于导纳曲线的阻抗数据分析新方法研究	21-38
2.1 前言	21-22
2.2 理论分析	22-27
2.2.1 压电石英晶体的谐振频率测量	22-24
2.2.2 多点平均法测定压电石英晶体的谐振频率	24-27
2.3 实验部分	27
2.3.1 仪器与试剂	27
2.3.2 测量方法	27
2.4 结果与讨论	27-37
2.4.1 多点平均法效果分析	27-30
2.4.2 切割线交点中位值与谐振频率的差异	30-32
2.4.3 压电传感器在线检测阳离子表面活性剂CPC在PS修饰膜的吸附	32-37
2.4.3.1 石英晶片的修饰	32
2.4.3.2 实验步骤	32
2.4.3.3 石英表面的PS 修饰膜制备	32-33
2.4.3.4 表面活性剂在PS修饰膜上的吸附	33-34
2.4.3.5 CPC 在PS 修饰膜上的吸附等温线	34-36
2.4.3.6 吸附动力学参数的估算	36-37
2.5 本章小结	37-38
第三章基于相位—频率曲线的阻抗数据分析新方法研究	38-51
3.1 前言	38
3.2 串联和并联谐振频率的理论分析	38-41
3.3 实验部分	41-42
3.4 结果与讨论	42-50
3.4.1 相位中位值效果评估	42-45
3.4.2 溶液粘度、密度的影响	45-46
3.4.3 压电传感器在线检测阴离子表面活性剂SDBS 在PS 修饰膜的吸附	46-50
3.4.3.1 SDBS 在PS 修饰膜上的吸附动力学	47-49
3.4.3.2 SDBS 在PS 修饰膜上的吸附等温线	49-50
3.5 本章小结	50-51
第四章基于快速傅立叶变换法的阻抗数据处理方法研究	51-63
4.1 前言	51
4.2 FFT 基本原理	51-53
4.3 快速傅立叶变换法的计算机模拟	53-56
4.3.1 电导—频率曲线模拟	53-56
4.3.2 相位—频率曲线模拟结果	56
4.4 方法验证	56-57
4.5 压电传感器在线检测非离子表面活性剂TX-114 在PS 修饰膜的吸附	57-62
4.5.1 TX-114 在PS 修饰膜上的吸附	57-59
4.5.2 TX-114 在PS 修饰膜上的吸附等温线	59-61
4.5.3 吸附动力学参数的估算	61-62
4.6 本章小结	62-63
第五章硅酸镧镓晶体微天平测定石蜡膜的吸附特性	63-68
5.1 引言	63
5.2 实验部分	63-64
5.3 结果与讨论	64-67
5.3.1 LCM 监测SDS 在石蜡膜上的吸附	64-65
5.3.2 SDS 在石蜡膜上的吸附动力学参数	65
5.3.3 SDS 在石蜡修饰膜上的吸附等温线	65-67
5.4 结论	67-68
参考文献	68-77
攻读学位期间发表论文题录	77-78
致谢	78

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.381849



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