基于微流控芯片恶臭气体检测系统研究

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1、分类号：TH701密级：UDC：编号：14-080400-29M河北工业大学硕士学位论文基于微流控芯片恶臭气体检测系统研究论文作者：李海学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：仪器科学与技术指导教师：张思祥职称：教授资助基金项目：国家重大科学仪器设备开发专项（项目编号：2012YQ060165）“恶臭自动在线监测预警仪器开发及应用示范”。万方数据万方数据DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofInstrumentScienceandTechnologyTHEDESIGNOFMALODORO

2、USGASESDETECTIONSYSTEMBASEDONMICROFLUIDICCHIPbyLiHaiSupervisor:Prof.ZhangSixiangMarch2014ThisworksupportedbytheNationalKeyScientificInstrumentandEquipmentDevelopmentProjectsofChina.No.2012YQ060165.万方数据万方数据原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得

3、其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：万方数据万方数据摘要恶臭污染

4、是一种特殊的空气污染，它主要刺激人体的嗅觉器官，并对人的心理产生影响，高浓度恶臭污染甚至会威胁人类生命健康。因此加强对大气中恶臭气体检测关系着人民的身体健康，同时也是监测环境污染的一项有效措施。本课题将微流控芯片技术与色谱检测系统相结合，设计并完成了对恶臭气体检测系统的控制与数据分析计算工作。通过学习气体检测知识，比较各气体检测方案之后，本文最终选定基于微流控芯片分离技术与气相色谱检测技术为主体设计思路的恶臭检测系统设计方案。硬件方面，本课题首先对微流控芯片分离技术进行了可行性分析，并引入了适用于恶臭检测系统的微流控芯片设计方法。其次，通过调研色谱检测器性能参数，本文最终将光离子化检测器

5、选为恶臭检测器。最后，本课题搭建了恶臭检测系统硬件平台，设计并制作了基于STM32单片机的控制系统来完成对检测系统的控制。通过设计下位机软件，本设计最终实现了恶臭气体的自动、连续、智能化检测。软件方面，本设计完成了恶臭检测系统的数据分析工作。上位机软件包括实时数据处理和恶臭定性定量计算两部分内容。实时数据处理程序主要完成对下位机串口数据的接收和实时绘制动态曲线功能，操作人员借此可以清晰的观察色谱响应数据。在编写恶臭数据定性定量计算程序之前，笔者学习了色谱数据的相关处理方法，并选择相对保留值定性方案与内标法定量方案作为恶臭数据分析理论依据，最后，本文完成了数据分析部分软件的编写任务，实现了

6、恶臭检测数据的分析与实时处理功能。在实验环节中，本文列举了检测系统的稳定性实验、重复性试验、分离性能实验和综合定性定量实验，通过实验数据分析可以得出：本设计恶臭气体检测系统在保证稳定性和重复性的基础上，出色地完成了恶臭组分的分离与检测工作；本设计基本完成了课题设计要求，具有良好的创新性与可扩展性。关键词：气体检测气相色谱微流控芯片恶臭光离子化I万方数据ABSTRACTThepollutionofMalodorousgasesisaspecialenvironmentalpollution.Itstimulatesoursmellorgansandhasabadimpactonourpsy

7、chology.HighconcentrationofMalodorousgaseswilleventhreattoourhealth,somakingagooddetectionofmalodorousgasesintheatmospherecandomuchgoodtoourhealthanditcanalsobeaneffectivewaytoMonitoringtheconditionofenvironmentalpollu