基于磁弹性传感器的重金属离子检测系统

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1、分类号’密级参太原理工大学硕±学位论文题目基于磯弹性传感器的重金属离子检测系统＼始‘．ＤｅｔｅｃｔｉｏｎＳｓｔｅｍｏｆＨｅａｖＭｅｔａｌＩｏｎｓＢａｓｅｄｏｎＭａｎｅ化ｅｌａｓｔｉｃ一ｙ＊又并列ＴＩ题口工＾ｙｇ目产決Ｓｅｎｓｏｒ巧究生姓名＿＿主富＿＿聖；：？？、抑‘一Ｖｒ＇二片＿２０１３５１０２２９：学号：＾＿，￣巧专业：电子科学与技术：＇——－■４研究方向．磁弹性生物传感器皆苗貧谱导师姓名：桑胜波＿

2、戌＾，－’产、？ｒ‘貧职称教授－每：参＾＇；一哪含：与續－；学位授予单位：太原理工大学■＂－＾．论文提交日巧２０ｒｍ１６／６＞／、，．■黨＾太為地也？太原ｊ。？太原＇、理工大学，麻［ｙ瓜？售－‘、’声；＇？＊。／气心巧．．一，卢综據＾声明本人郑重声巧：所呈玄的学位论女，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中百经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究。本声明的

3、做出重要贡献的个人和集体，巧已在文中明确方式标明法律责任由本人承担。论文作者签名；為克日期；ＷＪｉ＇名关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：？学校有权保管、并向有关部口送交学位论文的原件与复印件；赁）学校可＾：＾采用影印、缩印或其它：复制手段复制并保存学位论文；感学校可允许学位论文被查阅或借询．④学校可学术交流为目的，复制贈送巧交换学位论文；？学校可Ｗ公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签导名

4、：為或日期：Ｗｋｂ＇Ａ师签名：日期；施太原理工大学硕士研究生学位论文基于磁弹性传感器的重金属离子检测系统摘要磁弹性传感器是一种主要由磁弹性金属材料薄片，如铁基非晶合金，构成的新型传感器，它具有检测灵敏度高、成本低廉、无线测量等诸多优点，因此受到众多科研工作者的关注，在环境监测、食品安全以及生物分子测量等领域具有广泛的应用前景。首先，本文结合国内外磁弹性传感器的研究现状，阐述了磁弹性传感器的振动方程，得出共振频率的理论计算公式；讨论了质量负载对传感器共振频率的影响，并得出理论计算公式；通过建立磁弹性

5、传感器在液体中的理论模型，讨论了液体粘度、密度对传感器共振频率的影响，并进行了理论公式推导；讨论了磁弹性传感器共振频率测量的三种原理以及目前实验室常用的共振频率测量方法。然后，基于阻抗测量法，本文设计研制了一款基于AD5933阻抗转换器芯片的磁弹性传感器共振频率测量系统，详细介绍了测量系统的硬件设计及软件程序流程，并对测量系统的测量精度及可靠性进行了实验测量；由于AD5933阻抗转换器芯片扫描频率的限制，研制了一款高频率磁弹性传感器共振频率测量系统，设计了测量系统的硬件电路和软件程序，并进行了实验测量，结果表明该系统可

6、对共振频率在450kHz以下的磁弹性传感器进行测量。I太原理工大学硕士研究生学位论文最后，本文提出了一种基于置换反应的重金属离子检测方法，利用Metglas2826MB磁弹性振动裸片，无需对其进行表面功能化修饰，就可对完成对溶液中的重金属离子进行检测。通过监测磁弹性振动片共振频率偏移量，反映待测溶液中重金属离子浓度。采用硝酸铅溶液实验验证了该检测原理的可行性，结果表明磁弹性振动片的共振频率偏移量随溶液中2+Pb浓度的升高而增大，物理尺寸磁弹性振动片越小的检测灵敏度越强，2+共振频率偏移量与溶液中Pb浓度之间呈线性关系，

7、检测灵敏度为-124Hz/mg∙ml。关键词：磁弹性传感器，共振频率，测量系统，重金属离子II太原理工大学硕士研究生学位论文DETECTIONSYSTEMOFHEAVYMETALIONSBASEDONMAGNETOELASTICSENSORABSTRACTMagnetoelastic(ME)sensorsmadeofmagnetoelasticmaterialthick-filmstrips,suchasamorphousferromagneticalloys,arenewsensors.MEsensorshavega

8、inedalotofattentionbecauseoftheiradvantages,highdetectionsensitivity,lowcost,wirelesstesting,andsoon.Theycanbeusedinmanyfields,forexample,environmentmonitoring,foodsa