集成恒温和搅拌功能的小型化、高精度电化学传感检测系统的设计与实现

作     者：武文斌 焦宇涛 孙鹏 成林洋 赵二刚 岳钊 Wu Wenbin;Jiao Yutao;Sun Peng;Cheng Linyang;Zhao Ergang;Yue Zhao

作者机构：南开大学电子信息与光学工程学院微电子系天津300350 天津市光电传感器与传感网络技术重点实验室天津300350 薄膜光电子技术教育部工程研究中心天津300350 

出 版 物：《南开大学学报（自然科学版）》 (Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Nankaiensis)

年 卷 期：2024年第57卷第1期

页      面：79-85页

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(61871240) 

主　　题：电化学 恒温控制 高精度 传感检测系统 小型化 

摘      要：出于生化量现场便携检测的目的,同时为了提高传感检测系统的集成度和适用范围,将恒温控制、磁力搅拌和高精度电化学检测相结合,设计了一种小型化、多功能、高精度电化学传感检测系统.系统硬件端采用微控制器搭配信号处理、驱动控制和电源管理等芯片完成电路硬件设计,同时选用微型的电机和加热装置等器件,实现整个检测系统的小型化;软件端不仅在硬件电路中加入操作系统,并且结合上位机程序,实现电化学检测、恒温控制、磁力搅拌、实时显示和数据存储多种功能.电化学检测部分采用低噪声芯片配合后端滤波电路提高了电化学传感检测精度,恒温控制部分加入了比例积分微分算法来提高精度.经过验证,检测系统整体体积为30 cm×30 cm×30 cm,可完成计时电流法、循环伏安法等多种电化学检测功能,电流测量精度可低至0.15 n A,恒温控制精度可达到±0.3℃,搅拌转速精度可达到4%.测量数据验证了所研发的电化学传感检测系统的可靠性和实用性.