русс | укр

Языки программирования

ПаскальСиАссемблерJavaMatlabPhpHtmlJavaScriptCSSC#DelphiТурбо Пролог

Компьютерные сетиСистемное программное обеспечениеИнформационные технологииПрограммирование

Все о программировании


Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации

Химические датчики косвенного действия

<== предыдущая статья |

 

Составные датчики основаны на химических преобразованиях, изменяющих состояние индикатора. Индикатором может быть изменение температуры, прозрачности, частоты колебаний и др. Для получения из индикатора электрического выходного сигнала требуется дополнительный преобразователь.

Тепловые датчики. Изменение внутренней энергии системы сопровождается выделением или поглощением тепла. Следовательно все эндо- и экзотермические реакции могут быть обнаружены пи помощи тепловых детекторов. Датчики для детектирования реакций основаны на принципе микрокалориметрии, заключающейся в следующем. На температурный зонд наносится покрытие, реагирующее на определенное химическое вещество. Зонд измеряет количество тепла, выделяющегося в процессе протекания реакции между средой и покрытием зонда.

Рис. 18.8 Схема химического теплового датчика.

Оптические химические датчики основаны на взаимодействии электромагнитных волн с исследуемым образцом. В результате изменяются некоторые свойства излучений, такие как интенсивность, поляризация, скорость света и др. Модуляция длины волны излучения происходит из-за присутствия в образце определенных химических веществ. Оптические модуляции сигналов исследуются методами спектрометрии, позволяющей получать различную информацию о микроструктурах, динамических процессах в полимерах.

Хемилюминесцентные датчики при воздействии на них излучением в присутствии некоторых веществ начинают излучать свет. Это используется для детектирования различных газов (углекислый газ, озон). Детектирование исходящего излучения проводится при помощи фотодетекторов и фотоумножителей.

Рис. 18.9 Упрощенная схема оптического детектора углекислого газа.

Рис. 18.10 Оптоволоконный аналитический химический датчик.

Существуют разнообразные конструкции оптоволоконных химических датчиков, цель разработки которых заключается в повышении их избирательности. Например, свет от источника излучения разделяется на два луча, один из которых проходит через реагент, а другой остается неизменным. После этого лучи подаются на фотоприемники для формирования разностного сигнала.

Гравиметрические датчики (микровесы) – это химические датчики, в которых очень маленькие изменения массы, происходящие из-за адсорбции молекул, приводит к изменению механических свойств системы. Такие датчики относятся к физическим устройствам, так как в них не протекают химические реакции. Для этого применятся акустические датчики. Принцип действия таких датчиков заключается в массчувствительности пьезорезонаторов (10 нг/см² на 1Гц).

Разновидностью гравиметрических датчиков являются ПАВ-датчики.

Рис. 18.11 ПАВ детектор концентрации газовых сред.

Биохимические датчики (биодетекторы) – это специальный класс химических датчиков. Эволюция развития живых существ привела к созданию очень чувствительных органов, реагирующих на присутствие в воздухе даже нескольких молекул определенных веществ. Чувствительные элементы, созданные на основе биологически активных материалов, хотя и не обладают такой высокой чувствительностью, но в комбинации с другими преобразователями могут качественно и количественно определить ряд биологических компонентов, такие как: простейшие организмы, клетки, ткани, органеллы, мембраны, ферменты, рецепторы, антитела и нуклеиновые кислоты. По существу, биохимические датчики являются биореакторами, сформированными на основе обычных химических детекторов. Поэтому их принцип действия базируется на процессах диффузии исследуемых растворов, на анализе продуктов реакции и на кинетике процессов.

Особенности построения и работы биодатчиков:

  • биоматериал должен находиться на поверхности чувствительного элемента и обеспечивать контакт с исследуемой средой;
  • продукты реакции должны беспрепятственно диффундировать с поверхности биоматериала;
  • исследуемый раствор и продукты реакции не должны менять свойства биоматериала.

Большинство биологически активных материалов являются протеинами или содержат протеины в своих структурах. Для прикрепления протеинов на поверхности детектора применяются два метода: связывание или физическое удержание. Адсорбция и установление ковалентных связей являются двумя вариантами метода связывания.

Энзимные (ферментные) датчики обладают высокой избирательной способностью. Энзимы являются катализаторами – протеинами с высоким молекулярным весом, найденным в живых организмах. Они обладают двумя важными свойствами:

  • обеспечивают высокую селективность при соответствующем выборе подложки;
  • повышают скорость химических реакций.

Поэтому датчики, реализованные на их основе, имеют высокую избирательную способность и большой выходной сигнал. Максимальная скорость реакции пропорциональна концентрации ферментов.

Рис. 18.12 Устройство энзимного датчика.

Роль чувствительного элемента может выполнять тепловой, электрохимический или оптический преобразователь. Энзимы работают только в водной среде, поэтому размещаются в гидрогеле.

Принцип действия таких датчиков заключается в том, что ферменты (катализаторы), удерживаются в специальном слое, вступают в реакцию с элементами подложки, проникающими в этот слой за счет процессов диффузии. Продукты реакции диффундируют в исследуемый раствор. Все остальные участники реакции попадают в реакционный слой и выводятся из него диффузионным способом. В результате протекающих реакций меняются свойства энзимного слоя, что и регистрируется чувствительным элементом.

 

Просмотров: 899

<== предыдущая статья |

Это будем вам полезно:

Кондуктометрический метод

Ньютоновские и неньютоновские жидкости

Единицы измерения интенсивности освещения при фотосинтезе

Индукция флуоресценции хлорофилла

Влажность газов

Ультразвуковые (акустические) методы измерения расхода

Непрерывные методы и средства измерения плотности жидких сред

Акустические методы измерения температуры

Разновидности кориолисовых расходомеров

Волоконно-оптические ППР сенсоры

Первые спектрофотометрические глюкометры фирмы Futrex

Средства измерений физико-химического состава и свойств веществ, серийно выпускаемые промышленностью

Кантилеверы

Система автоматического управления камерой сушки Модуль-С1,2,3

Вернуться в оглавление:Методы и средства измерений неэлектрических величин




Карта сайта Карта сайта укр


Уроки php mysql Программирование

Онлайн система счисления Калькулятор онлайн обычный Инженерный калькулятор онлайн Замена русских букв на английские для вебмастеров Замена русских букв на английские

Аппаратное и программное обеспечение Графика и компьютерная сфера Интегрированная геоинформационная система Интернет Компьютер Комплектующие компьютера Лекции Методы и средства измерений неэлектрических величин Обслуживание компьютерных и периферийных устройств Операционные системы Параллельное программирование Проектирование электронных средств Периферийные устройства Полезные ресурсы для программистов Программы для программистов Статьи для программистов Cтруктура и организация данных


 


Полезен материал? Поделись:

Не нашли то, что искали? Google вам в помощь!

 
 

© life-prog.ru При использовании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.