基于分子印迹压电传感器的炸药检测系统研究

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随着现今社会高效快速的发展,在经济、科技、文化等都有了显著的改变,但是随之而来的是社会不安定因素也在逐渐增多。现今越来越多可以听到的有恐怖主义事件,严重威胁世界安全稳定、人民生命财产。而在所有恐怖事件之中,最常遇到的就是爆炸事件,造成爆炸事件的罪魁祸首就是——炸药。所以,现在各个国家都全面加强了对炸药的管制,以及大量投资研发高精度、高稳定炸药检测装置,这些都是为了提高国家的安全防范能力,保障人民生产生活安全。本文介绍的就是一种由分子印迹技术为原理,研发的分子印迹聚合物传感器作为基础的,对炸药具有较高特异性检测能力的炸药探测系统。传感器的制作原理就是将分子印迹聚合物与对质量极为敏感的压电石英晶体相结合。文章从两个大部分对炸药探测系统进行全面介绍,即分子印迹聚合物传感器和炸药探测系统软硬件设计两个部分。第一部分主要介绍了分子印迹技术的原理;几种仿生传感器的工作原理;分子印迹聚合物的制备方法;最重要的就是对已经制备的几种炸药(TNT、黑索金和硝酸铵)的分子印迹聚合物专一性和吸附性进行验证。第二部分主要从硬件电路设计和软件程序编写两部分对炸药探测系统进行介绍。根据分子印迹压电传感器的特点分模块设计炸药检测系统,其中包括振荡电路模块、信号处理模块、TDC-GP2频率差测量模块以及MSP430F249单片机微控制系统等模块组成。课题通过大量的实验,对传感器的性能进行分析研究,以及验证炸药检测系统对频率差的测量准确性和稳定性。传感器的性能验证实验表明,本课题制备的几种分子印迹聚合物对与其相应的目标分子具有良好的识别性能,可以对爆炸物进行准确检测。系统对两个信号频率差的测量稳定性与准确性实验表明,TDC-GP2芯片测量范围1的两个输入端口分别对两个输入信号频率分别进行测量,Stop1和Stop2两路信号频率测量的相对误差在0.05%之内;TDC-GP2传感器输出两路信号差频进行测量,差频测量结果相对误差小于0.05%,这些结论都说明了该系统是可以对信号频率差进行准确的测量。
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