CN105954340B - 用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电化学检测技术领域，目的是提供一种结构简单、操作简便、灵敏度高、提高检测效果的用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置,包括底座、接口层、传输层、顶层，接口层左侧位置设置数据传输接口槽，右侧位置设置三个电极接头定位孔，传输层包括印刷电路板，印刷电路板上在分别设置三种电极接头的焊接孔，印刷电路板上固定数据传输接口元件，三种电极接头的顶端分别焊接在三个焊接孔处，三种电极接头的下端分别穿过接口层上的三个电极接头定位孔，三种电极接头的顶端分别通过信号传输线与数据传输接口元件连接，顶层、传输层、接口层、底座自上至下依次安装在一起，弹簧的上、下端分别安装在弹簧上、下固定槽内。

Description

用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置
技术领域
本发明属于电化学检测技术领域，特别是涉及一种用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置。
背景技术
三电极体系是电化学检测过程中的主要电化学转化部件，主要由工作电极、参比电极和辅助电极(对电极)组成。比较常见的三电极体系就是实验室或研究所使用的各类电解池。随着电化学检测技术的发展，这类三电极体系因其造型复杂、体积较大、成本高等因素已经无法满足当前便携式检测的需求。因此，平板式工作电极便应运而生，并得到了广泛的应用。但目前没有专门用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置，本发明旨在解决该问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作简便、灵敏度高、提高检测效果的用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置，包括底座、接口层、传输层、顶层，底座上左侧位置设置弹簧下固定槽，中部位置设置支撑座，右侧位置设置方形槽，接口层左侧位置设置数据传输接口槽，接口层底部与弹簧下固定槽对应位置处设置弹簧上固定槽，接口层上右侧位置设置三个电极接头定位孔，顶层底部设置凹槽，传输层安装在凹槽内，传输层包括印刷电路板，印刷电路板上在与三个电极接头定位孔对应位置处分别设置三种电极接头的焊接孔，印刷电路板上与数据传输接口槽对应位置处固定数据传输接口元件，三种电极接头的顶端分别焊接在三个焊接孔处，三种电极接头的下端分别穿过接口层上的三个电极接头定位孔，三种电极接头的顶端分别通过信号传输线与数据传输接口元件连接，顶层、传输层、接口层、底座自上至下依次安装在一起，弹簧的上、下端分别安装在弹簧上、下固定槽内。
本发明用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置，进一步的，所述接口层上与支撑座对应位置处设置第一通槽，传输层上与支撑座对应位置处设置第二通槽，顶层上与支撑座对应位置处设置第三通槽，支撑座依次穿过第一、第二、第三通槽，支撑座与接口层固定连接。
本发明用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置，进一步的，所述顶层、传输层和接口层通过多个螺钉固定连接在一起。
本发明用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置，进一步的，所述底座、接口层、顶层分别采用绝缘的硬体材料制成。
本发明用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置，进一步的，所述绝缘的硬体材料优选尼龙材料、ABS塑料或PLA。
本发明用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置，进一步的，所述数据传输接口槽为USB接口槽或探针接口槽，数据传输接口元件为USB接口或探针接口。
本发明用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置，进一步的，所述信号传输线采用0.5～0.7mm宽的铺铜设计。
本发明用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置与现有技术相比，具有以下有益效果：本发明包括底座、接口层、传输层、顶层，底座上设置方形槽用于放置平板式工作电极，三种电极接头的上端固定在印刷电路板上，下端穿过三个电极接头定位孔用于插入三种电极，操作简便，三个电极接头定位孔用于对三种电极接头进行定位并使三种电极接头完全独立绝缘，保证检测结果的准确性和可靠性，顶层底部设置凹槽，传输层安装在凹槽内，使整个装置更加统一；底座与接口层之间设置弹簧进行支撑，保证三种电极与平板电极接触良好。本发明可采用多种数据传输接口元件，兼容性强，能与各类电化学检测仪器进行连接。本发明结构简单，加工成本低，可重复使用，将参比电极、对电极、工作电极分别插入三种电极接头，将平板电极固定于方形槽内，即可进行检测，操作简便，对数据采集和传输的稳定性高，三种电极接头与平板电极位置相垂直，灵敏度高，检测所需溶液少，对待测物质的响应信号较大，得到的VI曲线线性平滑，噪音小，大大提高了对待测物质的检测效果。
下面结合附图对本发明的用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置作进一步说明。
附图说明
图1为本发明用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置的立体图；
图2为本发明用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置中底座的立体图；
图3为本发明用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置中接口层的立体图；
图4为本发明用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置中顶层仰视方向的立体图；
图5为本发明用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置中传输层的主视图；
图6为实施例1中不同浓度标准溶液的电化学响应图谱；
图7为实施例1中Pb的标准曲线图。
具体实施方式
如图1-图5所示，本发明用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置包括底座1、接口层2、传输层3、顶层4，底座1、接口层2、顶层4分别采用绝缘的硬体材料制成，例如尼龙材料、ABS塑料、PLA等。底座1上左侧位置设置弹簧下固定槽11，中部位置设置支撑座12，右侧位置设置方形槽13，方形槽13用于放置和固定平板电极，方形槽13的尺寸可设置为适用于多种型号的平板电极。
接口层2左侧位置设置数据传输接口槽21，数据传输接口槽21为USB接口槽或探针接口槽，接口层2底部与弹簧下固定槽11对应位置处设置弹簧上固定槽22，接口层2上与支撑座12对应位置处设置第一通槽23，接口层2上右侧位置设置三个电极接头定位孔24、25、26。
顶层4上与支撑座12对应位置处设置第三通槽41，顶层4底部设置凹槽42，传输层3安装在凹槽42内，传输层的尺寸与凹槽的尺寸相匹配。传输层3包括印刷电路板31，印刷电路板31上与支撑座12对应位置处设置第二通槽32，印刷电路板31上在与三个电极接头定位孔24、25、26对应位置处分别设置三种电极接头的焊接孔33、34、35，印刷电路板31上与数据传输接口槽21对应位置处设置数据传输接口焊盘36，可选择USB接口焊盘或探针焊盘，数据传输接口焊盘36处焊接数据传输接口元件，数据传输接口元件可选择USB接口或探针接口。三种电极接头即参比电极接头37、对电极接头38、工作电极接头39的顶端分别焊接在三个焊接孔33、34、35处，三种电极接头的下端分别穿过接口层2上的三个电极接头定位孔。三种电极接头的顶端分别通过信号传输线40与数据传输接口焊盘36连接，信号传输线40采用0.5～0.7mm宽的铺铜设计。
顶层4、传输层3、接口层2、底座1自上至下依次安装在一起，顶层4、传输层3和接口层2通过多个螺钉固定连接在一起，底座1上的支撑座12依次穿过第一、第二、第三通槽23、32、41，支撑座12与接口层2通过螺钉固定连接，弹簧5的上、下端分别安装在弹簧上、下固定槽11、22内。
本发明用于不同厚度、不同材质和不同形状的平板式工作电极在工作过程中的电信号采集和传输，从而作为平板式工作电极的专用装置，用于微量样品的电化学检测。
本发明用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置，使用时将三种电极即参比电极6、对电极7、工作电极8分别插入对应的三种电极接头，将平板式工作电极固定在底座1上的方形槽13内，在弹簧5的弹力下，三种电极的下端分别与平板式工作电极接触，形成新的三电极体系，通过USB传输数据线或探针连接线可与各类电化学检测仪器进行连接，从而对溶液中的重金属离子进行检测。
实施例1
采用本发明用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置，检测铅(Pb)离子的浓度，分别对铅(Pb)离子的标准溶液和样品溶液进行检测，具体检测过程如下：
(1)精确配置铅(Pb)浓度分别为40μg/L，100μg/L，150μg/L，300μg/L，400μg/L，500μg/L的标准工作溶液。
(2)以Ag/AgCl丝状电极为参比电极，以Pt丝状电极为对电极，以铜柱电极为工作电极，分别插入对应的三种电极接头；同时将平板电极放置在方形槽内，组成三电极体系，并将装置通过USB传输线与电化学工作站相连。
(3)然后在平板电极表面的滤纸区域滴加15uL的上述6种标准工作溶液，利用方波溶出伏安法对溶液中的铅(Pb)进行检测，得到如图6所示的电化学信号曲线。
(4)经分析，铅离子的电化学信号的电流峰高值与铅离子浓度有关，并满足线性关系，如图7所示，在10～80μg/L浓度范围内，线性方程为y＝0.0027x+0.0025(相关系数为0.989)；在80～500μg/L浓度范围内，线性方程为y＝0.0060x-0.4167(相关系数为0.995)，以上公式中y为电流值，x为浓度值。
(5)在平板电极表面的滤纸区域滴加15μl待测样品溶液，利用方波溶出伏安法对溶液进行检测，得到的铅(Pb)的峰电流为0.17μA，通过铅(Pb)的线性方程得到该样品溶液中的铅(Pb)浓度为62.04μg/L。
由上可知，采用本发明用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置组成的新三电极体系，对待测物质进行检测，检测所需溶液少，灵敏度高，对待测物质的响应信号较大，得到的VI曲线线性平滑，噪音小，检测结果更加准确。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置，其特征在于：包括底座、接口层、传输层、顶层，底座上左侧位置设置弹簧下固定槽，中部位置设置支撑座，右侧位置设置方形槽，接口层左侧位置设置数据传输接口槽，接口层底部与弹簧下固定槽对应位置处设置弹簧上固定槽，接口层上右侧位置设置三个电极接头定位孔，顶层底部设置凹槽，传输层安装在凹槽内，传输层包括印刷电路板，印刷电路板上在与三个电极接头定位孔对应位置处分别设置三种电极接头的焊接孔，印刷电路板上与数据传输接口槽对应位置处固定数据传输接口元件，三种电极接头的顶端分别焊接在三个焊接孔处，三种电极接头的下端分别穿过接口层上的三个电极接头定位孔，三种电极接头的顶端分别通过信号传输线与数据传输接口元件连接，顶层、传输层、接口层、底座自上至下依次安装在一起，弹簧的上、下端分别安装在弹簧上、下固定槽内。
2.根据权利要求1所述的用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置，其特征在于：所述接口层上与支撑座对应位置处设置第一通槽，传输层上与支撑座对应位置处设置第二通槽，顶层上与支撑座对应位置处设置第三通槽，支撑座依次穿过第一、第二、第三通槽，支撑座与接口层固定连接。
3.根据权利要求2所述的用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置，其特征在于：所述顶层、传输层和接口层通过多个螺钉固定连接在一起。
4.根据权利要求1所述的用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置，其特征在于：所述底座、接口层、顶层分别采用绝缘的硬体材料制成。
5.根据权利要求4所述的用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置，其特征在于：所述绝缘的硬体材料选择尼龙材料、ABS塑料或PLA。
6.根据权利要求1所述的用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置，其特征在于：所述数据传输接口槽为USB接口槽或探针接口槽，数据传输接口元件为USB接口或探针接口。
7.根据权利要求1所述的用于平板式工作电极的电信号采集和传输装置，其特征在于：所述信号传输线采用0.5～0.7mm宽的铺铜设计。
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