[發明專利]一種基于智能手機的水中氟離子比色傳感器及其應用在審
| 申請號： | 201810510382.0 | 申請日： | 2018-05-24 |
| 公開（公告）號： | CN108387542A | 公開（公告）日： | 2018-08-10 |
| 發明（設計）人： | 周小紅;邢云鵬 | 申請（專利權）人： | 清華大學 |
| 主分類號： | G01N21/31 | 分類號： | G01N21/31 |
| 代理公司： | 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245 | 代理人： | 關暢;王春霞 |
| 地址： | 100084 北京市海淀區1*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 透鏡 樣品池 手機 單色LED光源 比色傳感器 智能手機 氟離子 散光板 水中 定量檢測 感光元件 焦距位置 準確度 低成本 氟化物 透光 投射 應用 對準 水體 | ||
1.一種基于智能手機的水中氟離子比色傳感器，其特征在于：它包括單色LED光源、散光板、樣品池、透鏡和手機；
所述單色LED光源經所述散光板后投射到所述樣品池上，在所述樣品池的透光一側放置所述透鏡，在所述透鏡的焦距位置放置所述手機件，且與所述手機的感光元件幾何中心對準。
2.根據權利要求1所述的傳感器，其特征在于：所述單色LED光源的波長為560～580nm。
3.根據權利要求1或2所述的傳感器，其特征在于：所述光源光經散光板后光束角為150～180°。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的傳感器，其特征在于：制成所述散光板的材料包括玻璃、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、壓克力(PMMA)和丙烯酸(MMA)中的至少一種。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的傳感器，其特征在于：所述透鏡為平凸透鏡。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的傳感器，其特征在于：所述手機的感光元件為CMOS或CCD相機。
7.權利要求1-6中任一項所述的傳感器在檢測水體中氟含量中的應用。
8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于：所述水體包括湖泊、河流、水庫、再生水和自來水中的至少一種。
9.一種利用權利要求1-6中任一項所述的傳感器檢測水體中氟含量的方法，包括如下步驟：1)將經過茜素磺酸鋯比色反應后的樣液置于所述樣品池中；
2)所述單色LED光源經所述散光板后投射到步驟1)中所述樣品池上，然后經所述樣品池的透射光通過所述透鏡透射被所述手機的相機捕捉，得到圖像；
3)提取所述圖像中RGB信息，根據式(Ⅰ)計算得到灰度值強度；根據如式(2)所示的朗伯比爾定律計算得到樣液的吸光度值，根據得到的所述吸光度值，帶入氟化物濃度測試標準曲線中計算，即得到水體中氟化物含量，即得到氟化物濃度與成像光譜信息的定量關系；
I＝0.299R+0.587G+0.114B 式(Ⅰ)；
A＝Log(I0/I) 式(2)；
上式(Ⅰ)和式(2)中，I表示樣液信號；I0表示空白信號；R、G、B分別表示紅、綠、藍三色的分量；A表示樣液中氟的吸光度值。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于：提取所述圖像中RGB信息采用ImageJ軟件。
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