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埃及金字塔是埃及古代奴隶社会的方锥形帝王陵墓。世界七大奇迹之一。数量众多，分布广泛。开罗西南尼罗河西古城孟菲斯一带最为集中。吉萨南郊8公里处利比亚沙漠中的3座尤为著名，称吉萨金字塔。其中第四王朝法老胡夫的陵墓最大，建于公元前二十七世纪，高米相当于40层高的摩天大厦，底边各长230米，由230万块重约吨的大石块叠成，占地53，900平方米。塔内有走廊、阶梯、厅室及各种贵重装饰品。全部工程历时30余年。塔东南有巨大的狮身人面像。埃及胡夫金字塔最有名，是法老(古埃及的国王)的陵墓。相传，古埃及第三王朝之前，无论王公大臣还是老百姓死后，都被葬入一种用泥砖建成的长方形的坟墓，古代埃及人叫它"马斯塔巴"。后来，有个聪明的年轻人叫伊姆荷太普，在给埃及法老左塞王设计坟墓时，发明了一种新的建筑方法。 他用山上采下的呈方形的石块来代替泥砖，并不断修改修建陵墓的设计方案，最终建成一个六级的梯形金字塔 --这就是我们现在所看到的金字塔的雏形。在古代埃及文中，金字塔是梯形分层的，因此又称作层级金字塔。这是一种高大的角锥体建筑物，底座四方形，每个侧面是文字三角形，样子就像汉字的"金"字，所以我们叫它"金字塔"。伊姆荷太普设计的塔式陵墓是埃及历史上的第一座石质陵墓。在最早的时候，埃及的法老是准备将马斯塔巴作为死后的永久性住所的。后来，大约在第二至第三王朝的时候，埃及人产生了国王死后要成为神，他的灵魂要升天的观念。在后来发现的《金字塔铭文》中有这样的话：“为他（法老）建造起上天的天梯，以便他可由此上到天上”。金字塔就是这样的天梯。同时，角锥体金字塔形式又表示对太阳神的崇拜，因为古代埃及太阳神“啦”的标志是太阳光芒。金字塔象征的就是刺破青天的太阳光芒。因为，当你站在通往基泽的路上，在金字塔棱线的角度上向西方看去，可以看到金字塔象撒向大地的太阳光芒。《金字塔铭文》中有这样的话：“天空把自己的光芒伸向你，以便你可以去到天上，犹如拉的眼睛一样”。后来古代埃及人对方尖碑的崇拜也有这样意义，因为方尖碑也表示太阳的光芒。有人认为古埃及人不可能建造出金字塔，说金字塔也许是外星人造出来的，也许是更远古的人类留下的，因为，金字塔的谜太多了！金字塔是古埃及奴隶制国王的陵寝。这些统治者在历史上称之为“法老”。法老们不仅活着时统治人间，而且幻想死后成神，主宰阴界，因此，“法老”死后，便取出内脏，浸以防腐剂，填入香料，将尸体长久保存，称作“木乃伊”。金字塔便是存放“法老”木乃伊的陵寝。现在，埃及境内保存至今的金字塔共 96 座，大部分位于尼罗河西岸可耕谷地以西的沙漠边沿。大型的金字塔一般建于古王国时期的三至六王朝（约公元前 2664～前 2180 年），在古埃及之都孟菲斯之北不远的吉萨、塞加拉、拉苏尔，梅杜姆以及阿布西尔等地都有大量的遗址。由于金字塔是一种方锥形的建筑物，古埃及文称它为“庇里穆斯”，意思是“高”；而其底座呈四方形，愈上愈窄，直至塔顶，从四面看都像汉字的“金”字，所以中国历来译称“金字塔”。在众多金字塔中，最为著名的是吉萨大金字塔，它位于开罗西南约 13公里的吉萨地区。这组金字塔共有 3 座，分别为古埃及第四王朝的胡夫（第二代法老）、卡夫勒（第四代法老）和孟考勒（第六代法老）所建。胡夫金字塔，又称齐阿普斯金字塔，兴建于公元前 2760 年，是历史上最大的一座金字塔，也是世界上的人造奇迹之一，被列为世界 7 大奇观的首位。该塔原高 米，由于几千年的风雨侵蚀，现高 138 米。原四周底边各长230 米，现长 220 米。锥形建筑的四个斜面正对东、南、西、北四方，倾角为 51 度 52 分。塔的四周原铺设着一条长约 1 公里的石灰石道路，目前在塔的东、西两侧尚有遗迹可寻。整个金字塔建在一块巨大的凸形岩石上，占地约 万平方米，体积约 260 万立方米，是由约 230 万块石块砌成。外层石块约 万块，平均每块重 吨，最大的一块重约 16 吨，全部石块总重量为 万吨。其地理位置为东经 31°07′北纬 29°58′。令人吃惊的是，这些石块之间没有任何粘着物，而是一块石头直接叠在另一块石头上，完全靠石头自身的重量堆砌在一起的，表面接缝处严密精确，连一个薄刀片都插不进去。而塔的东南角与西北角的高度误差也仅 厘米。这是当时征召了 10 万劳力、前后历时 30 年才建成的。胡夫金字塔的入口位于塔的北壁第十三石级，距地面约 20 米高。入口处四块巨大的石板构成“人”字形拱门，往里是 100 余米长的坡状隧道直达墓室。墓室长 米，宽 米，高 米，与地面的垂直距离为 米。室内仅有一具深褐色磨光的大理石石棺，棺内空空，棺盖去向不明。墓室上方有 5 层房间，最高的一层顶盖是三角形的，为的是把上面压下的重量均匀地分布在两边。同时，墓室还有砌筑在石块中的通风道。胡夫大金字塔外形庄严、雄伟、朴素、稳重，与周围无垠的高地、沙漠浑然一体，十分和谐。它的内部构造复杂多变，匠心独具，自成风格，凝聚着非凡的智慧。该金字塔历经数千年沧桑，地震摇撼，不倒塌，不变形，显示了古代不可思议的高度科技水平与精湛的建筑艺术。联合国教科文组织因此把它列为全世界重点保护文物之一，成为古埃及文明的象征。吉萨的第二座金字塔，即卡夫勒所造的金字塔，位置居中。它比胡夫金字塔略小，但其艺术风格与工程设计的精确，则均可与之媲美。而且由于其建在一块较高的台地上，乍看上去，仿佛比前者还雄伟。塔基底长 米，高 米，也是用石灰岩和花岗石砌筑的。它所遗存的附属建筑较为完整壮观，包括以巨石建成的两座庙宇：上庙和下庙。孟考勒建造的第三座金字塔位于南端，体积最小，但十分精致。它的底边长 米，高 米。吉萨的这 3 座金字塔都曾被盗，墓中财宝已基本流失，但它们所体现的古代埃及人民炉火纯青的工程技术，每天都吸引着千千万万的各国游客。【金字塔外观】金字塔具今已有4500年的历史，由于它形似汉字中的“金”字，因而被称为“金字塔”，金字塔本身是一座王陵建筑。它规模宏伟，结构精密，塔内除墓室和通道外都是实心，定部呈锥角。金字塔历经多次地震都岿然不动，完好无损。它被誉为当今最高的古代建筑物和世界八大奇迹之首。金字塔前有座狮身人面像，是古国王第四王朝法老胡夫的儿子哈沸拉的形象，它叫斯芬克斯，高20米，长57米，仅一只耳朵就有两米高。除狮爪是用石头砌成之外，整个狮身人面像是一块天然的大岩石凿成的。鼻部有损伤，据说是在一次战争中被拿破仑的士兵用大炮轰掉的。斯芬克斯象征着法老的权利至高无上，威不可侵。【【如何建造】如果说关于金字塔大胆而奇妙的设计的传说还能为现代人所接受，那么它的规模如此巨大的建造过程就难以令人想象了。胡夫的金字塔是用上百万块巨石垒起来的，每块石头平均有2000多公斤重，最大的有100多吨重。这些巨石是从尼罗河东岸开采出来，即无吊车装卸，也无轮车运送。被称为“西方史学之父”的希罗多德曾记载，建造胡夫金字塔的石头是从“阿拉伯山”（可能是西奈半岛）开采来的。不过我们现在知道，石头多半是本地开采的，修饰其表面的石灰石，是从河东的图拉开采运来。在那时开采石头并不容易，因为当时人们并没有炸药，也无钢钎。埃及人当时是用铜或青铜的凿子在岩石上打上眼，然后插进木楔，灌上水，当木楔子被水泡胀时，岩石便被胀裂。这样的方法在今天看来也许很笨拙，但在4000多年前，却是很了不起的技术。从采石场运往金字塔工地也极为困难。古代埃及人是将石头装在雪橇上，用人和牲畜拉。为此需要宽阔而平坦的道路。修建运输石料的路和金字塔的地下墓室就用了10年的时间。在建造胡夫金字塔时，胡夫强迫所有的埃及人为他做工，他们被分成10万人的大群来工作，每一大群人要劳动3个月。这些劳动者中有奴隶，但也有许多普通的农民和手工业者。古埃及奴隶是借助畜力和滚木，把巨石运到建筑地点的，他们又将场地四周天然的沙土堆成斜坡，把巨石沿着斜坡拉上金字塔。就这样，堆一层坡，砌一层石，逐渐加高金字塔。建造胡夫金字塔花了整整20年的时间。对于希罗多德的说法，后人提出了许多的疑问。但是到今天仍然是一个没有人能做出完满答案的难题。人们怎能不佩服埃及人民的伟大力量和智慧！本世纪来，随着飞碟观察和研究活动越来越广泛，有人甚至把神秘的金字塔同变幻莫测的飞碟上的外星人联系起来。他们认为，在几千年前，人类是不可能有建造金字塔这样的能力，只有外星人才能有。他们经过计算还发现，通过开罗近郊胡夫金字塔的经线把地球分成东、西两个半球，它们的陆地面积是相等的。这种“巧合”大概是外星人选择金字塔建造地点的用意。然而，一位叫戴维杜维斯法国化学家，提出了一个关于金字塔建造的全新见解，他认为，建造金字塔的巨石不是天然的，而是人工浇筑的。他从一位考古学家那里，得到5块从埃及胡夫金字塔上取下的小石块，对它们逐个加以化验。出乎意料的是，化验结果证明，这些石块由贝壳石灰石组成。尽管考古证明，人类在几千年前就已掌握混凝土制作技术，但这些贝壳石灰石浇筑得如此坚如磐石，以至很难将它们与花岗岩区别开来，实在使人难以相信。戴维杜维斯由此推测，当时古埃及人建造金字塔是采用“化整为零”的办法，即将搅拌好的混凝土装进筐子，抬上或背上正在建造中的金字塔。这样，只要掌握一定的技术，就能浇筑出一块一块的巨石，将塔一层一层加高，这种做法既“省力”又省工，据他估计，当时在工地上劳动的人仅有1500人，而不是象希罗多德所说的那样每批都有10万人。更出乎意料之外的是，这位法国科学家还在石块中发现了一缕一英寸长的人头发。这缕头发可能就是他们辛勤劳动和灿烂智慧的见证。但上述这些说法都还是一些推测。但无论如何，修建金字塔，一定是集中了当时古代埃及人的所有聪明才智，因为它需要解决的难题肯定是很多的。但是这些问题都解决了，金字塔修起来了，而且屹立了4000多年，这本身就是一大奇迹。所以，可以说，金字塔是古代埃及人民智慧的结晶，是古代埃及文明的象征。有的人不相信依靠简单的协作也可以创造出奇迹，不相信地球上的人类自身会创造出金字塔这样的奇迹，把它说成是天外来客的创造。这显然是不正确的，这无助于人们探索自己的历史，认识自己的能力。相传，古埃及第三王朝之前，无论王公大臣还是老百姓死后，都被葬入一种用泥砖建成的长方形的坟墓，古代埃及人叫它“马斯塔巴”。后来，有个聪明的年轻人叫伊姆荷太普，在给埃及法老左塞王设计坟墓时，发明了一种新的建筑方法。他用山上采下的呈方形的石块来代替泥砖，并不断修改修建陵墓的设计方案，最终建成一个六级的梯形金字塔——这就是我们现在所看到的金字塔的雏形。在古代埃及文中，金字塔是梯形分层的，因此又称作层级金字塔。这是一种高大的角锥体建筑物，底座四方形，每个侧面是三角形，样子就像汉字的“金”字，所以我们叫它“金字塔”。伊姆荷太普设计的塔式陵墓是埃及历史上的第一座石质陵墓。左塞王之后的埃及法老纷纷效仿他，在生前就大肆为自己修建坟墓，从此在古埃及掀起一股营造金字塔之风。由于金字塔起源于古王国时期，而且最大的金字塔也建在此时期内，因此，埃及的古王国时期又被称为金字塔时代。古代埃及的法老们为什么要将坟墓修成角锥体的形式，即修成汉字中的金字形呢？ 原来，在最早的时候，埃及的法老是准备将马斯塔巴作为死后的永久性住所的。后来，大约在第二至第三王朝的时候，埃及人产生了国王死后要成为神，他的灵魂要升天的观念。在后来发现的《金字塔铭文》中有这样的话：“为他（法老）建造起上天的天梯，以便他可由此上到天上”。金字塔就是这样的天梯。同时，角锥体金字塔形式又表示对太阳神的崇拜，因为古代埃及太阳神“啦”的标志是太阳光芒。金字塔象征的就是刺破青天的太阳光芒。因为，当你站在通往基泽的路上，在金字塔棱线的角度上向西方看去，可以看到金字塔象撒向大地的太阳光芒。古埃及所有金字塔中最大的一座，是第四王朝法老胡夫的金字塔。这座大金字塔原高146．59米，经过几千年来的风吹雨打，顶端已经剥蚀了将近10米。但在1888年巴黎建筑起埃菲尔铁塔以前，它一直是世界上最高的建筑物。这座金字塔的底面呈正方形，每边长230多米，绕金字塔一周，差不多要走一公里的路程。胡夫的金字塔，除了以其规模的巨大而令人惊叹以外，还以其高度的建筑技巧而著名。另外，在大金字塔身的北侧离地面13米高处有一个用4块巨石砌成的三角形出入口。这个三角形用得很巧妙，因为如果不用三角形而用四边形，那么，一百多米高的金字塔本身的巨大压力将会把这个出入口压塌。而用三角形，就使那巨大的压力均匀地分散开了。在四千多年前对力学原理有这样的理解和运用，能有这样的构造，确实是十分了不起的。胡夫死后不久，在他的大金字塔不远的地方，又建起了一座金字塔。这是胡夫的儿子哈夫拉的金字塔。它比胡夫的金字塔低3米，但由于它的地势稍高，因此看起来似乎比胡夫的金字塔还要高一些。塔的附近建有一个雕着哈夫拉的头部而配着狮子身体的大雕像，即所谓“狮身人面像”，西方人称它为“司芬克斯”。雕像高20米，长57米，一只耳朵就有两米高。除狮是用石块砌成之外，整个狮身人面像是在一块巨大的天然岩石上凿成的。它至今已有4500多年的历史。为什么刻成狮身呢？在古埃及神话里，狮子乃是各种神秘地方的守护者，也是地下世界大门的守护者。因为法老死后要成为成太阳神，所以就造了这样一个狮身人面像为法老守护门户。 第四王朝以后，其他法老虽然建造了许多金字塔，但规模和质量都不能和上述金字塔相比。第六王朝以后，随着古王国的分裂和法老权力下降以及埃及人民的反抗和有些人的盗墓，常把法老的“木乃伊”从金字塔里拖出来，所以埃及的法老们也就不再建造金字塔，而是在深山里开凿秘密陵墓了。史前遗址的长期定向作用，都会在其自身内部形成一个能量场。大金字塔处于地球上，时时刻刻受到宇宙射线的轰击，堆垒所用的石块在长年累月中逐渐扮演着储存能量的角色。宇宙射线或电磁波穿透石块的同时，能量也会随着被穿透石块的厚度不同而呈现不同的衰减。 大金字塔独特的正四角锥体结构，其内部空间是一个很好的和谐共振腔体。来自宇宙的各种射线，人为的电磁波在其内部空间和谐共振，结合汇聚的地磁力，还有万有引力的作用，形成一个内部能量场(匹热迷能或金字塔能)。古老相传“时间惧怕金字塔”，可能就是指大金字塔内部的能量场显现阻碍自然进程的现象，即本应该自然而然发生的进程，当处于大金字塔内部的能量场中，则该进程被延缓了，甚至有的向相反方向进行。 放置在大金字塔内部能量场的有机物体如动物尸体，不会腐烂变质（这是自然进程），而是脱水干化成木乃伊；而无机物例如金属物体，则能长期保留其金属光泽，从专业角度说，这就是自然进程的氧化作用延缓了，逆向的还原作用增强了。金属晶体由无序排列又能回归到原先的有规则排列。对于人体，匹热迷能或金字塔能则可以快速消除疲劳，加速体力的恢复；增强自身免疫力，促进机体组织细胞自愈。对于微生物如病毒、真菌等，则抑制其繁殖。【分布】金字塔分布在尼罗河两岸,古上埃及和下埃及，今苏丹和埃及境内。 金字塔是古埃及法老的陵寝，都大小不一，最大的是胡夫金字塔，高米，底长230米，共用230万块平均每块吨的石块，占地52000平方公尺。【金字塔的数字之谜】有人对最大的金字塔——胡夫金字塔测量和研究后，提出了许多蕴含在大金字塔中的数字之谜。譬如： 延伸胡夫大金字塔底面正方形的纵平分线至无穷则为地球的子午线；穿过胡夫大金字塔的子午线，正好把地球上的陆地和海洋分成均匀的两半，而且塔的重心正好坐落在各大陆引力的中心。 把大金字塔底面正方形的对角线延长，恰好能将尼罗河口三角洲包括在内，而延伸正方形的纵平分线，则正好把尼罗河口三角洲平分。 大金字塔的底面周长米，为库比特（古埃及一种度量单位），这个数字与一年中的天数相近。 大金字塔的原有高度米（现已塌落至米）乘以10亿，约等于地球到太阳之间的距离。 大金字塔4个底边长之和，除以高度的两倍，即为——圆周率。 大金字塔本身的重量乘上7×1015(8000个金字塔就有地球重量了，太不可信！）恰好是地球的重量。 大金字塔高度的平方，约为21520米，而其侧面积为21481平方米，这两个数字几乎相等。 从大金字塔的方位来看，4个侧面分别朝向正东、正南、正西、正北，误差不超过度。在朝向正北的塔的正面入口通路的延长线，放一盆水代替镜子用，那么北极星便可以映到水盆上面来。 …… 这些数字关系是一种偶然巧合，还是建造者的有意设计？ 许多科学家指出，这些数字关系并不是那么神秘，除一些是巧合外，有些数字并不完全符合事实真相。譬如：以52度左右倾斜面建造的四方角锥，用其高h去除其底边的两倍，即2s/h，都得到接近π的值。据古希腊历史学家希罗德的记述，埃及人建造胡夫大金字塔时使角锥的每一面的面积等于锥高的平方，按这个方案设计确实可以得到这种数字关系。 此外，还有些数字反映了古埃及人民在数学和天文方面取得的杰出成绩。比如，古埃及人已懂得用水面定位的方法（即先灌水，利用水平面平整地基），获得精确的地平面；古埃及人选定一颗（或几颗）恒星，借助简单器械仔细观测，记录恒星在地平线上的出没位置，然后平分从观察点到恒星出没点形成的角就测出了子午线。 当然，也有些科学家提出不同看法。他们认为事情并非那么简单，为什么除大金字塔外，其它建筑物不能提供那么多代表相当科技水平的数字？以古埃及人的科技知识水平能建造出奇迹般的充满谜的金字塔吗？ 看来，事情确实并不简单，持不同观点的科学家们仍在争论……
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在制造、热处理等过程中：主要是材料结晶速度快慢不均，有时内应力可以达到最大点。 这种效应导致应变中性层和几何中性层的不重合及向弯曲内侧滑移........... 我只知道:各种合金的制造及热处理中,过程的应力集中变换测量--"金属应力集中检测仪",它是在役制造的把关.并用配以软件加以应变曲线图分析,对比,存档报表等等.估计能解决此问题。
浅谈重金属检测传感器技术的应用论文
摘要： 随着经济的迅猛发展和社会的日新月异, 人们对重金属的开采及加工越来越频繁, 这使得不少重金属存在于大气水以及土壤中, 在很大程度上加重了环境污染, 科学技术的迅猛发展为重金属检测传感器技术的研究提供了很好的途径。针对上述背景下, 对重金属检测传感器技术研究与应用进行合理性阐述, 以促进重金属检测传感器技术的进一步发展。
关键词： 重金属检测; 传感器技术; 环境污染;
重金属污染是环境污染的一个重要组成部分, 重金属在自然界中广泛存在, 随着人类的开采、冶炼、加工活动而使得重金属转变成化学状态或化学形态广泛分布于大气、水、土壤中, 随着时间的积累而不断留存、迁移, 从而引发严重的环境污染问题;重金属甚至还会随着废水的排出而流入海洋中, 对鱼和贝类造成严重的危害;重金属还会附着在人类的鼻腔和食物上, 造成人类呼吸道感染和重金属中毒[1]。重金属具有沉积性和不可降解性, 是一种非常危险的污染源, 因此对于重金属的研究与检测是十分关键的。通过调查与研究, 发现重金属检测传感器技术主要分为离子选择性电极传感器技术、光纤化学传感器技术、生物传感器技术以及微电极矩阵传感器技术四个方面, 本文通过对这四种传感器技术在重金属检测中的研究与应用作简要分析, 以推动重金属检测传感器技术的发展。
1 离子选择性电极传感器技术。
离子选择性电极传感器技术是一种操作简单、性价比高、准确有效的重金属检测传感器技术。离子选择性电极传感器技术因为不需要提前对样品进行操作而被广泛应用于重金属的在线检测中。目前, 国内外学者对离子选择性电极传感器技术进行了大量的研究, 发现选择性高、经济简单的离子选择性电极主要分为基于聚氯乙烯膜的离子选择性电极和基于流系玻璃膜的离子选择性电极两种[2]。
基于聚氯乙烯膜的离子选择性电极。
目前在对基于聚氯乙烯膜的离子选择性电极的研究中, 主要是对离子选择性电极的重金属离子的识别以及聚氯乙烯膜的结构和性能进行研究, 同时, 对不同的载体和膜增塑剂对离子选择性电极性能的影响作简要分析, 从而提高对重金属的识别能力。
基于流系玻璃膜的离子选择性电极。
基于硫系玻璃膜的离子选择性电极良好的红外线透过性是其他离子选择性电极无法相提并论的。许多发达国家都通过购买硫系玻璃膜的离子选择性电极来用于重金属检测工作。
2 光纤化学传感器技术。
对于光纤化学传感器技术的研究比离子选择性电极传感器技术的研究还要早, 光纤化学传感器技术的研究始于美国研究所, 从那以后, 许多国家都在实验室中对光纤化学传感器技术进行研究, 并应用到重金属检测中。陈雷等人对基于聚氯乙烯膜的光纤传感器进行研究并应用到铜离子的检测中, 取得了良好的效果[3]。李学强等人将注册分析法和激光激发荧光光谱技术应用到对金属离子传感器的研制中, 使我国饮用水中的重金属检测工作取得了很大的进展。
3 生物传感器技术。
第一个生物传感器始于Red String仪器公司。之后, 又在多个公司相继推出, 这些生物传感器主要是对人类血糖和尿糖中的重金属物质进行检测。重金属物质在人体中的留存和迁移会对人体的健康造成极大的威胁, 生物传感器可以与人体生物识别因素相互影响, 以达到对人体中的重金属含量进行检测, 从而预防重金属中毒的目的。通过研究发现, 生物传感器主要分为蛋白质为基础的'生物传感器以及整个细胞为基础的重金属传感器两种。
蛋白质为基础的生物传感器。
生物识别因素主要是促进消化的酶、防止病毒入侵的抗体、增强体质的金属键键合蛋白以及脱辅基酶蛋白质。以这几种生物识别因素为基础制作蛋白质为基础的生物传感器, 用来检测铜离子、锌离子、汞离子以及铅离子等金属离子。传统的生物传感器存在灵敏度低、选择性差等一系列缺点, 因此必须研制出选择性高的新型传感器来实现对重金属离子的检测, 这种新型传感器被称为蛋白质为基础的生物传感器。
整个细胞为基础的重金属传感器。
整个细胞为基础的重金属传感器可以实现对微型有机体生物标识的检测, 它具有所受干扰因素少、反应速度快等一系列优点, 可以实现对苔藓、海藻、酵母等海洋生物中的重金属的检测。随着生物医学和环境工程的蓬勃发展, 可以通过改进主传感器的途径来解决重金属检测过程中的干扰问题, 即在基因层次上设计细胞器。
4 结语。
综上所述, 本文通过对重金属检测传感器技术研究与应用进行分析, 主要从离子选择性电极传感器技术、光纤化学传感器技术、生物传感器技术以及微电极矩阵传感器技术这四个方面作简要分析, 为传感器检测技术在重金属中的研究与应用提供理论支持, 以减少重金属污染现象的发生。
参考文献
[1]张涛, 苏倡, 刘艳, 等.泥蚶 (Tegillarca granosa) 重组铁蛋白富集重金属离子的特性及化学传感器的研究[J].海洋与湖沼, 2017, 48 (4) :870-876.
[2]吕攀攀, 肖芳兰, 严锡娟, 等.构建一种基于双启动子模型的特异性检测镉离子的大肠杆菌传感器[J].生物工程学报, 2015, 31 (11) :1601-1611.
[3]贾朔.边超, 佟建华, 等.基于纳米金Core-satellites等离子体耦合增强效应的汞离子光纤传感器的研究[J].分析化学, 2017, 45 (6) :785-790.
埃及金字塔是埃及古代奴隶社会的方锥形帝王陵墓。世界七大奇迹之一。数量众多，分布广泛。开罗西南尼罗河西古城孟菲斯一带最为集中。吉萨南郊8公里处利比亚沙漠中的3座尤为著名，称吉萨金字塔。其中第四王朝法老胡夫的陵墓最大，建于公元前二十七世纪，高米相当于40层高的摩天大厦，底边各长230米，由230万块重约吨的大石块叠成，占地53，900平方米。塔内有走廊、阶梯、厅室及各种贵重装饰品。全部工程历时30余年。塔东南有巨大的狮身人面像。埃及胡夫金字塔最有名，是法老(古埃及的国王)的陵墓。相传，古埃及第三王朝之前，无论王公大臣还是老百姓死后，都被葬入一种用泥砖建成的长方形的坟墓，古代埃及人叫它"马斯塔巴"。后来，有个聪明的年轻人叫伊姆荷太普，在给埃及法老左塞王设计坟墓时，发明了一种新的建筑方法。 他用山上采下的呈方形的石块来代替泥砖，并不断修改修建陵墓的设计方案，最终建成一个六级的梯形金字塔 --这就是我们现在所看到的金字塔的雏形。在古代埃及文中，金字塔是梯形分层的，因此又称作层级金字塔。这是一种高大的角锥体建筑物，底座四方形，每个侧面是文字三角形，样子就像汉字的"金"字，所以我们叫它"金字塔"。伊姆荷太普设计的塔式陵墓是埃及历史上的第一座石质陵墓。在最早的时候，埃及的法老是准备将马斯塔巴作为死后的永久性住所的。后来，大约在第二至第三王朝的时候，埃及人产生了国王死后要成为神，他的灵魂要升天的观念。在后来发现的《金字塔铭文》中有这样的话：“为他（法老）建造起上天的天梯，以便他可由此上到天上”。金字塔就是这样的天梯。同时，角锥体金字塔形式又表示对太阳神的崇拜，因为古代埃及太阳神“啦”的标志是太阳光芒。金字塔象征的就是刺破青天的太阳光芒。因为，当你站在通往基泽的路上，在金字塔棱线的角度上向西方看去，可以看到金字塔象撒向大地的太阳光芒。《金字塔铭文》中有这样的话：“天空把自己的光芒伸向你，以便你可以去到天上，犹如拉的眼睛一样”。后来古代埃及人对方尖碑的崇拜也有这样意义，因为方尖碑也表示太阳的光芒。有人认为古埃及人不可能建造出金字塔，说金字塔也许是外星人造出来的，也许是更远古的人类留下的，因为，金字塔的谜太多了！金字塔是古埃及奴隶制国王的陵寝。这些统治者在历史上称之为“法老”。法老们不仅活着时统治人间，而且幻想死后成神，主宰阴界，因此，“法老”死后，便取出内脏，浸以防腐剂，填入香料，将尸体长久保存，称作“木乃伊”。金字塔便是存放“法老”木乃伊的陵寝。现在，埃及境内保存至今的金字塔共 96 座，大部分位于尼罗河西岸可耕谷地以西的沙漠边沿。大型的金字塔一般建于古王国时期的三至六王朝（约公元前 2664～前 2180 年），在古埃及之都孟菲斯之北不远的吉萨、塞加拉、拉苏尔，梅杜姆以及阿布西尔等地都有大量的遗址。由于金字塔是一种方锥形的建筑物，古埃及文称它为“庇里穆斯”，意思是“高”；而其底座呈四方形，愈上愈窄，直至塔顶，从四面看都像汉字的“金”字，所以中国历来译称“金字塔”。在众多金字塔中，最为著名的是吉萨大金字塔，它位于开罗西南约 13公里的吉萨地区。这组金字塔共有 3 座，分别为古埃及第四王朝的胡夫（第二代法老）、卡夫勒（第四代法老）和孟考勒（第六代法老）所建。胡夫金字塔，又称齐阿普斯金字塔，兴建于公元前 2760 年，是历史上最大的一座金字塔，也是世界上的人造奇迹之一，被列为世界 7 大奇观的首位。该塔原高 米，由于几千年的风雨侵蚀，现高 138 米。原四周底边各长230 米，现长 220 米。锥形建筑的四个斜面正对东、南、西、北四方，倾角为 51 度 52 分。塔的四周原铺设着一条长约 1 公里的石灰石道路，目前在塔的东、西两侧尚有遗迹可寻。整个金字塔建在一块巨大的凸形岩石上，占地约 万平方米，体积约 260 万立方米，是由约 230 万块石块砌成。外层石块约 万块，平均每块重 吨，最大的一块重约 16 吨，全部石块总重量为 万吨。其地理位置为东经 31°07′北纬 29°58′。令人吃惊的是，这些石块之间没有任何粘着物，而是一块石头直接叠在另一块石头上，完全靠石头自身的重量堆砌在一起的，表面接缝处严密精确，连一个薄刀片都插不进去。而塔的东南角与西北角的高度误差也仅 厘米。这是当时征召了 10 万劳力、前后历时 30 年才建成的。胡夫金字塔的入口位于塔的北壁第十三石级，距地面约 20 米高。入口处四块巨大的石板构成“人”字形拱门，往里是 100 余米长的坡状隧道直达墓室。墓室长 米，宽 米，高 米，与地面的垂直距离为 米。室内仅有一具深褐色磨光的大理石石棺，棺内空空，棺盖去向不明。墓室上方有 5 层房间，最高的一层顶盖是三角形的，为的是把上面压下的重量均匀地分布在两边。同时，墓室还有砌筑在石块中的通风道。胡夫大金字塔外形庄严、雄伟、朴素、稳重，与周围无垠的高地、沙漠浑然一体，十分和谐。它的内部构造复杂多变，匠心独具，自成风格，凝聚着非凡的智慧。该金字塔历经数千年沧桑，地震摇撼，不倒塌，不变形，显示了古代不可思议的高度科技水平与精湛的建筑艺术。联合国教科文组织因此把它列为全世界重点保护文物之一，成为古埃及文明的象征。吉萨的第二座金字塔，即卡夫勒所造的金字塔，位置居中。它比胡夫金字塔略小，但其艺术风格与工程设计的精确，则均可与之媲美。而且由于其建在一块较高的台地上，乍看上去，仿佛比前者还雄伟。塔基底长 米，高 米，也是用石灰岩和花岗石砌筑的。它所遗存的附属建筑较为完整壮观，包括以巨石建成的两座庙宇：上庙和下庙。孟考勒建造的第三座金字塔位于南端，体积最小，但十分精致。它的底边长 米，高 米。吉萨的这 3 座金字塔都曾被盗，墓中财宝已基本流失，但它们所体现的古代埃及人民炉火纯青的工程技术，每天都吸引着千千万万的各国游客。【金字塔外观】金字塔具今已有4500年的历史，由于它形似汉字中的“金”字，因而被称为“金字塔”，金字塔本身是一座王陵建筑。它规模宏伟，结构精密，塔内除墓室和通道外都是实心，定部呈锥角。金字塔历经多次地震都岿然不动，完好无损。它被誉为当今最高的古代建筑物和世界八大奇迹之首。金字塔前有座狮身人面像，是古国王第四王朝法老胡夫的儿子哈沸拉的形象，它叫斯芬克斯，高20米，长57米，仅一只耳朵就有两米高。除狮爪是用石头砌成之外，整个狮身人面像是一块天然的大岩石凿成的。鼻部有损伤，据说是在一次战争中被拿破仑的士兵用大炮轰掉的。斯芬克斯象征着法老的权利至高无上，威不可侵。【【如何建造】如果说关于金字塔大胆而奇妙的设计的传说还能为现代人所接受，那么它的规模如此巨大的建造过程就难以令人想象了。胡夫的金字塔是用上百万块巨石垒起来的，每块石头平均有2000多公斤重，最大的有100多吨重。这些巨石是从尼罗河东岸开采出来，即无吊车装卸，也无轮车运送。被称为“西方史学之父”的希罗多德曾记载，建造胡夫金字塔的石头是从“阿拉伯山”（可能是西奈半岛）开采来的。不过我们现在知道，石头多半是本地开采的，修饰其表面的石灰石，是从河东的图拉开采运来。在那时开采石头并不容易，因为当时人们并没有炸药，也无钢钎。埃及人当时是用铜或青铜的凿子在岩石上打上眼，然后插进木楔，灌上水，当木楔子被水泡胀时，岩石便被胀裂。这样的方法在今天看来也许很笨拙，但在4000多年前，却是很了不起的技术。从采石场运往金字塔工地也极为困难。古代埃及人是将石头装在雪橇上，用人和牲畜拉。为此需要宽阔而平坦的道路。修建运输石料的路和金字塔的地下墓室就用了10年的时间。在建造胡夫金字塔时，胡夫强迫所有的埃及人为他做工，他们被分成10万人的大群来工作，每一大群人要劳动3个月。这些劳动者中有奴隶，但也有许多普通的农民和手工业者。古埃及奴隶是借助畜力和滚木，把巨石运到建筑地点的，他们又将场地四周天然的沙土堆成斜坡，把巨石沿着斜坡拉上金字塔。就这样，堆一层坡，砌一层石，逐渐加高金字塔。建造胡夫金字塔花了整整20年的时间。对于希罗多德的说法，后人提出了许多的疑问。但是到今天仍然是一个没有人能做出完满答案的难题。人们怎能不佩服埃及人民的伟大力量和智慧！本世纪来，随着飞碟观察和研究活动越来越广泛，有人甚至把神秘的金字塔同变幻莫测的飞碟上的外星人联系起来。他们认为，在几千年前，人类是不可能有建造金字塔这样的能力，只有外星人才能有。他们经过计算还发现，通过开罗近郊胡夫金字塔的经线把地球分成东、西两个半球，它们的陆地面积是相等的。这种“巧合”大概是外星人选择金字塔建造地点的用意。然而，一位叫戴维杜维斯法国化学家，提出了一个关于金字塔建造的全新见解，他认为，建造金字塔的巨石不是天然的，而是人工浇筑的。他从一位考古学家那里，得到5块从埃及胡夫金字塔上取下的小石块，对它们逐个加以化验。出乎意料的是，化验结果证明，这些石块由贝壳石灰石组成。尽管考古证明，人类在几千年前就已掌握混凝土制作技术，但这些贝壳石灰石浇筑得如此坚如磐石，以至很难将它们与花岗岩区别开来，实在使人难以相信。戴维杜维斯由此推测，当时古埃及人建造金字塔是采用“化整为零”的办法，即将搅拌好的混凝土装进筐子，抬上或背上正在建造中的金字塔。这样，只要掌握一定的技术，就能浇筑出一块一块的巨石，将塔一层一层加高，这种做法既“省力”又省工，据他估计，当时在工地上劳动的人仅有1500人，而不是象希罗多德所说的那样每批都有10万人。更出乎意料之外的是，这位法国科学家还在石块中发现了一缕一英寸长的人头发。这缕头发可能就是他们辛勤劳动和灿烂智慧的见证。但上述这些说法都还是一些推测。但无论如何，修建金字塔，一定是集中了当时古代埃及人的所有聪明才智，因为它需要解决的难题肯定是很多的。但是这些问题都解决了，金字塔修起来了，而且屹立了4000多年，这本身就是一大奇迹。所以，可以说，金字塔是古代埃及人民智慧的结晶，是古代埃及文明的象征。有的人不相信依靠简单的协作也可以创造出奇迹，不相信地球上的人类自身会创造出金字塔这样的奇迹，把它说成是天外来客的创造。这显然是不正确的，这无助于人们探索自己的历史，认识自己的能力。相传，古埃及第三王朝之前，无论王公大臣还是老百姓死后，都被葬入一种用泥砖建成的长方形的坟墓，古代埃及人叫它“马斯塔巴”。后来，有个聪明的年轻人叫伊姆荷太普，在给埃及法老左塞王设计坟墓时，发明了一种新的建筑方法。他用山上采下的呈方形的石块来代替泥砖，并不断修改修建陵墓的设计方案，最终建成一个六级的梯形金字塔——这就是我们现在所看到的金字塔的雏形。在古代埃及文中，金字塔是梯形分层的，因此又称作层级金字塔。这是一种高大的角锥体建筑物，底座四方形，每个侧面是三角形，样子就像汉字的“金”字，所以我们叫它“金字塔”。伊姆荷太普设计的塔式陵墓是埃及历史上的第一座石质陵墓。左塞王之后的埃及法老纷纷效仿他，在生前就大肆为自己修建坟墓，从此在古埃及掀起一股营造金字塔之风。由于金字塔起源于古王国时期，而且最大的金字塔也建在此时期内，因此，埃及的古王国时期又被称为金字塔时代。古代埃及的法老们为什么要将坟墓修成角锥体的形式，即修成汉字中的金字形呢？ 原来，在最早的时候，埃及的法老是准备将马斯塔巴作为死后的永久性住所的。后来，大约在第二至第三王朝的时候，埃及人产生了国王死后要成为神，他的灵魂要升天的观念。在后来发现的《金字塔铭文》中有这样的话：“为他（法老）建造起上天的天梯，以便他可由此上到天上”。金字塔就是这样的天梯。同时，角锥体金字塔形式又表示对太阳神的崇拜，因为古代埃及太阳神“啦”的标志是太阳光芒。金字塔象征的就是刺破青天的太阳光芒。因为，当你站在通往基泽的路上，在金字塔棱线的角度上向西方看去，可以看到金字塔象撒向大地的太阳光芒。古埃及所有金字塔中最大的一座，是第四王朝法老胡夫的金字塔。这座大金字塔原高146．59米，经过几千年来的风吹雨打，顶端已经剥蚀了将近10米。但在1888年巴黎建筑起埃菲尔铁塔以前，它一直是世界上最高的建筑物。这座金字塔的底面呈正方形，每边长230多米，绕金字塔一周，差不多要走一公里的路程。胡夫的金字塔，除了以其规模的巨大而令人惊叹以外，还以其高度的建筑技巧而著名。另外，在大金字塔身的北侧离地面13米高处有一个用4块巨石砌成的三角形出入口。这个三角形用得很巧妙，因为如果不用三角形而用四边形，那么，一百多米高的金字塔本身的巨大压力将会把这个出入口压塌。而用三角形，就使那巨大的压力均匀地分散开了。在四千多年前对力学原理有这样的理解和运用，能有这样的构造，确实是十分了不起的。胡夫死后不久，在他的大金字塔不远的地方，又建起了一座金字塔。这是胡夫的儿子哈夫拉的金字塔。它比胡夫的金字塔低3米，但由于它的地势稍高，因此看起来似乎比胡夫的金字塔还要高一些。塔的附近建有一个雕着哈夫拉的头部而配着狮子身体的大雕像，即所谓“狮身人面像”，西方人称它为“司芬克斯”。雕像高20米，长57米，一只耳朵就有两米高。除狮是用石块砌成之外，整个狮身人面像是在一块巨大的天然岩石上凿成的。它至今已有4500多年的历史。为什么刻成狮身呢？在古埃及神话里，狮子乃是各种神秘地方的守护者，也是地下世界大门的守护者。因为法老死后要成为成太阳神，所以就造了这样一个狮身人面像为法老守护门户。 第四王朝以后，其他法老虽然建造了许多金字塔，但规模和质量都不能和上述金字塔相比。第六王朝以后，随着古王国的分裂和法老权力下降以及埃及人民的反抗和有些人的盗墓，常把法老的“木乃伊”从金字塔里拖出来，所以埃及的法老们也就不再建造金字塔，而是在深山里开凿秘密陵墓了。史前遗址的长期定向作用，都会在其自身内部形成一个能量场。大金字塔处于地球上，时时刻刻受到宇宙射线的轰击，堆垒所用的石块在长年累月中逐渐扮演着储存能量的角色。宇宙射线或电磁波穿透石块的同时，能量也会随着被穿透石块的厚度不同而呈现不同的衰减。 大金字塔独特的正四角锥体结构，其内部空间是一个很好的和谐共振腔体。来自宇宙的各种射线，人为的电磁波在其内部空间和谐共振，结合汇聚的地磁力，还有万有引力的作用，形成一个内部能量场(匹热迷能或金字塔能)。古老相传“时间惧怕金字塔”，可能就是指大金字塔内部的能量场显现阻碍自然进程的现象，即本应该自然而然发生的进程，当处于大金字塔内部的能量场中，则该进程被延缓了，甚至有的向相反方向进行。 放置在大金字塔内部能量场的有机物体如动物尸体，不会腐烂变质（这是自然进程），而是脱水干化成木乃伊；而无机物例如金属物体，则能长期保留其金属光泽，从专业角度说，这就是自然进程的氧化作用延缓了，逆向的还原作用增强了。金属晶体由无序排列又能回归到原先的有规则排列。对于人体，匹热迷能或金字塔能则可以快速消除疲劳，加速体力的恢复；增强自身免疫力，促进机体组织细胞自愈。对于微生物如病毒、真菌等，则抑制其繁殖。【分布】金字塔分布在尼罗河两岸,古上埃及和下埃及，今苏丹和埃及境内。 金字塔是古埃及法老的陵寝，都大小不一，最大的是胡夫金字塔，高米，底长230米，共用230万块平均每块吨的石块，占地52000平方公尺。【金字塔的数字之谜】有人对最大的金字塔——胡夫金字塔测量和研究后，提出了许多蕴含在大金字塔中的数字之谜。譬如： 延伸胡夫大金字塔底面正方形的纵平分线至无穷则为地球的子午线；穿过胡夫大金字塔的子午线，正好把地球上的陆地和海洋分成均匀的两半，而且塔的重心正好坐落在各大陆引力的中心。 把大金字塔底面正方形的对角线延长，恰好能将尼罗河口三角洲包括在内，而延伸正方形的纵平分线，则正好把尼罗河口三角洲平分。 大金字塔的底面周长米，为库比特（古埃及一种度量单位），这个数字与一年中的天数相近。 大金字塔的原有高度米（现已塌落至米）乘以10亿，约等于地球到太阳之间的距离。 大金字塔4个底边长之和，除以高度的两倍，即为——圆周率。 大金字塔本身的重量乘上7×1015(8000个金字塔就有地球重量了，太不可信！）恰好是地球的重量。 大金字塔高度的平方，约为21520米，而其侧面积为21481平方米，这两个数字几乎相等。 从大金字塔的方位来看，4个侧面分别朝向正东、正南、正西、正北，误差不超过度。在朝向正北的塔的正面入口通路的延长线，放一盆水代替镜子用，那么北极星便可以映到水盆上面来。 …… 这些数字关系是一种偶然巧合，还是建造者的有意设计？ 许多科学家指出，这些数字关系并不是那么神秘，除一些是巧合外，有些数字并不完全符合事实真相。譬如：以52度左右倾斜面建造的四方角锥，用其高h去除其底边的两倍，即2s/h，都得到接近π的值。据古希腊历史学家希罗德的记述，埃及人建造胡夫大金字塔时使角锥的每一面的面积等于锥高的平方，按这个方案设计确实可以得到这种数字关系。 此外，还有些数字反映了古埃及人民在数学和天文方面取得的杰出成绩。比如，古埃及人已懂得用水面定位的方法（即先灌水，利用水平面平整地基），获得精确的地平面；古埃及人选定一颗（或几颗）恒星，借助简单器械仔细观测，记录恒星在地平线上的出没位置，然后平分从观察点到恒星出没点形成的角就测出了子午线。 当然，也有些科学家提出不同看法。他们认为事情并非那么简单，为什么除大金字塔外，其它建筑物不能提供那么多代表相当科技水平的数字？以古埃及人的科技知识水平能建造出奇迹般的充满谜的金字塔吗？ 看来，事情确实并不简单，持不同观点的科学家们仍在争论……
石墨炉原子吸收
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浅谈重金属检测传感器技术的应用论文
摘要： 随着经济的迅猛发展和社会的日新月异, 人们对重金属的开采及加工越来越频繁, 这使得不少重金属存在于大气水以及土壤中, 在很大程度上加重了环境污染, 科学技术的迅猛发展为重金属检测传感器技术的研究提供了很好的途径。针对上述背景下, 对重金属检测传感器技术研究与应用进行合理性阐述, 以促进重金属检测传感器技术的进一步发展。
关键词： 重金属检测; 传感器技术; 环境污染;
重金属污染是环境污染的一个重要组成部分, 重金属在自然界中广泛存在, 随着人类的开采、冶炼、加工活动而使得重金属转变成化学状态或化学形态广泛分布于大气、水、土壤中, 随着时间的积累而不断留存、迁移, 从而引发严重的环境污染问题;重金属甚至还会随着废水的排出而流入海洋中, 对鱼和贝类造成严重的危害;重金属还会附着在人类的鼻腔和食物上, 造成人类呼吸道感染和重金属中毒[1]。重金属具有沉积性和不可降解性, 是一种非常危险的污染源, 因此对于重金属的研究与检测是十分关键的。通过调查与研究, 发现重金属检测传感器技术主要分为离子选择性电极传感器技术、光纤化学传感器技术、生物传感器技术以及微电极矩阵传感器技术四个方面, 本文通过对这四种传感器技术在重金属检测中的研究与应用作简要分析, 以推动重金属检测传感器技术的发展。
1 离子选择性电极传感器技术。
离子选择性电极传感器技术是一种操作简单、性价比高、准确有效的重金属检测传感器技术。离子选择性电极传感器技术因为不需要提前对样品进行操作而被广泛应用于重金属的在线检测中。目前, 国内外学者对离子选择性电极传感器技术进行了大量的研究, 发现选择性高、经济简单的离子选择性电极主要分为基于聚氯乙烯膜的离子选择性电极和基于流系玻璃膜的离子选择性电极两种[2]。
基于聚氯乙烯膜的离子选择性电极。
目前在对基于聚氯乙烯膜的离子选择性电极的研究中, 主要是对离子选择性电极的重金属离子的识别以及聚氯乙烯膜的结构和性能进行研究, 同时, 对不同的载体和膜增塑剂对离子选择性电极性能的影响作简要分析, 从而提高对重金属的识别能力。
基于流系玻璃膜的离子选择性电极。
基于硫系玻璃膜的离子选择性电极良好的红外线透过性是其他离子选择性电极无法相提并论的。许多发达国家都通过购买硫系玻璃膜的离子选择性电极来用于重金属检测工作。
2 光纤化学传感器技术。
对于光纤化学传感器技术的研究比离子选择性电极传感器技术的研究还要早, 光纤化学传感器技术的研究始于美国研究所, 从那以后, 许多国家都在实验室中对光纤化学传感器技术进行研究, 并应用到重金属检测中。陈雷等人对基于聚氯乙烯膜的光纤传感器进行研究并应用到铜离子的检测中, 取得了良好的效果[3]。李学强等人将注册分析法和激光激发荧光光谱技术应用到对金属离子传感器的研制中, 使我国饮用水中的重金属检测工作取得了很大的进展。
3 生物传感器技术。
第一个生物传感器始于Red String仪器公司。之后, 又在多个公司相继推出, 这些生物传感器主要是对人类血糖和尿糖中的重金属物质进行检测。重金属物质在人体中的留存和迁移会对人体的健康造成极大的威胁, 生物传感器可以与人体生物识别因素相互影响, 以达到对人体中的重金属含量进行检测, 从而预防重金属中毒的目的。通过研究发现, 生物传感器主要分为蛋白质为基础的'生物传感器以及整个细胞为基础的重金属传感器两种。
蛋白质为基础的生物传感器。
生物识别因素主要是促进消化的酶、防止病毒入侵的抗体、增强体质的金属键键合蛋白以及脱辅基酶蛋白质。以这几种生物识别因素为基础制作蛋白质为基础的生物传感器, 用来检测铜离子、锌离子、汞离子以及铅离子等金属离子。传统的生物传感器存在灵敏度低、选择性差等一系列缺点, 因此必须研制出选择性高的新型传感器来实现对重金属离子的检测, 这种新型传感器被称为蛋白质为基础的生物传感器。
整个细胞为基础的重金属传感器。
整个细胞为基础的重金属传感器可以实现对微型有机体生物标识的检测, 它具有所受干扰因素少、反应速度快等一系列优点, 可以实现对苔藓、海藻、酵母等海洋生物中的重金属的检测。随着生物医学和环境工程的蓬勃发展, 可以通过改进主传感器的途径来解决重金属检测过程中的干扰问题, 即在基因层次上设计细胞器。
4 结语。
综上所述, 本文通过对重金属检测传感器技术研究与应用进行分析, 主要从离子选择性电极传感器技术、光纤化学传感器技术、生物传感器技术以及微电极矩阵传感器技术这四个方面作简要分析, 为传感器检测技术在重金属中的研究与应用提供理论支持, 以减少重金属污染现象的发生。
参考文献
[1]张涛, 苏倡, 刘艳, 等.泥蚶 (Tegillarca granosa) 重组铁蛋白富集重金属离子的特性及化学传感器的研究[J].海洋与湖沼, 2017, 48 (4) :870-876.
[2]吕攀攀, 肖芳兰, 严锡娟, 等.构建一种基于双启动子模型的特异性检测镉离子的大肠杆菌传感器[J].生物工程学报, 2015, 31 (11) :1601-1611.
[3]贾朔.边超, 佟建华, 等.基于纳米金Core-satellites等离子体耦合增强效应的汞离子光纤传感器的研究[J].分析化学, 2017, 45 (6) :785-790.
这个检测是有国标的，具体如下图：
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钢结构无损检测 摘要：通过对应用于建筑钢结构行业中的几种常规无损检测方法的简述，归纳了被检对象所适用的不同无 损检测方法。为广大工程技术人员和管理人员了解、学习、应用无损检测技术提供参考。 关键词：建筑钢结构；无损检测 1 前言 建筑钢结构由于其强度高、工业化程度高以及综合经济效益好等优点，自上世纪 90 年代，特别是近年来得 到了迅猛发展，广泛应用于工业和民用等领域。由于一些重点工程，建筑钢结构发生了严重的质量事故， 如郑州中原博览中心网架曾发生了崩塌事故，所以建筑钢结构的安全性和可靠性越来越受到重视。 建筑钢结构的安全性和可靠性源于设计，其自身质量则源于原材料、加工制作和现场安装等因素。评价建 筑钢结构的安全性和可靠性一般有三种方式：⑴模拟实验；⑵破坏性实验；⑶无损检测。模拟实验是按一 定比例模拟建筑钢结构的规格、材质、结构形式等，模拟在其运行环境中的工作状态，测试、评价建筑钢 结构的安全性和可靠性。模拟实验能对建筑钢结构的整体性能作出定量评价，但其成本高，周期长，工艺 复杂。破坏性实验是采用破坏的方式对抽样试件的性能指标进行测试和观察。破坏性实验具有检测结果精 确、直观、误差和争议性比较小等优点，但破坏性实验只适用于抽样，而不能对全部工件进行实验，所以 不能得出全面、综合的结论。无损检测则能对原材料和工件进行 100%检测，且经济成本相对较低。 上世纪 50 年代初，无损检测技术通过前苏联进入我国。作为工艺过程控制和产品质量控制的手段，如今在 核电、航空、航天、船舶、电力、建筑钢结构等行业中得到广泛的应用，创造了巨大的经济效益和社会效 益。无损检测技术是建立在众多学科之上的一门新兴的、综合性技术。无损检测技术是以不损伤被检对象 的结构完整性和使用性能为前提，应用物理原理和化学现象，借助先进的设备器材，对各种原材料，零部 件和结构件进行有效的检验和测试，借以评价它们的完整性、连续性、致密性、安全性、可靠性及某些物 理性能。无损检测经历了三个阶段，即无损探伤（Non-destructive Inspection，简称 NDI）、无损检测 （Non-destructive testing，简称 NDT）、无损评价（Non-destructive Evaluation，简称 NDE）、无损 探伤的含义是探测和发现缺陷。无损检测不仅仅要探测和发现缺陷，而且要发现缺陷的大小、位置、当量、 性质和状态。无损评价的含义则更广泛、更深刻， 它不仅要求发现缺陷，探测被检对象的结构、性质、状 态，还要求获得更全面、更准确的，综合的信息，从而评价被检对象的运行状态和使用寿命。应用于钢结 构行业中的常规无损检测方法有磁粉检测（Magnetic Testing 简称 MT）、渗透检测（Penetrate Testing， 简称 PT）、涡流检测（Eddy current Testing 简称 ET）、声发射检测（Acoustic Emission Testing 简称 AET）、超声波检测（Ultrasonic Testing，简称 UT）、射线检测（Radiography Testing，简称 RT）。在 建筑钢结构行业中，按检测缺陷产生的时机，无损检测方法可以按下图分类。 2 检测方法的简述 磁粉检测（MT） 原理 铁磁性材料被磁化后，产生在被检对象上的磁力线均匀分布。由于不连续性的存在，使工件表面和近表面 的磁力线发生了局部畸变而产生了漏磁场，漏磁场吸附施加在被检对象表面的磁粉，形成在合适光照下可 见的磁痕,从而达到检测缺陷的目的。 适用范围 可以对铁磁性原材料，如钢板、钢管、铸钢件等进行检测，也可以对铁磁性结构件进行检测。 局限性 仅适用铁磁性材料及其合金的表面和近表面的缺陷检测，对检测人员的视力、工作场所、被检对象的规格、 形状等有一定的要求。 优点 经济、方便、效率高、灵敏度高、检测结果直观。 渗透检测（PT） 原理 在被检对象表面施加含有荧光染料或着色染料的渗透液，渗透液在毛细血管的作用下，经过一定时间 后，渗透液可以渗透到表面开口的缺陷中去。经过去除被检对象表面多余的渗透液，干燥后，再在被检对 象表面施加吸附介质（显象剂）。同样在毛细血管的作用下，显象剂吸附缺陷中的渗透液，使渗透液回渗 到显象剂中，在一定的光照下，缺陷中的渗透液被显示。从而达到检测缺陷的目的。 适用范围 适用于非多孔状固体表面开口缺陷。 局限性 仅适用于表面开口缺陷的检测，而且对被检对象的表面光洁度要求较高，涂料、铁锈、氧化皮会覆盖表面 缺陷而造成漏检。对检测人员的视力有一定要求，成本相对较高。 优点 设备轻便、操作简单，检测灵敏度高，结果直观、准确。 涡流检测（ET） 原理 金属材料在交变磁场的作用下产生了涡流，根据涡流的分布和大小可以检测出铁磁性材料和非铁磁性材料 的缺陷。 适用范围 适用于各种导电材料的表面和近表面的缺陷检测。 局限性 不适用不导电材料检测，对形状复杂的试件很难应用，比较适合钢管、钢板等形状规则的轧制型材的检测， 而且设备较贵；无法判定缺陷的性质。 优点 检测速度快，生产效率高，自动化程度高。 声发射检测（AET） 原理 材料或结构件受到内力或外力的作用产生形变或断裂时， 以弹性波的形式释放出应变能的现象称为声发射， 也称为应力波发射。声发射检测是通过受力时材料内部释放的应力波判断被检对象内部结构损伤程度的一 种新兴动态无损检测技术。 适用对象 适用于被检对象的动态监测，如对大型桥梁、核电设备的实时动态监测。 局限性 无法监测静态缺陷、干扰检测的因素较多；设备复杂、价格较贵、检测技术不太成熟。 优点 可以远距离监控设备的运行情况和缺陷的扩展情况，对结构的安全性和可靠性评价提供依据。 超声波检测（UT） 原理 超声波是指频率大于 20 千兆赫兹的机械波。根据波动传播时介质的振动方向相对于波的传播方向不同，可 将波动分为纵波、横波、表面波和板波等。用于钢结构检测的主要是纵波和横波。 超声波探伤仪激励探头产生的超声波在被检对象的介质中按一定速度传播，当遇到异面介质（如气孔、夹 渣）时，一部分超声波反射回来，经仪器处理后，放大进入示波屏，显示缺陷的回波。 适用对象 适用于各类焊逢、板材、管材、棒材、锻件、铸件以及复合材料的检测，特别适合厚度较大的工件。 局限性 检测结果可追溯性较差；定性困难，定量不精确，人为因素较多；对被检工件的材质规格，几何形状有一 定要求。 优点 检测成本低、速度快、周期短、效率高；仪器小、操作方便；能对缺陷进行精确定位；对面积型缺陷的检 出率较高（如裂纹、未熔合等） 射线检测（RT） 原理 射线是一种波长短、频率高的电磁波。 射线检测，常规使用×射线机或放射性同位素作为放射源产生射线，射线穿过被检对象，经过吸收和衰减， 由于被检试件中存在厚度差的原因，不同强度的射线到达记录介质（如射线胶片），射线胶片的不同部位 吸收了数量不等的光子，经过暗室处理后，底片上便出现了不同黑度的缺陷影象，从而判定缺陷的大小和 性质。 适用范围 适用较薄而不是较厚（如果工件的厚度超过 80mm 就要使用特殊设备进行检测，如加速器）的工件的内部体 积型缺陷的检测。 局限性 检测成本高、周期长，工作效率低；不适用角焊逢、板材、管材、棒材、锻件的检测；对面状的缺陷检出 率较低；对缺陷的高度和缺陷在被检对象中的深度较难确定；影响人体健康。 优点 检测结果直观、定性定量准确；检测结果有记录，可以长期保存，可追溯性较强。 3 小结 综上所述，每种无损检测方法的原理和特点各不相同，且适用的检测对象也不一样。在建筑钢结构的行业 中应根据结构的整体性能，检测成本及被检对象的规格、材质、缺陷的性质、缺陷产生的位置等诸多因素 合理选择无损检测方法。一般地，选择无损检测方法及合格等级，是设计人员依据相关规范而确定的。有 的工程，业主也有无损检测方法及合格等级的要求，这就需要供需双方相互协商了。 钢结构在加工制作及安装过程中无损检测方法的选择见表 1 被检对象 原材料检验 板材 锻件及棒材 管材 螺栓 焊接检验 坡口部位 清根部位 对接焊逢 角焊逢和 T 型焊逢 UT 检测方法 UT、MT（PT） UT（RT）、MT（PT） UT、MT（PT） UT、PT（MT） PT（MT） RT（UT）、MT（PT） UT（RT）、PT（MT） 被检对象所适用的无损检测方法见表 2 内部缺陷 表面缺陷和近表面 检测方法 UT ● ○ ● ● MT ● ● ● ● PT ● ○ ○ ● ET △ △ ● × AET △ △ △ △ 发生中缺陷检 测 检测方法 RT 被检对象 试 件 分 类 锻件 铸件 压延件（管、板、型材） 焊逢 × ● × ● 分层 疏松 气孔 内部 缩孔 缺陷 未焊透 未熔合 缺陷 分类 夹渣 裂纹 白点 表面裂纹 表面 缺陷 表面气孔 折叠 断口白点 × × ● ● ● △ ● ○ × △ ○ — × ● ○ ○ ○ ● ● ○ ○ ○ △ × — × — — — — — — — — — ● △ ○ ● — — — — — — — — — ● ● ○ ● — — — — — — — — — ● △ ○ — — — — — △ △ △ △ △ △ — — — 注：●很适用；○适用；△有附加条件适用；×不适用；—不相关 参 1. 考 文 献 强天鹏 射线检测 [M] 云南科技出版社 2001 2. 3. 4. 5. 周在杞等 张俊哲等 无损检测技术及其应用 [M] 科学出版社 王小雷 锅炉压力容器无损检测相关知识 [M] 李家伟等 无损检测 冉启芳 2001 1993 [M] 机械工业出版社 2002 无损检测方法的分类及其特征的介绍 [J] 无损检测 1999 2 钢网架结构超声波检测及其质量的分 [J] 无损检测 2001 6 磁粉检测（MT） 磁粉检测（MT） 原理 铁磁性材料被磁化后，产生在被检对象上的磁力线均匀分布。由于不连续性的存在，使工件表面和近表面 的磁力线发生了局部畸变而产生了漏磁场，漏磁场吸附施加在被检对象表面的磁粉，形成在合适光照下可 见的磁痕,从而达到检测缺陷的目的。 磁粉探伤的原理及概述 磁粉探伤的原理 磁粉探伤又称 MT 或者 MPT（Magnetic Particle Testing），适用于钢铁等磁性材料的表面附近进行探伤 的检测方法。利用铁受磁石吸引的原理进行检查。在进行磁粉探伤检测时，使被测物收到磁力的作用，将 磁粉（磁性微型粉末）散布在其表面。然后，缺陷的部分表面所泄漏出来泄露磁力会将磁粉吸住，形成指 示图案。指示图案比实际缺陷要大数十倍，因此很容易便能找出缺陷。 磁粉探伤方法 磁粉探伤检测的顺序分为前期处理、磁化、磁粉使用、观察，以及后期处理。 前期处理→磁化→磁粉使用→观察→后期处理 以下分别说明各个步骤的概要。 （1）前期处理 探探伤面如果有油脂、涂料、锈、或其他异物附着的情况下，不仅会妨碍磁粉吸附在伤痕上，而且还会出 现磁粉吸附在伤痕之外的部分形成疑私图像的情况。因此在磁化之前，要采用物理或者化学处理，进行去 除污垢异物的步骤。 （2）磁化 将检测物适当磁化是非常重要的。通常，采用与伤痕方向与磁力线方向垂直的磁化方式。另外为了适当磁 化，根据检测物的形状可以采用多种方法。日本工业规格（JIS G 0565-1992）中规定了以下 7 种磁化方法。 ①轴通电法……在检测物轴方向直接通过电流。 ②直角通电法……在检测物垂直于轴的方向直接通过电流。 ③Prod 法……在检测物局部安置 2 个电极（称为 Prod）通过电流。 ④电流贯通法……在检测物的孔穴中穿过的导电体中通过电流。 ⑤线圈法……在检测物中放入线圈，在线圈中通过电流。 ⑥极间法……把检测物或者要检测的部位放入电磁石或永磁石的磁极间。 ⑦磁力线贯通法……对通过检测物的孔穴的强磁性物体施加交流磁力线，使感应电流通过检测物。 （3）磁粉使用磁粉探伤的原理 ① 磁粉的种类 为了让磁粉吸附在伤痕部的磁极间形成检出图像，使用的磁粉必须容易被伤痕部的微弱磁场磁化，吸附在 磁极上，也就是说需要优秀的吸附性能。另外，要求形成的磁粉图像必须有很高的识别性。 一般，磁粉探伤中使用的磁粉有在可见光下使用的白色、黑色、红色等不同磁粉，以及利用荧光发光的荧 光磁粉。另外，根据磁粉使用的场合，有粉状的干性磁粉以及在水或油中分散使用的湿性磁粉。 ② 磁粉的使用时间 磁粉使用时间分为一边通过磁化电流一边使用磁粉的连续法，以及在切断磁化电流的状态即利用检测物的 残留磁力的残留法两种。 （4）观察 为了便于观察附着在伤痕部位的磁粉图像，必须创造容易观察的环境。普通磁粉需要在尽可能明亮的环境 下观察，荧光磁粉则要使用紫外线照射灯将周围尽量变暗才容易观察。 （5）后期处理 磁粉探伤结束，检测物有可能仍作为产品或是需要送往下一个加工步骤接受机械加工等。这时就需要进行 退磁、去除磁粉、防锈处理等后期处理。 适用范围 可以对铁磁性原材料，如钢板、钢管、铸钢件等进行检测，也可以对铁磁性结构件进行检测。 局限性 仅适用铁磁性材料及其合金的表面和近表面的缺陷检测，对检测人员的视力、工作场所、被检对象的规格、 形状等有一定的要求。 优点 经济、方便、效率高、灵敏度高、检测结果直观。 生产厂家： 生产厂家：济宁联永超声电子有限公司 仪器设备名称： 仪器设备名称：CDX-Ⅲ该机型磁粉探伤仪 Ⅲ 仪器概况：CDX-Ⅲ该机型磁粉探伤仪是具有多种磁化方式的磁粉探 伤仪设备。仪器采用可控硅作无触点开关，噪音小、寿命长、操作简 单、方便、适应性强、工作稳定。是最近推出新产品，它除具有便携 式机种的一切优点，还具有移动机种的某些长处，扩展了用途，简化 了操作，还具有退磁功能。 该设备有四种探头： 1、旋转探头： 型）能对各种焊缝、各种几何形状的曲面、平面、 （E 管道、锅炉、球罐等压力容器进行一次性全方位显示缺陷和伤痕。 2、电磁轭探头： 型）它配有活关节，可以对平面、曲面工件进行 （D 探伤。 3、马蹄探头： 型）它可以对各种角焊缝，大型工件的内外角进行 （A 局部探伤。 4、磁环： 型）它能满足所有能放入工件的周向裂纹的探伤，用它 （O 来检测工件的疲劳痕（疲劳裂痕均垂于轴向）及为方便，用它还可以 对工件进行远离法退磁。 总之，该仪器是多种探伤仪的给合体，功能与适用范围广，尤其应用 于不允许通电起弧破表面零件的探伤。 无损检测概论及新技术应用 无损检测概论及新技术应用 概论 摘要： 摘要：综述了无损检测的定义、方法、特点、要求等基本知识，以及无损检测在 现今社会中的应用实例，其中包括混凝土超声波无损检测技术、涡流无损检测技 术、渗透探伤技术。 关键词： 关键词：无损检测；混凝土缺陷；涡流检测;渗透探伤。 引言： 引言：随着现代工业的发展，对产品的质量和结构的安全性、使用的可靠性提出 了越来越高的要求，无损检测技术由于具有不破坏试件、检测灵敏度高等优点， 所以其应用日益广泛。无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上 反映了一个国家的工业发展水平，其重要性已得到公认。 1、 无损检测概论 、 无损检测 检测概论 无损检测就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用 性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位 置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿 命等）的所有技术手段的总称。 常用的无损检测方法有射线照相检验(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)和 液体渗透检测(PT) 四种。 其他无损检测方法： 涡流检测(ET)、 声发射检测 （AT） 、 （TIR） 泄漏试验 、 （LT） 交流场测量技术 、 （ACFMT） 漏磁检验 、 （MFL)、 热像/红外 远场测试检测方法（RFT)等。 基于以上方法，无损检测具有一下应用特点： 1>不损坏试件材质、结构 无损检测的最大特点就是能在不损坏试件材质、 结构的前提下进行检测， 所以实施无损检测后，产品的检查率可以达到 100%。但是，并不是所有需要测 试的项目和指标都能进行无损检测，无损检测技术也有自身的局限性。某些试验 只能采用破坏性试验， 因此， 在目前无损检测还不能代替破坏性检测。 也就是说， 对一个工件、材料、机器设备的评价，必须把无损检测的结果与破坏性试验的结 果互相对比和配合，才能作出准确的评定。 2>正确选用实施无损检测的时机 在无损检测时， 必须根据无损检测的目的,正确选择无损检测的时机,从而顺利 地完成检测预定目的,正确评价产品质量。 3>正确选用最适当的无损检测方法 由于各种检测方法都具有一定的特点，为提高检测结果可靠性，应根据设备 材质、制造方法、工作介质、使用条件和失效模式，预计可能产生的缺陷种类、 形状、部位和取向，选择合适的无损检测方法。 4>综合应用各种无损检测方法 任何一种无损检测方法都不是万能的，每种方法都有自己的优点和缺点。应 尽可能多用几种检测方法，互相取长补短，以保障承压设备安全运行。此外在无 损检测的应用中，还应充分认识到，检测的目的不是片面追求过高要求的“高质 量”，而是应在充分保证安全性和合适风险率的前提下，着重考虑其经济性。只 有这样，无损检测在承压设备的应用才能达到预期目的。[1] 通过各种检测方法，最终对于无损检测的要求是：不仅要发现缺陷，探测试 件的结构、状态、性质，还要获取更全面、准确和综合的信息，辅以成象技术、 自动化技术、计算机数据分析和处理技术等，与材料力学、断裂力学等学科综合 应用，以期对试件和产品的质量和性能作出全面、准确的评价。 2、 无损检测在各领域的应用 、 无损检测基于以上优点,在现今社会受到广泛关注和应用,为实际生产工作减 少了废料成本,提供了极大的方便。其中超声波检测技术、涡流检测、渗透探伤 技术、霍尔效应无损探伤技术应用极为出色。 混凝土超声无损检测 混凝土是我国建筑结构工程最为重要的材料之一，它的质量直接关系到结构 的安全。多年来，结构混凝土质量的传统检测方法是以按规定的取样方法，制作 立方体试件，在规定的温度环境下，养护 28d 时按标准实验方法测得的试件抗压 强度来评定结构构件的混凝土强度。用试件实验测得的混凝土性能指标，往往是 与结构物中的混凝土性能有一定差别。因此，直接在结构物上检测混凝土质量的 现场检测技术，已成为混凝土质量管理的重要手段。 所谓混凝土“无损检测”技术，就是要在不破坏结构构件的情况下，利用测 试仪器获取有关混凝土质量等受力功能的物理量。 因该物理量与混凝土质量之间 有较好的相互关系，可采用获取的物理量去推定混凝土质量。[2] 混凝土超声检测是用超声波探头中的压电陶瓷或其他类型的压电晶体加载某 频率的交流电压后激发出固定频率的弹性波， 在材料或结构内部传播后再由超声 波换能器接收，通过对采集的超声波信号的声速、振幅、频率以及波形等声学参 数进行分析，以此推断混凝土结构的力学特性、内部结构及其组成情况。超声波 检测可用于混凝土结构的测厚、探伤、混凝土的弹性模量测定以及混凝土力学强 度评定等方面. [3] 涡流无损检测 涡流检测的基本原理：将通有交流电的线圈置于待测的金属板上或套在待测 的金属管外。这时线圈内及其附近将产生交变磁场，使试件中产生呈旋涡状的感 应交变电流，称为涡流。涡流的分布和大小，除与线圈的形状和尺寸、交流电流 的大小和频率等有关外，还取决于试件的电导率、磁导率、形状和尺寸、与线圈 的距离以及表面有无裂纹缺陷等。因而，在保持其他因素相对不变的条件下，用 一探测线圈测量涡流所引起的磁场变化，可推知试件中涡流的大小和相位变化， 进而获得有关电导率、缺陷、材质状况和其他物理量(如形状、尺寸等)的变化或 缺陷存在等信息。但由于涡流是交变电流，具有集肤效应，所检测到的信息仅能 反映试件表面或近表面处的情况。[4] 应用：按试件的形状和检测目的的不同，可采用不同形式的线圈,通常有穿过 式、探头式和插入式线圈 3 种。穿过式线圈用来检测管材、棒材和线材，它的内 径略大于被检物件， 使用时使被检物体以一定的速度在线圈内通过， 可发现裂纹、 夹杂、凹坑等缺陷。探头式线圈适用于对试件进行局部探测。应用时线圈置于金 属板、管或其他零件上，可检查飞机起落撑杆内筒上和涡轮发动机叶片上的疲劳 裂纹等。插入式线圈也称内部探头，放在管子或零件的孔内用来作内壁检测，可 用于检查各种管道内壁的腐蚀程度等。为了提高检测灵敏度，探头式和插入式线 圈大多装有磁芯。涡流法主要用于生产线上的金属管、棒、线的快速检测以及大 批量零件如轴承钢球、汽门等的探伤（这时除涡流仪器外尚须配备自动装卸和传 送的机械装置） 、材质分选和硬度测量，也可用来测量镀层和涂膜的厚度。[5] 优缺点：涡流检测时线圈不需与被测物直接接触，可进行高速检测,易于实现 自动化,但不适用于形状复杂的零件,而且只能检测导电材料的表面和近表面缺陷, 检测结果也易于受到材料本身及其他因素的干扰。 渗透探伤技术 液体渗透检测的基本原理：零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透 剂后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中；经 去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管的作 用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中，在一定的光 源下 （紫外线光或白光） 缺陷处的渗透液痕迹被现实， 黄绿色荧光或鲜艳红色） ， （ ， 从而探测出缺陷的形貌及分布状态。[6] 渗透检测适用于具有非吸收的光洁表面的金属、非金属，特别是无法采用磁 性检测的材料，例如铝合金、镁合金、钛合金、铜合金、奥氏体钢等的制品，可 检验锻件、铸件、焊缝、陶瓷、玻璃、塑料以及机械零件等的表面开口型缺陷。 渗透检测的优点是灵敏度较高（已能达到检测开口宽度达 的裂缝） ，检测 成本低，使用设备与材料简单，操作轻便简易，显示结果直观并可进一步作直观 验证（例如使用放大镜或显微镜观察） ，其结果也容易判断和解释，检测效率较 高。缺点是受试件表面状态影响很大并只能适用于检查表面开口型缺陷，如果缺 陷中填塞有较多杂质时将影响其检出的灵敏度。[7] 3、 结语 、 随着现代科学技术的发展，激光、红外、微波、液晶等技术都被应用于无损 检测领域，而传统的常规无损检测技术也因为现代科技的发展，大大丰富了应用 方法，如射线照相就可细分为 X 射线、γ射线、中子射线、高能 X 射线、射线 实时照相、层析照相……等多种方法。 无损检测作为一种综合性应用技术，无损检测技术经历了从无损探伤，到无 损检测，再到无损评价，并且向自动无损评价、定量无损评价发展。相信在不远 的将来， 新生的纳米材料、 微机电器件等行业的无损检测技术将会得到迅速发展。 参考文献【1】李喜孟.无损检测.机械工业出版社.2011 】 【2】父新漩. 混凝土无损检测手册.人民交通出版社.2003 】 【 3】 冯子蒙.超声波无损检测于评价的关键技术问题及其解决方案.煤矿机 】 械.2009(9) 【4】唐继强.无损检测实验.机械工业出版社.2011 】 【5】李丽茹.表面检测.机械工业出版社.2009 】 【6】国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材编审委员会.机械工业 出版社.2004 【7】胡学知主编. 中国劳动社会保障出版社.2007 】
高频振荡器 由三极管VT1和高频变压器T1等组成，是一种变压器反馈型LC振荡器。T1的初级线圈L1和电容器C1组成LC并联振荡回路，其振荡频率约200kHz，由L1的电感量和C1的电容量决定。T1的次级线圈L2作为振荡器的反馈线圈，其“C”端接振荡管VT1的基极，“D”端接VD2。由于VD2处于正向导通状态，对高频信号来说，“D”端可视为接地。在高频变压器T1中，如果“A”和“D”端分别为初、次级线圈绕线方向的首端，则从“C”端输入到振荡管VT1基极的反馈信号，能够使电路形成正反馈而产生自激高频振荡。振荡器反馈电压的大小与线圈L1、L2的匝数比有关，匝数比过小，由于反馈太弱，不容易起振，过大引起振荡波形失真，还会使金属探测器灵敏度大为降低。 振荡管VT1的偏置电路由R2和二极管VD2组成，R2为VD2的限流电阻。由于二极管正向阈值电压恒定（约），通过次级线圈L2加到VT1的基极，以得到稳定的偏置电压。显然，这种稳压式的偏置电路能够大大增强VT1高频振荡器的稳定性。为了进一步提高金属探测器的可靠性和灵敏度，高频振荡器通过稳压电路供电，其电路由稳压二极管VD1、限流电阻器R6和去耦电容器C5组成。 振荡管VT1发射极与地之间接有两个串联的电位器，具有发射极电流负反馈作用，其电阻值越大，负反馈作用越强，VT1的放大能力也就越低，甚至于使电路停振。RP1为振荡器增益的粗调电位器，RP2为细调电位器。 高频振荡器探测金属的原理 调节高频振荡器的增益电位器，恰好使振荡器处于临界振荡状态，也就是说刚好使振荡器起振。当探测线圈L1靠近金属物体时，由于电磁感应现像，会在金属导体中产生涡电流，使振荡回路中的能量损耗增大，正反馈减弱，处于临界态的振荡器振荡减弱，甚至无法维持振荡所需的最低能量而停振。如果能检测出这种变化，并转换成声音信号，根据声音有无，就可以判定探测线圈下面是否有金属物体了。 振荡检测器 振荡检测器由三极管开关电路和滤波电路组成。开关电路由三极管VT2、二极管VD2等组成，滤波电路由滤波电阻器R3，滤波电容器C2、C3和C4组成。在开关电路中，VT2的基极与次级线圈L2的“C”端相连，当高频振荡器工作时，经高频变压器T1耦合过来的振荡信号，正半周使VT2导通，VT2集电极输出负脉冲信号，经过π型RC滤波器，在负载电阻器R4上输出低电平信号。当高频振荡器停振荡时，“C”端无振荡信号，又由于二极管VD2接在VT2发射极与地之间，VT2基极被反向偏置，VT2处于可靠的截止状态，VT2集电极为高电平，经过滤波器，在R4上得到高电平信号。由此可见，当高频振荡器正常工作时，在R4上得到低电平信号，停振时，为高电平，由此完成了对振荡器工作状态的检测。 音频振荡器 音频振荡器采用互补型多谐振荡器，由三极管VT3、VT4，电阻器R5、R7、R8和电容器C6组成。互补型多谐振荡器采用两只不同类型的三极管，其中VT3为NPN型三极管，VT4为PNP型三极管，连接成互补的、能够强化正反馈的电路。在电路工作时，它们能够交替地进入导通和截止状态，产生音频振荡。R7既是VT3负载电阻器，又是VT3导通时VT4基极限流电阻器。R8是VT4集电极负载电阻器，振荡脉冲信号由VT4集电极输出。R5和C6等是反馈电阻器和电容器，其数值大小影响振荡频率的高低。 互补型多谐振荡器的工作原理 接通电源时，由于VT3基极接有偏置电阻器R1、R3而被正向偏置，假设VT3集电极电流处于上升阶段，VT4基极电流随之上升，导致VT4集电极电流剧增，VT4集电极电位随之迅速升高，由VT4输出的电流通过与之相连的R5向C6充电，流经VT3的基极入地，又导致VT3基极电流进一步升高。如此反复循环，强烈的正反馈使得VT3、VT4迅速进入饱和导通状态，VT4集电极处于高电平，使多谐振荡器进入第一个暂稳态过程。随着电源通过饱和导通的VT4经R5向C6充电，当VT3基极电流下降到一定程度时，VT3退出饱和导通状态，集电极电流开始减小，导致VT4集电极电流减小，VT4集电极电位下降，这一过程又进一步加剧了向C6充电电流迅速减小，VT3基极电位急剧降低而使VT3截止，VT4集电极迅速跌至低电平，多谐振荡器翻转到第二个暂稳态。多谐振荡器刚进入第二暂稳态时，先前向C6充电的结果，其电容器右端为正，左端为负，现在C6右端对地为低电平，由于电容器C6两端电压不能跃变，故VT3基极被C6左端负电位强烈反向偏置，使两只三极管在较长时间继续保持截止状态。在C6放电时，电流从电容器右端流出，主要流经R5、（R8）、R9、VT5发射结入地，又经过电源、R6、R1、R3流回电容器C6左端。直到C6放电结束，电源继续通过上述回路开始对C6反向充电，C6左端为正。当C6两端的电位上升至，VT3开始进入导通状态，经过强烈正反馈，迅速进入饱和导通状态，使电路再次发生翻转，重复先前的暂稳态过程，如此周而复始，电路产生自激多谐振荡。从电路工作过程可以看出，向C6充电时，充电电阻器R5电阻值较小，因此充电过程较快，电路处在饱和导通状态时间很短；而在C6放电时，需要流经许多有关电阻器，放电电阻器总的数值较大，因而放电过程较慢，也就是说电路处于截止时间较长。因此，从VT4集电极输出波形占空比很大，正脉冲信号的脉宽很窄，其振荡频率约330Hz 。 功率放大器 功率放大器由三极管VT5、扬声器BL等组成。从多谐振荡器输出的正脉冲音频信号经限流电阻器R9输入到VT5的基极，使其导通，在BL产生瞬时较强的电流，驱动扬声器发声。由于VT5处于开关工作状态，而导通时间又非常短，因此功率放大器非常省电，可以利用9V积层电池供电。 调试与使作方法 金属探测器电路除了灵敏度调节电位器外，没有调整部分，只要焊接无误，电路就能正常工作。整机在静态，也就是扬声器不发声时，总电流约为10mA，探测到金属扬声器发出声音时，整机电流上升到20mA。一个新的积层电池可以工作20～30小时。 新焊接的金属探测器如果不能正常工作，首先要检查电路板上各元器件、接线焊接是否有误，再测量电池电压及供电回路是否正常，稳压二极管VD1稳定电压～之间，VD2极性不要焊反。探测碟内振荡线圈初次级及首尾端不要焊错。 金属探测器使用前，需要调整探测杆的长度，只要将黑胶通旋松，推拉胶通套管至适宜的长度，再旋转胶内通管，使电缆线绕紧，并使手柄尖端朝上，最后将黑胶通旋紧，锁住胶通套管。这样，手握探测器手柄时，大拇指正好紧挨灵敏度调节电位器。 调整金属探测器灵敏度时，探测碟（振荡线圈）要远离金属，包括带铝箔的纸张，然后旋转灵敏度细调电位器旋钮（FINE TUNING）打开电源开关，并旋转到一半的位置，再调节粗调电位器旋钮（TUNING），使扬声器音频叫声停止，最后再微调细调电位器，使扬声器叫声刚好停止，这时金属探测器的灵敏度最高。用金属探测器探测金属时，只要探测碟靠近任何金属，扬声器便会发出声音，远离到一定位置叫声自动停止。 本金属探测器有较高的灵敏度，用它探测大块金属时，探测碟距金属物体20cm扬声器就会发出声音，小到曲别针，甚至一枚大头针都能检测到，只是探测碟线圈必须紧靠细小金属物体。由于金属探测器利用振荡线圈的电磁感应来探测金属物体，可以透过非金属物体，比如纸张、木材、塑料、砖石、土壤、甚至水层，探测到被遮盖的的金属物体，因此具有实用性，比如在装修房屋时，用它探测到墙内的电线或钢筋，以免造成施工危险和安全隐患；又如安检用的金属探测器就是根据这个原理制成的
传感器(英文名称：transducer/sensor)是直接作用于被测量、并能按一定规律将其转化为同种或别种量值输出的器件。这是我为大家整理的传感器技术论文 范文 ，仅供参考!传感器技术论文范文篇一 传感器及其概述 摘 要 传感器(英文名称：transducer/sensor)是直接作用于被测量、并能按一定规律将其转化为同种或别种量值输出的器件。目前，传感器转换后的信号大多是电信号，因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换为电信号的装置。 【关键词】传感器 种类 新型 1 前言 传感器是测试系统的一部分，其作用类似于人类的感觉器官，也可以认为是人类感官的延伸。人们借助传感器可以去探测那些人们无法用或不便用感官直接感知的事物，如用热电偶可以测量炽热物体的温度;用超声波换能器可以测海水深度;用红外遥感器可从高空探测地面形貌、河流状态及植被的分布等。因此，可以说传感器是人们认识自然界事物的有力工具，是测量仪器与被测量物体之间的接口。通常情况下，传感器处于测试装置的输入端，是测试系统的第一个环节，其性能直接影响着整个测试系统，对测试精度有很大影响。 2 传感器的分类 按被测物理量的不同，可以分为位移、力、温度、流量传感器等;按工作的基础不同，可以分为机械式传感器、电气式传感器、光学式传感器、流体式传感器等;按信号变换特征可以分为物性型传感器和结构型传感器;根据敏感元件与被测对象直接的能量关系，可以分为能量转换型传感器与能量控制型传感器。 3 常见传感器介绍 电阻应变式传感器 电阻应变式传感器又叫电阻应变计，其敏感元件是电阻应变。应变片是在用苯酚，环氧树脂等绝缘材料浸泡过的玻璃基板上，粘贴直径为左右的金属丝或金属箔制成。敏感元件也叫敏感栅。其具有体积小、动态响应快、测量精度高、使用简单等优点。在航空、机械、建筑等各行业获得了广泛应用。电阻应变片的工作原理是基于金属的应变效应，即金属导体在外力作用下产生机械形变，其电阻值随机械变形的变化而变化。其可以分为：金属电阻应变片和半导体应变片式两类。金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高(通常是丝式、箔式的几十倍)、横向效应小等优点。它们的主要区别在于：金属电阻应变片式是利用导体形变引起电阻变化，而半导体应变片式则是利用电阻率变化引起电阻的变化。 电容式传感器 电容式传感器是将被测物理量转换成电容量变化的装置，它实质是一个具有可变参数的电容器。由于电容与极距成反比，与正对面积和介质成正比，因此其可以分为极距变化型、面积变化型和介质变化型三类。极距变化型电容传感器的优点是可进行动态非接触式测量，对被测系统的影响小，灵敏度高，适用于较小位移的测量，但这种传感器有非线性特性，因此使用范围受到一定限制。面积变化型传感器的优点是输出与输入成线性关系，但与极距型传感器相比，灵敏度较低，适用于较大的直线或角位移的测量。介质变化型则多用于测量液体的高度等场合。 电感式传感器 电感式传感器是将被测物理量，如力、位移等，转换为电感量变换的一种装置，其变换是基于电磁感应原理。电感式传感器种类很多，常见的有自感式，互感式和涡流式三种。 电感式传感器具有以下特点：结构简单，传感器无活动电触点，因此工作可靠寿命长。灵敏度和分辨力高，能测出微米的位移变化。传感器的输出信号强，电压灵敏度一般每毫米的位移可达数百毫伏的输出。线性度和重复性都比较好，在一定位移范围(几十微米至数毫米)内，传感器非线性误差可达～。同时，这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，它在工业自动控制系统中广泛被采用。但不足的是，它有频率响应较低，不宜快速动态测控等缺点。 磁电式传感器 磁电式传感器是把被测物理量转换为感应电动势的一种传感器，又称电磁感应式或电动力式传感器。其工作原理是一个匝数为N的线圈，当穿过它的磁通量变化时，线圈产生了感应电动势。磁通量的变化可通过多种方式来实现，如磁铁与线圈做切割磁力线运动、磁路的磁阻变化、恒定磁场中线圈面积的变化，因此可制造出不同类型的传感器用于测量速度、扭矩等。 压电式传感器 压电式传感器是一种可逆传感器，是利用某些物质的压电效应进行工作的器件。最简单的压电式传感器是在压电晶片的两个工作面上进行金属蒸镀，形成金属膜，构成两个电极。当晶片受压力时，两个极板上聚集数量相等而极性相反的电荷，形成电场。因此压电传感器可以看成是电荷发生器，又可以看作电容器。 4 新型传感器 生物传感器 生物传感器是用生物活性材料(酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜等)与物理化学换能器有机结合的一门交叉学科，是发展生物技术必不可少的一种先进的检测 方法 与监控方法，也是物质分子水平的快速、微量分析方法。各种生物传感器有以下共同的结构：包括一种或数种相关生物活性材料(生物膜)及能把生物活性表达的信号转换为电信号的物理或化学换能器(传感器)，二者组合在一起，用现代微电子和自动化仪表技术进行生物信号的再加工，构成各种可以使用的生物传感器分析装置、仪器和系统。生物传感器的原理：待测物质经扩散作用进入生物活性材料，经分子识别，发生生物学反应，产生的信息继而被相应的物理或化学换能器转变成可定量和可处理的电信号，再经二次仪表放大并输出，便可知道待测物浓度。 激光传感器 激光传感器：利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。激光传感器原理：激光传感器工作时，先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，并将其转化为相应的电信号。 5 结束语 随着科技的飞速发展，人们不断提高着自身认知世界的能力。传感器在获取自然和生产领域中发挥着巨大上的作用。目前，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面起到重要的推动作用。相信未来，传感器技术将会出现一个飞跃。 作者简介 杨天娟(1991-)，女，河北省邯郸市人。现为郑州大学本科生，主要研究方向为机械工程及自动化。 作者单位 郑州大学机械工程学院 河南省郑州市 450001 传感器技术论文范文篇二 温度传感器 摘 要：温度传感器是最早开发、也是应用最广泛的一种传感器。据调查，早在1990年，温度传感器的市场份额就大大超出了 其它 传感器。从17世纪初，伽利略发明温度计开始，人们便开始了温度测量。而真正把温度转换成电信号的传感器，是1821年德国物理学家赛贝发明的，也就是我们现在使用的热电偶传感器。随后，铂电阻温度传感器、半导体热电偶温度传感器、PN结温度传感器、集成温度传感器相继而生。也使得温度传感器更加广泛的应用到我们的生产和生活中。本文主要介绍了温度传感器的分类、工作原理及应用。 关键词：温度传感器;温度;摄氏度 中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章 编号：1674-7712 (2014) 02-0000-01 温度传感器(temperature transducer)，利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为可用输出信号。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。现代的温度传感器外形非常得小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为我们的生活提供了无数的便利和功能。 一、温度的相关知识 温度是用来表征物体冷热程度的物理量。温度的高低要用数字来量化，温标就是温度的数值表示方法。常用温标有摄氏温标和热力学温标。 摄氏温标是把标准大气压下，沸水的温度定为100摄氏度，冰水混合物的温度定为0摄氏度，在100摄氏度和0摄氏度之间进行100等份，每一等份为1摄氏度。热力学温标是威廉汤姆提出的，以热力学第二定律为基础，建立温度仅与热量有关而与物质无关的热力学温标。由于是开尔文 总结 出来的，所以又称为开尔文温标。 二、温度传感器的分类 根据测量方式不同，温度传感器分为接触式和非接触式两大类。接触式温度传感器是指传感器直接与被测物体接触，从而进行温度测量。这也是温度测量的基本形式。其中接触式温度传感器又分为热电偶温度传感器、热电阻温度传感器、半导体热敏电阻温度传感器等。 非接触式温度传感器是测量物体热辐射发出的红外线，从而测量物体的温度，可以进行遥测。 三、温度传感器的工作原理 (一)热电偶温度传感器。热电偶温度传感器结构简单，仅由两根不同材料的导体或半导体焊接而成，是应用最广泛的温度传感器。 热电偶温度传感器是根据热电效应原理制成的：把两种不同的金属A、B组成闭合回路，两接点温度分别为t1和t2，则在回路中产生一个电动势。 热电偶也是由两种不同材料的导体或半导体A、B焊接而成，焊接的一端称为工作端或热端。与导线连接的一端称为自由端或冷端，导体A、B称为热电极，总称热电偶。测量时，工作端与被测物相接触，测量仪表为电位差计，用来测出热电偶的热电动势，连接导线为补偿导线及铜导线。 从测量仪表上，我们观测到的便是热电动势，而要想知道物体的温度，还需要查看热电偶的分度表。 为了保证温度测量结果足够精确，在热电极材料的选择方面也有严格的要求：物理、化学稳定性要高;电阻温度系数小;导电率高;热电动势要大;热电动势与温度要有线性或简单的函数关系;复现性好;便于加工等。根据我们常用的热电极材料，热电偶温度传感器可分为标准化热电偶和非标准化热电偶。铂铑-铂热电偶是常用的标准化热电偶，熔点高，可用于测量高温，误差小，但价格昂贵，一般适用于较为精密的温度测量。铁-康铜为常用的非标准化热电偶，测温上限为600摄氏度，易生锈，但温度与热电动势线性关系好，灵敏度高。 (二)电阻式温度传感器。热电偶温度传感器虽然结构简单，测量准确，但仅适用于测量500摄氏度以上的高温。而要测量-200摄氏度到500摄氏度的中低温物体，就要用到电阻式温度传感器。 电阻式温度传感器是利用导体或者半导体的电阻值随温度变化而变化的特性来测量温度的。大多数金属在温度升高1摄氏度时，电阻值要增加到。电阻式温度传感器就是要将温度的变化转化为电阻值的变化，再通过测量电桥转换成电压信号送至显示仪表。 (三)半导体热敏电阻。半导体热敏电阻的特点是灵敏度高，体积小，反应快，它是利用半导体的电阻值随温度显著变化的特性制成的。可分为三种类型：(1)NTC热敏电阻，主要是Mn，Co，Ni，Fe等金属的氧化物烧结而成，具有负温度系数。(2)CTR热敏电阻，用V，Ge，W，P等元素的氧化物在弱还原气氛中形成烧结体，它也是具有负温度系数的。(3)PTC热敏电阻，以钛酸钡掺和稀土元素烧结而成的半导体陶瓷元件，具有正温度系数。也正是因为PTC热敏电阻具有正温度系数，也制作成温度控制开关。 (四)非接触式温度传感器。非接触式温度传感器的测温元件与被测物体互不接触。目前最常用的是辐射热交换原理。这种测温方法的主要特点是：可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象，也可用来测量温度场的温度分布，但受环境温度影响比较大。 四、温度传感器的应用举例 (一)温度传感器在汽车上的应用。温度传感器的作用是测量发动机的进气，冷却水，燃油等的温度，并把测量结果转换为电信号输送给ECU.对于所有的汽油机电控系统，进气温度和冷却水温度是ECU进行控制所必须的两个温度参数，而其他的温度参数则随电控系统的类型及控制需要而不尽相同。进气温度传感器通常安装在空气流量计或从空气滤清器到节气门体之间的进气道或空气流量计中，水温传感器则布置在发动机冷却水路，汽缸盖或机体上上的适当位置.可以用来测量温度的传感器有绕线电阻式，扩散电阻式，半导体晶体管式，金属芯式，热电偶式和半导体热敏电阻式等多种类型，目前用在进气温度和冷却水温度测量中应用最广泛的是热敏电阻式温度传感器。 (二)利用温度传感器调节卫生间的温度。温度传感器还能调节卫生间内的温度，尤其是在洗澡的时候，能自动调节卫生间内的温度是很有必要的。通过温湿度传感器和气体传感器就能很好的控制卫生间内的环境从而使我们能够拥有一个舒适的生活。现在大部分旅馆和一些公共场所都实现了自动调节，而普通家庭的卫生间都还是人工操作，尚未实现自动调节这主要是一般客户不知道能够利用传感器实现自动化，随着未来人们的进一步了解，普通家庭的卫生间也能实现自动调节。 参考文献： [1]周琦.集成温度传感器的设计[D].西安电子科技大学，2007.
浅谈重金属检测传感器技术的应用论文
摘要： 随着经济的迅猛发展和社会的日新月异, 人们对重金属的开采及加工越来越频繁, 这使得不少重金属存在于大气水以及土壤中, 在很大程度上加重了环境污染, 科学技术的迅猛发展为重金属检测传感器技术的研究提供了很好的途径。针对上述背景下, 对重金属检测传感器技术研究与应用进行合理性阐述, 以促进重金属检测传感器技术的进一步发展。
关键词： 重金属检测; 传感器技术; 环境污染;
重金属污染是环境污染的一个重要组成部分, 重金属在自然界中广泛存在, 随着人类的开采、冶炼、加工活动而使得重金属转变成化学状态或化学形态广泛分布于大气、水、土壤中, 随着时间的积累而不断留存、迁移, 从而引发严重的环境污染问题;重金属甚至还会随着废水的排出而流入海洋中, 对鱼和贝类造成严重的危害;重金属还会附着在人类的鼻腔和食物上, 造成人类呼吸道感染和重金属中毒[1]。重金属具有沉积性和不可降解性, 是一种非常危险的污染源, 因此对于重金属的研究与检测是十分关键的。通过调查与研究, 发现重金属检测传感器技术主要分为离子选择性电极传感器技术、光纤化学传感器技术、生物传感器技术以及微电极矩阵传感器技术四个方面, 本文通过对这四种传感器技术在重金属检测中的研究与应用作简要分析, 以推动重金属检测传感器技术的发展。
1 离子选择性电极传感器技术。
离子选择性电极传感器技术是一种操作简单、性价比高、准确有效的重金属检测传感器技术。离子选择性电极传感器技术因为不需要提前对样品进行操作而被广泛应用于重金属的在线检测中。目前, 国内外学者对离子选择性电极传感器技术进行了大量的研究, 发现选择性高、经济简单的离子选择性电极主要分为基于聚氯乙烯膜的离子选择性电极和基于流系玻璃膜的离子选择性电极两种[2]。
基于聚氯乙烯膜的离子选择性电极。
目前在对基于聚氯乙烯膜的离子选择性电极的研究中, 主要是对离子选择性电极的重金属离子的识别以及聚氯乙烯膜的结构和性能进行研究, 同时, 对不同的载体和膜增塑剂对离子选择性电极性能的影响作简要分析, 从而提高对重金属的识别能力。
基于流系玻璃膜的离子选择性电极。
基于硫系玻璃膜的离子选择性电极良好的红外线透过性是其他离子选择性电极无法相提并论的。许多发达国家都通过购买硫系玻璃膜的离子选择性电极来用于重金属检测工作。
2 光纤化学传感器技术。
对于光纤化学传感器技术的研究比离子选择性电极传感器技术的研究还要早, 光纤化学传感器技术的研究始于美国研究所, 从那以后, 许多国家都在实验室中对光纤化学传感器技术进行研究, 并应用到重金属检测中。陈雷等人对基于聚氯乙烯膜的光纤传感器进行研究并应用到铜离子的检测中, 取得了良好的效果[3]。李学强等人将注册分析法和激光激发荧光光谱技术应用到对金属离子传感器的研制中, 使我国饮用水中的重金属检测工作取得了很大的进展。
3 生物传感器技术。
第一个生物传感器始于Red String仪器公司。之后, 又在多个公司相继推出, 这些生物传感器主要是对人类血糖和尿糖中的重金属物质进行检测。重金属物质在人体中的留存和迁移会对人体的健康造成极大的威胁, 生物传感器可以与人体生物识别因素相互影响, 以达到对人体中的重金属含量进行检测, 从而预防重金属中毒的目的。通过研究发现, 生物传感器主要分为蛋白质为基础的'生物传感器以及整个细胞为基础的重金属传感器两种。
蛋白质为基础的生物传感器。
生物识别因素主要是促进消化的酶、防止病毒入侵的抗体、增强体质的金属键键合蛋白以及脱辅基酶蛋白质。以这几种生物识别因素为基础制作蛋白质为基础的生物传感器, 用来检测铜离子、锌离子、汞离子以及铅离子等金属离子。传统的生物传感器存在灵敏度低、选择性差等一系列缺点, 因此必须研制出选择性高的新型传感器来实现对重金属离子的检测, 这种新型传感器被称为蛋白质为基础的生物传感器。
整个细胞为基础的重金属传感器。
整个细胞为基础的重金属传感器可以实现对微型有机体生物标识的检测, 它具有所受干扰因素少、反应速度快等一系列优点, 可以实现对苔藓、海藻、酵母等海洋生物中的重金属的检测。随着生物医学和环境工程的蓬勃发展, 可以通过改进主传感器的途径来解决重金属检测过程中的干扰问题, 即在基因层次上设计细胞器。
4 结语。
综上所述, 本文通过对重金属检测传感器技术研究与应用进行分析, 主要从离子选择性电极传感器技术、光纤化学传感器技术、生物传感器技术以及微电极矩阵传感器技术这四个方面作简要分析, 为传感器检测技术在重金属中的研究与应用提供理论支持, 以减少重金属污染现象的发生。
参考文献
[1]张涛, 苏倡, 刘艳, 等.泥蚶 (Tegillarca granosa) 重组铁蛋白富集重金属离子的特性及化学传感器的研究[J].海洋与湖沼, 2017, 48 (4) :870-876.
[2]吕攀攀, 肖芳兰, 严锡娟, 等.构建一种基于双启动子模型的特异性检测镉离子的大肠杆菌传感器[J].生物工程学报, 2015, 31 (11) :1601-1611.
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参考下： 进入21世纪后，特别在我国加入WTO后，国内产品面临巨大挑战。各行业特别是传统产业都急切需要应用电子技术、自动控制技术进行改造和提升。例如纺织行业，温湿度是影响纺织品质量的重要因素，但纺织企业对温湿度的测控手段仍很粗糙，十分落后，绝大多数仍在使用干湿球湿度计，采用人工观测，人工调节阀门、风机的方法，其控制效果可想而知。制药行业里也基本如此。而在食品行业里，则基本上凭经验，很少有人使用湿度传感器。值得一提的是，随着农业向产业化发展，许多农民意识到必需摆脱落后的传统耕作、养殖方式，采用现代科学技术来应付进口农产品的挑战，并打进国外市场。各地建立了越来越多的新型温室大棚，种植反季节蔬菜，花卉；养殖业对环境的测控也日感迫切；调温冷库的大量兴建都给温湿度测控技术提供了广阔的市场。我国已引进荷兰、以色列等国家较先进的大型温室四十多座，自动化程度较高，成本也高。国内正在逐步消化吸收有关技术，一般先搞调温、调光照，控通风；第二步搞温湿度自动控制及CO2测控。此外，国家粮食储备工程的大量兴建，对温湿度测控技术提也提出了要求。 但目前，在湿度测试领域大部分湿敏元件性能还只能使用在通常温度环境下。在需要特殊环境下测湿的应用场合大部分国内包括许多国外湿度传感器都会“皱起眉头”！例如在上面提到纺织印染行业，食品行业，耐高温材料行业等，都需要在高温情况下测量湿度。一般情况下，印染行业在纱锭烘干中，温度能达到120摄氏度或更高温度；在食品行业中，食物的烘烤温度能达到80-200摄氏度左右；耐高温材料，如陶瓷过滤器的烘干等能达到200摄氏度以上。在这些情况下，普通的湿度传感器是很难测量的。 高分子电容式湿度传感器通常都是在绝缘的基片诸如玻璃、陶瓷、硅等材料上，用丝网漏印或真空镀膜工艺做出电极，再用浸渍或其它办法将感湿胶涂覆在电极上做成电容元件。湿敏元件在不同相对湿度的大气环境中，因感湿膜吸附水分子而使电容值呈现规律性变化，此即为湿度传感器的基本机理。影响高分子电容型元件的温度特性，除作为介质的高分子聚合物的介质常数ε及所吸附水分子的介电常数ε受温度影响产生变化外，还有元件的几何尺寸受热膨胀系数影响而产生变化等因素。根据德拜理论的观点，液体的介电常数ε是一个与温度和频率有关的无量纲常数。水分子的ε在T＝5℃时为，在T＝20℃时为。有机物ε与温度的关系因材料而异，且不完全遵从正比关系。在某些温区ε随T呈上升趋势，某些温区ε随T增加而下降。多数文献在对高分子湿敏电容元件感湿机理的分析中认为：高分子聚合物具有较小的介电常数，如聚酰亚胺在低湿时介电常数为一。而水分子介电常数是高分子ε的几十倍。因此高分子介质在吸湿后，由于水分子偶极距的存在，大大提高了吸水异质层的介电常数，这是多相介质的复合介电常数具有加和性决定的。由于ε的变 化，使湿敏电容元件的电容量C与相对湿度成正比。在设计和制作工艺中很难组到感湿特性全湿程线性。作为电容器，高分子介质膜的厚度d和平板电容的效面积S也和温度有关。温度变化所引起的介质几何尺寸的变化将影响C值。高分子聚合物的平均热线胀系数可达到 的量级。例如硝酸纤维素的平均热线胀系数为108x10-5/℃。随着温度上升，介质膜厚d增加，对C呈负贡献值；但感湿膜的膨胀又使介质对水的吸附量增加，即对C呈正值贡献。可见湿敏电容的温度特性受多种因素支配，在不同的湿度范围温漂不同；在不同的温区呈不同的温度系数；不同的感湿材料温度特性不同。总之，高分子湿度传感器的温度系数并非常数，而是个变量。所以通常传感器生产厂家能在-10-60摄氏度范围内是传感器线性化减小温度对湿敏元件的影响。 国外厂家比较优质的产品主要使用聚酰胺树脂，产品结构概要为在硼硅玻璃或蓝宝石衬底上真空蒸发制作金电极，再喷镀感湿介质材料（如前所述）形式平整的感湿膜，再在薄膜上蒸发上金电极.湿敏元件的电容值与相对湿度成正比关系，线性度约±2%。虽然，测湿性能还算可以但其耐温性、耐腐蚀性都不太理想，在工业领域使用，寿命、耐温性和稳定性、抗腐蚀能力都有待于进一步提高。 陶瓷湿敏传感器是近年来大力发展的一种新型传感器。优点在于能耐高温，湿度滞后，响应速度快，体积小，便于批量生产，但由于多孔型材质，对尘埃影响很大，日常维护频繁，时常需要电加热加以清洗易影响产品质量，易受湿度影响，在低湿高温环境下线性度差，特别是使用寿命短，长期可靠性差，是此类湿敏传感器迫切解决的问题。 当前在湿敏元件的开发和研究中，电阻式湿度传感器应当最适用于湿度控制领域，其代表产品氯化锂湿度传感器具有稳定性、耐温性和使用寿命长多项重要的优点，氯化锂湿敏传感器已有了五十年以上的生产和研究的历史，有着多种多样的产品型式和制作方法，都应用了氯化锂感湿液具备的各种优点尤其是稳定性最强。 氯化锂湿敏器件属于电解质感湿性材料，在众多的感湿材料之中，首先被人们所注意并应用于制造湿敏器件，氯化锂电解质感湿液依据当量电导随着溶液浓度的增加而下降。电解质溶解于水中降低水面上的水蒸气压的原理而实现感湿。 氯化锂湿敏器件的衬底结构分柱状和梳妆，以氯化锂聚乙烯醇涂覆为主要成份的感湿液和制作金质电极是氯化锂湿敏器件的三个组成部分。多年来产品制作不断改进提高，产品性能不断得到改善，氯化锂感湿传感器其特有的长期稳定性是其它感湿材料不可替代的，也是湿度传感器最重要的性能。在产品制作过程中，经过感湿混合液的配制和工艺上的严格控制是保持和发挥这一特性的关键。 在国内九纯健科技依托于国家计量科学研究院、中科院自动化研究所、化工研究院等大型科研单位从事温湿度传感器产品的研制、生产。选用氯化锂感湿材料作为主攻方向，生产氯化锂湿敏传感器及相关变送器，自动化仪表等产品，在吸取了国内外此项技术的成功经验的同时，努力克服传统产品存在的各项弱点，取得实质性进展。产品选用了Al2O3及SiO2陶瓷基片为衬底，基片面积大大缩小，采用特殊的工艺处理，耐湿性和粘覆性均大大提高。使用烧结工艺，在衬底集片上烧结5个9的工业纯金制成的梳妆电极，氯化锂感湿混合液使用新产品添加剂和固有成份混合经过特殊的老化和涂覆工艺后，湿敏基片的使用寿命和长期稳定性大大提高，特别是耐温性达到了-40℃-120℃，以多片湿敏元件组合的独特工艺，是传感器感湿范围为1%RH-98%RH，具备了15%RH范围以下的测量性能，漂移曲线和感湿曲线均实现了较好的线性化水平，使湿度补偿得以方便实施并较容易地保证了宽温区的测湿精度。采用循环降温装置封闭系统，先对对被测气体采样，然后降温检测并确保绝对湿度的恒定，使探头耐温范围提高到600℃左右，大大增强了高温下测湿的功能。成功解决了“高温湿度测量”这一湿度测量领域难题。现在，不采用任何装置直接测量150度以内环境中的湿度的分体式高温型温湿度传感器JCJ200W已成功应用在木材烘干，高低温试验箱等系统中。同时，JCJ200Y产品能耐温高达600度，也已成功应用在印染行业纱锭自动烘干系统、食品自动烘烤系统、特殊陶瓷材料的自动烘干系统、出口大型烘干机械等方面，并表现出良好的效果,为国内自动化控制域填补了高温湿度测量的空白，为我国工业化进程奠定了一定基础。传感器论文： 低温下压阻式压力传感器性能的实验研究 Experimental Study On Performance Of Pressure Transducer At Low Temperature .... 灌区水位测量记录设备及安装技术 摘要：水位测量施测简单直观，易于为广大用水户所接受而且便于自动观测，因而在灌区水量计量乃至在整个灌区信息化建设中都占有十分重要的地位。目前我国灌区中水位监测采用的传感器依据输出量的不同主要分为模拟传感.... 主成分分析在空调系统传感器故障检测与诊断中的应用研究 摘要 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按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。 一 霍尔器件的工作原理 在磁场作用下，通有电流的金属片上产生一横向电位差如图1所示： 这个电压和磁场及控制电流成正比： VH＝K╳｜H╳IC｜ 式中VH为霍尔电压，H为磁场，IC为控制电流，K为霍尔系数。 在半导体中霍尔效应比金属中显著，故一般霍尔器件是采用半导体材料制作的。 用霍尔器件，可以进行非接触式电流测量，众所周知，当电流通过一根长的直导线时，在导线周围产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测，由于磁场与霍尔器件的输出有良好的线性关系，因此可利用霍尔器件测得的讯号大小，直接反应出电流的大小，即： I∞B∞VH 其中I为通过导线的电流，B为导线通电流后产生的磁场，VH为霍尔器件在磁场B中产生的霍尔电压、当选用适当比例系数时，可以表示为等式。霍尔传感器就是根据这种工作原理制成的。 二 霍尔传感器的应用 1 霍尔接近传感器和接近开关 在霍尔器件背后偏置一块永久磁体，并将它们和相应的处理电路装在一个壳体内，做成一个探头，将霍尔器件的输入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来，构成如图1所示的接近传感器。它们的功能框见图19。(a)为霍尔线性接近传感器，(b)为霍尔接近开关。 图1 霍尔接近传感器的外形图 a)霍尔线性接近传感器 (b)霍尔接近开关 图2 霍尔接近传感器的功能框图 霍尔线性接近传感器主要用于黑色金属的自控计数，黑色金属的厚度检测、距离检测、齿轮数齿、转速检测、测速调速、缺口传感、张力检测、棉条均匀检测、电磁量检测、角度检测等。 霍尔接近开关主要用于各种自动控制装置，完成所需的位置控制，加工尺寸控制、自动计数、各种计数、各种流程的自动衔接、液位控制、转速检测等等。霍尔翼片开关 霍尔翼片开关就是利用遮断工作方式的一种产品，它的外形如图20所示，其内部结构及工作原理示于图21。 图3 霍尔翼片开关的外形图 2 霍尔齿轮传感器 如图4所示,新一代的霍尔齿轮转速传感器，广泛用于新一代的汽车智能发动机，作为点火定时用的速度传感器，用于ABS（汽车防抱死制动系统）作为车速传感器等。 在ABS中，速度传感器是十分重要的部件。ABS的工作原理示意图如图23所示。图中，1是车速齿轮传感器；2是压力调节器；3是控制器。在制动过程中，控制器3不断接收来自车速齿轮传感器1和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理，得到车辆的滑移率和减速信号，按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器2发出指令，调节器及时准确地作出响应，使制动气室执行充气、保持或放气指令，调节制动器的制动压力，以防止车轮抱死，达到抗侧滑、甩尾，提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。在这个系统中，霍尔传感器作为车轮转速传感器，是制动过程中的实时速度采集器，是ABS中的关键部件之一。 在汽车的新一代智能发动机中，用霍尔齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度，以提供更准确的点火时间，其作用是别的速度传感器难以代替的，它具有如下许多新的优点。 （1）相位精度高，可满足°曲轴角的要求，不需采用相位补偿。 （2）可满足度曲轴角的熄火检测要求。 （3）输出为矩形波，幅度与车辆转速无关。在电子控制单元中作进一步的传感器信号调整时，会降低成本。 用齿轮传感器，除可检测转速外，还可测出角度、角速度、流量、流速、旋转方向等等。 图4 霍尔速度传感器的内部结构 1. 车轮速度传感器2.压力调节器3.电子控制器 2. 图4 ABS气制动系统的工作原理示意图 3 旋转传感器 按图5所示的各种方法设置磁体，将它们和霍尔开关电路组合起来可以构成各种旋转传感器。霍尔电路通电后，磁体每经过霍尔电路一次，便输出一个电压脉冲。 (a)径向磁极(b)轴向磁极(c)遮断式 图5 旋转传感器磁体设置 由此，可对转动物体实施转数、转速、角度、角速度等物理量的检测。在转轴上固定一个叶轮和磁体，用流体（气体、液体）去推动叶轮转动，便可构成流速、流量传感器。在车轮转轴上装上磁体，在靠近磁体的位置上装上霍尔开关电路，可制成车速表，里程表等等，这些应用的实例如图25所示。 图6的壳体内装有一个带磁体的叶轮，磁体旁装有霍尔开关电路，被测流体从管道一端通入，推动叶轮带动与之相连的磁体转动，经过霍尔器件时，电路输出脉冲电压，由脉冲的数目，可以得到流体的流速。若知管道的内径，可由流速和管径求得流量。霍尔电路由电缆35来供电和输出。 图6 霍尔流量计 由图7可见，经过简单的信号转换，便可得到数字显示的车速。 利用锁定型霍尔电路，不仅可检测转速，还可辨别旋转方向，如图27所示。 曲线1对应结构图（a）,曲线2对应结构图(b)，曲线3对应结构图(c)。 图7 霍尔车速表的框图 图8 利用霍尔开关锁定器进行方向和转速测定 4 在大电流检测中的应用 在冶金、化工、超导体的应用以及高能物理（例如可控核聚变）试验装置中都有许多超大型电流用电设备。用多霍尔探头制成的电流传感器来进行大电流的测量和控制，既可满足测量准确的要求，又不引入插入损耗，还免除了像使用罗果勘斯基线圈法中需用的昂贵的测试装置。图9示出一种用于DⅢ－D托卡马克中的霍尔电流传感器装置。采用这种霍尔电流传感器，可检测高达到300kA的电流。 图9（a）为G－10安装结构，中心为电流汇流排，(b)为电缆型多霍尔探头，(c)为霍尔电压放大电路。 (a)G�10安装结构(b)电缆型多霍尔探头(c)霍尔电压放大电路 图9 多霍尔探头大电流传感器 图10霍尔钳形数字电流表线路示意图 图11霍尔功率计原理图 (a)霍尔控制电路 (b)霍尔磁场电路 图12霍尔三相功率变送器中的霍尔乘法器 图13霍尔电度表功能框图 图14霍尔隔离放大器的功能框图 5 霍尔位移传感器 若令霍尔元件的工作电流保持不变，而使其在一个均匀梯度磁场中移动，它输出的霍尔电压VH值只由它在该磁场中的位移量Z来决定。图15示出3种产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组成的位移传感器的输出特性曲线，将它们固定在被测系统上，可构成霍尔微位移传感器。从曲线可见，结构（b）在Z<2mm时，VH与Z有良好的线性关系，且分辨力可达1μm，结构（C）的灵敏度高，但工作距离较小。 图15 几种产生梯度磁场的磁系统和几种霍尔位移传感器的静态特性 用霍尔元件测量位移的优点很多：惯性小、频响快、工作可靠、寿命长。 以微位移检测为基础，可以构成压力、应力、应变、机械振动、加速度、重量、称重等霍尔传感器。 6 霍尔压力传感器 霍尔压力传感器由弹性元件，磁系统和霍尔元件等部分组成，如图16所示。在图16中，（a）的弹性元件为膜盒，(b)为弹簧片，(c)为波纹管。磁系统最好用能构成均匀梯度磁场的复合系统，如图29中的(a)、(b)，也可采用单一磁体，如（c）。加上压力后，使磁系统和霍尔元件间产生相对位移，改变作用到霍尔元件上的磁场，从而改变它的输出电压VH。由事先校准的p～f(VH)曲线即可得到被测压力p的值。 图16 几种霍尔压力传感器的构成原理 7 霍尔加速度传感器 图17示出霍尔加速度传感器的结构原理和静态特性曲线。在盒体的O点上固定均质弹簧片S,片S的中部U处装一惯性块M，片S的末端b处固定测量位移的霍尔元件H，H的上下方装上一对永磁体，它们同极性相对安装。盒体固定在被测对象上，当它们与被测对象一起作垂直向上的加速运动时，惯性块在惯性力的作用下使霍尔元件H产生一个相对盒体的位移，产生霍尔电压VH的变化。可从VH与加速度的关系曲线上求得加速度。 图17 霍尔加速度传感器的结构及其静态特性 三 小结 目前霍尔传感器已从分立元件发展到了集成电路的阶段，正越来越受到人们的重视，应用日益广泛。
土壤重金属污染治理的策略与技术论文
在学习、工作生活中，大家都不可避免地会接触到论文吧，论文是学术界进行成果交流的工具。相信许多人会觉得论文很难写吧，以下是我为大家收集的土壤重金属污染治理的策略与技术论文，欢迎大家分享。
摘要：
在我国社会经济快速发展的背景下，土壤污染问题十分严重，严重影响了人民群众的生命健康安全。为此在新时期要高度重视土壤重金属污染的有效治理，避免土壤结构被大量破坏造成土壤中的矿物质流失。通过对土壤重金属污染治理的原因和问题进行分析，制定科学高效的应对措施，保证土壤重金属污染治理的整体水平全面提高，确保土壤重金属污染治理的效率大幅度提高，保护土壤生态，为社会经济可持续发展做出重要贡献。
关键词:
士壤重金属污染;治理问题:对策
引言：
土壤作为社会发展重要基础，必须要高度重视对土壤生态环境的妥善保护与科学处理。重金属作为土壤环境最重要的指标，由于受到工业农业的快速发展，土壤中的重金属物质含量显着超标，对于整个土壤的破坏十分明显，严重影响了土壤安全，在新时期需要重点关注土壤重金属物质，并采取有效的处理措施，减少土壤重金属造成的破坏与损伤，确保土壤重金属得到有效控制。
1、土壤重金属危害
重金属是指通过自然环境难以有效降解的各种物质。包括铅汞等，这些重金属物质如果进入到人体会引发重金属中毒，对人体造成明显损伤，而在土壤和水源中会大量淤积，也会导致水生动物和植物的生长发育受限，不利于生态环境土壤污染的农田，如果种植农作物也会造成大量的重金属进入农作物内部，植物中含有大量重金属就会通过饮食进入人体而导致食品安全问题[1]。土壤重金属污染越来越严重，对人们的生活造成巨大的威胁。为此要有效处理重金属污染，降低土壤中重金属含量。
2、土壤重金属污染主要成因
目前对于土壤重金属污染的成因主要包括自然因素和人为因素两方面，其中自然因素是指在自然环境中发生的火山爆发和土壤自身形成的因素，而人为因素则涉及工业农业交通等多个领域，也是造成土壤重金属污染的关键因素。例如在干旱地区为了提高农作物的产量解决缺水问题，往往会采取大面积灌溉的方式造成土壤养分流失，或者在灌溉中所使用的水资源受到污染，导致金属含量超标等，必然会使土壤出现金属污染问题，此外在工业领域不断发展的背景下，金属冶炼对社会发展具有十分重要的作用，但在冶炼过程中也会产生大量的重金属废水，如果没有对重金属进行妥善无害化处理，而直接排放到自然环境中，会造成土壤的重金属污染[2]。在城市发展中人们的生活水平日益提高，汽车保有量显着增多，而车辆也会生成大量汽车尾气，这些汽车尾气会直接污染大气，经过雨水冲刷会导致重金属污染物渗入到土壤内部。
还有部分有机肥料来自城市建筑垃圾、河道淤泥等，这些原材料本身富含大量重金属元素。在进入到土壤后也会造成土壤重金属含量显着升高，对土壤结构造成破坏。我国地形复杂，面积范围广大，土壤种类丰富，这也使得土壤污染问题存在明显的区域性差异，在农业发达的西北地区具有良好的土壤环境，而在中南地区由于工业密集，所以土壤污染问题严重。在发达地区为了提高农作物，往往会使用大量的化肥农药，这样就会造成农业用地日积月累受到严重的污染，致使蔬菜粮食存在农药残留，而且农业用地污染问题大部分都以有机或无机复合为主，造成土壤无法复原。当土壤受到重金属污染以后，基本无法恢复，土壤之中也会富含大量的胶体致使重金属物质不断富集，长此以往重金属污染也会日益严重，在人类正常的生活与工作中，耕地的酸碱值会发生明显变化，而且化学反应也会使重金属的离子价态和形态会发生明显的变化，而且大多数的土壤重金属污染，无法通过人类的感官进行准确识别，往往需要经过长时间的沉淀以后才能发现，这样也就造成土壤重金属污染难治理难度不断增加。
3、土壤重金属污染的主要治理策略
目前在土壤污染防治中，需要高度重视对土壤环境的妥善监测，通过对土壤中的重金属指标进行快速准确监测，能够判断土壤内部重金属富集的具体情况，为此有关部门要高度重视。建设土壤监测监管机制，采取相应的设备，对土壤的组成成分进行全面分析，提高土壤检测数据的科学性，例如成立土壤监测部门，按照专业的监管机制，安排专业人员对土壤相关数据进行全方面检测，确保土壤环境得到妥善处理，在土壤数据监测完毕后，还要将有关数据上传至监管部门，明确各个地区土壤的重金属含量，确保土壤重金属污染得到有效控制，一旦发现异常超标情况，则需要采取科学的解决，确保土壤重金属物质处理的效率全面提升，满足土壤重金属污染监测的实际需求。由于我国对土壤污染防治工作开展的时间比较晚，为此在新时期要积极加强土壤污染的有效预防，制定高效目标，坚持以预防为主，保护优先，树立完善的风险监管意识，从而确保土壤污染治理的.整体水平全面提升[3]。
要主动采取分级风险管控措施探索土壤重金属污染治理的全新方案，提高控制管理的水平，同时要做好技术调查，在全国范围内对土壤污染的具体状况进行准确的排查，保证土壤污染问题得到清晰有效的控制与解决，建立土壤重金属污染相关信息化平台（表1），实现资源共享，通过设立全国规模的土壤污染监测管理网络，保证对土壤污染监测点覆盖到市县级，做到监管数据实时更新。确保土壤管理的效率全面提升。要逐步建立污染土地目录或者土地使用污染目录，严格控制土壤的实际使用途径。加强监管存量，对源头严格防控，有效提高农业污染的监督管理力度。要坚决从源头加强土壤保护，避免土地随意滥用。
表1基于GIS系统土壤环境风险控制管理体系
4、土壤重金属污染治理的主要技术
、生物治理
当前的土壤生物治理可以通过植物微生物等手段减少土壤重金属含量或降低其毒性。在植物治理中，需要积极培育能够吸附重金属物质的植物，有效去除土壤中的大量重金属物质。这种方案成本低廉，技艺简单，具有大范围推广应用的实际意义。另外可以通过微生物对土壤进行改良，但这种技术对微生物要求比较高，而且治理周期比较长，还会存在一定的风险问题[4]。
、化学防治
化学防治可以通过重金属改良剂，根据不同的金属特点采取相应的化学反应，确保对重金属进行有效抑制，使这些潜藏在土壤中的重金属能够快速凝聚，减轻土壤对重金属吸收，避免造成恶劣影响。还可以直接使用金属拮抗剂，因为金属之间存在许多的相互作用，金属的特性也并不会对人体造成明显的伤害，通过化学防治可以通过有益金属对重金属相互作用产生拮抗性，减轻重金属的活跃度[5]。
、生态修复技术
在农业生态修复中通过农艺修复或生态修复等不同的方法，可以保证土壤中的水分含量，耕作制度得到有效控制，技术人员可以通过对土壤中的水分进行控制，有效改善土壤的pH，而且有部分重金属在氧化还原下会不断迁移发生变化，此外造成土壤氧化还原的主要因素在于水含量增多，所以在修复的过程中要加强对水含量的有效调控，增强氧化还原整体效能，避免重金属的快速迁移，促进土壤修复的整体质量水平全面提高。生态修复能够对土壤的水分肥力进行快速还原，改善当地的环境气候条件，有效控制重金属污染物所处的环境介质。在土壤重金属污染治理时，生态修复技术的效率比较缓慢，在短时间内并不能看到显着的效果。
、工程治理技术
工程治理技术能够通过工程机械理论，加强对污染土地治理。目前常用工程治理技术包括换土法、克土法以及深耕翻土法等，是指被污染的土壤中增加干净土壤，并且快速将被污染土壤与外界隔离，减少土壤中的重金属污染物浓度。换土法则是直接将被污染的土壤快速挖掘，并搬运别处进行妥善处置，换上干净土壤。深耕翻地法是利用机械，使上部重金属污染物迅速向下部翻转，保证表土表面重金属污染浓度降低。在运用工程治理技术中，需要根据不同的技术要求选择科学的治理方法，通常污染程度比较轻的土地可以采用深耕翻土法，污染程度比较重的则需要采用换土法以及克土法，需要注意的是，在采用换土法时对被挖出的污染土壤要及时进行处理，避免对环境造成二次污染。
、联合修复技术
由于土壤重金属污染物的成分多样化，不同地区的污染类型，污染程度也各不相同，凭借单一的技术很难达到预期的修复效果，为此要积极针对土壤重金属污染的具体情况，采取联合修复的方式，通过对植物和微生物联合物理和化学联合等多样化的修复手段，能够促进土壤恢复效果，减轻土壤受污染的程度[6]。
、改良剂改性修复
改良剂改性修复，主要是在重金属污染土壤中加入固定配方的改良剂，使改良剂与重金属之间出现明显的吸附作用、抗结作用以及氧化还原作用，但这样的技术最终造成土壤重金属污染物活性显着下降。石灰石、碳酸钙、硅酸盐等各种改良剂相互作用还能够促进土壤的养分得到显着变化。
5、结束语
我国目前土壤重金属污染问题十分严重，而且防治工作起步晚、技术落后，给土壤重金属污染防控造成严峻挑战。针对污染物有效防治采取相应的措施加以治理，确保土壤重金属污染物的改良效果全面提高，促进我国土壤资源的安全。
参考文献
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[2]马叶,赵国梁,王晓凤,等添加螯合剂诱导栽培红叶荞菜(.)修复铅和镉污染土壤效果的研究[J].土壤通报,2021(2):416-424.
[3]薄录吉，李冰,张荣全,等.金乡县大蒜产区土壤重金属特征及潜在生态风险评价[J].土壤通报,2021(2):434-442.
[4]张启,吴明洲.某疑似污染农用地地块土壤调查布点及评价方法[J].安徽农业科学,2018(20)117-119.
[5]王海东,方凤满,谢宏芳,等芜湖市区土壤重金属污染评价及来源分析[J]2010(4):36-40.
[6]张仕军土壤中重金属污染治理存在的问题及对策研究[J]资源节约与环保,2020(9):93-94.