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3. 水質檢測傳感器發展現狀及未來方向

背景：

當前，水污染變得越來越嚴重，從而導致多地出現了飲水緊張的局面，并且與水污染相關的疾病也不斷頻發，但是，目前水質檢測主要依賴于實驗室的分析設備，這些設備檢測所需時間長，且分析檢測中需消耗大量昂貴的化學試劑，因此，不能滿足水質檢測廣泛應用的迫切需求。如果能夠研制出結構簡易、低成本、性能穩定、可用于現場快速檢測的檢測設備，將會使有關部門能及時有效地控制水污染，讓人們的身體健康得到有效的保障。伴隨著物聯網技術的不斷發展完善，可以使用水質監測設備進行在線監測。

水質監測傳感器

水質檢測傳感器主要由兩部分組成，包括感應檢測傳感頭和信號調理電路兩部分。傳感頭是水質檢測傳感器的關鍵部位，傳感頭主要是依據各種不同物質的物理、化學和生物特性制成。信號調理電路主要是用來對感應檢測部分產生的信號進行去噪、放大和可視化處理。水質檢測傳感器按照應用學科分類可以分為三大類：化學水質檢測傳感器、生物學水質檢測傳感器和物理學水質檢測傳感器，而物理學又可以分為生物水質檢測傳感器和諧振式水質檢測傳感器。以下就各種水質檢測傳感器原理、用途、研究現狀和優缺點分別進行介紹。

精訊暢通的立桿式監測系統是集水質監測傳感器、太陽能光伏技術、浮筒式觀測技術以及物聯網通信技術為一體的微型水質監測站，支持多種傳感器的組合式監測，具有小型化、高集成、易布設、免維護等特點。 立桿式監測系統 適用于河道、湖泊、水庫等場景的水質監測。立桿式水質監測系統支持接入常規五參數(溶解氧、濁度、電導率、pH、 水溫)、氨氮、氧化還原電位、COD、葉綠素、投入式液位等數十種監測傳感器

化學傳感器包括電極式和離子敏場效應管傳感器2種。電極傳感器主要是通過水中特定離子或分子與電極表面物質發生電化學反應，從而引起檢測電路中產生變化的電壓或電流，通過檢測電路中電壓或電流變化值的大小來反映水體中特定指標。而離子敏場效應管傳感器是將具有特定性質的敏感膜替換MOSFET的柵極，這種敏感膜只對某種特定離子具有選擇特性，使FET的漏源電流變化與所檢測的離子濃度相對應，從而達到對特定離子指標的檢測。

總結以及未來展望

水質檢測傳統傳感器所存在的問題主要有成本高、不能現場測量、檢測時間長、樣品存在有變質、檢測結果單一、靈敏度有限、結果存在主觀因素等問題。低成本、結構簡單、檢測迅速、可再生性、高可靠性、高靈敏度并能同時檢測多種水質指標是未來水質檢測傳感器的研究重點和發展方向。隨著社會對水污染治理工作的日益重視和人們對生活質量要求的提高，研制一種能為人們家庭生活用水質量提供實時監測，以保障人們身體健康的簡易智能水質檢測傳感器將具有廣闊的市場和發展空間。

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