基于LabVIEW的血鉛分析儀開發(fā)
介紹應用虛擬儀器技術開發(fā)的血鉛檢測分析系統(tǒng),該系統(tǒng)不僅造價低,且性能大大優(yōu)于傳統(tǒng)血鉛分析儀。
隨著計算機技術的飛速發(fā)展,測試技術的精確度和靈活性都大為提高,并向著數(shù)字化和智能化發(fā)展。近年來,強大的面向?qū)ο蟮某绦蜷_發(fā)工具的出現(xiàn),使編寫大規(guī)模程序更加簡潔和容易,也為虛擬儀器的出現(xiàn)提供了前提。虛擬儀器是當前測控領域的熱點,已廣泛應用于航天、通信、生物工程、電子、機械等各領域。采用虛擬儀器技術構(gòu)建的測試儀器開發(fā)效率高,可維護性強;測試精度、穩(wěn)定性和可靠性都能夠得到充分保證;具有很高的性價比,節(jié)省投資,便于設備更新和功能的轉(zhuǎn)換與擴充。
虛擬儀器用圖形化編程軟件LabVIEW進行開發(fā)。LabVIEW是一個通用的編程系統(tǒng),它不但具有一般的數(shù)**算、邏輯運算和輸入輸出功能,還帶有專門的用于數(shù)據(jù)采集和儀器控制的庫函數(shù)和開發(fā)工具,以及專業(yè)的數(shù)學分析程序包,可以滿足復雜的工程計算和分析需要。在LabVIEW虛擬平臺上進行儀器開發(fā)不但可行而且簡單方便。本文將介紹在LabVIEW虛擬平臺上開發(fā)的一套血鉛分析儀。
鉛是人體惟一不需要的微量元素,它幾乎對人體所有的器官都能構(gòu)成損害。即使人體內(nèi)有 0.01μg的鉛存在,也會對健康造成損害。而且,人們即便脫離了鉛污染環(huán)境或經(jīng)治療使血鉛水平明顯下降,受損的器官和組織也不能修復。醫(yī)生特別指出,并不是一定有什么臨床癥狀才表明已有鉛中毒發(fā)生。所以,鉛對人體的危害十分嚴重并且不容易被察覺,檢查人體鉛的含量在臨床上有著相當重要的意義。因此,血鉛分析儀的開發(fā)有著深遠的現(xiàn)實意義和工程意義。
電位溶出分析原理
目前市場上血鉛分析儀的設計原理很多,但大部分都采用電位溶出分析法和極譜分析法來設計。本系統(tǒng)采用電位溶出分析法設計,下面是對電位溶出分析法的簡要介紹。
1. 電位溶出分析原理
電位溶出分析是在恒電位下將被測物質(zhì)預先富集在工作電極上,然后斷開恒電位電路,此時溶液中的化學物質(zhì)將在電極上被富集（測定）物質(zhì)溶解下來,同時記錄電位-時間（E-t）關系曲線。這種方法稱為電位溶出分析（Potentiometric Stripping Analysis）,簡稱PSA。
2. 電位溶出分析法的特點
● 分析靈敏度高,可達到ppb-ppt級;分析試樣需要量很少,適用于微量分析。
● 抗干擾能力強,對被測溶液沒有嚴格的要求。
● 精密度和分辨率高。
● 測試儀器簡單,可自行組裝;目前市售幾種電位溶出儀器價格低廉,僅為光譜儀器價格的1/15～1/10。
3. 微分電位溶出分析法
電位溶出分析按照不同的方法可以分成很多種,本系統(tǒng)采用的是微分電位溶出分析法（dPSA）。該方法是在經(jīng)典的電位溶出分析基礎上提出來的,不但靈敏度高,而且經(jīng)倒數(shù)處理后的參數(shù)還可以進行電子放大。
經(jīng)典電位溶出分析是在溶液經(jīng)恒電位電解富集后,在恒電位電路中,同時記錄電極電位隨時間變化的曲線。在各種條件恒定的情況下,氧化所用的過渡時間τ與被測元素濃度成正比。式（1）為可逆體系PSA的E-t曲線方程。
（1）
式（1）中為汞膜的厚度,D為金屬在汞膜中的擴散系數(shù),t為時間,τ為被測金屬離子溶出所經(jīng)歷的時間。進行微分溶出分析則可從式（1）E-t方程最終得到微分電位溶出峰高與濃度的關系。
系統(tǒng)設計
圖1：信號流程圖
血鉛檢測分析系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集（DAQ）、濾波、微分、求倒、顯示和報表等功能模塊組成,信號流程圖如圖1所示。系統(tǒng)接入傳感器信號,采樣器將模
