【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于传感器检测，涉及一种基于荧光相位变化检测的ph传感器。
技术介绍
1、ph检测在环境科学、工业制药、食品工业、医疗诊断学、农业等领域都占据了极其重要的地位，在水质监测方面更是尤为关键。现阶段，随着工业制造业飞速发展，带来的水质问题越来越受到人们的关注，水污染严重危害人类的健康，如果工业废水的排放不加以监测和控制，很可能造成不可逆转的危害。
2、常见的定量测量ph的方法包括电化学ph传感器和光化学ph传感器。然而，电化学ph计的寿命很短，不能微型化，容易受到电磁波和射频的干扰，且在高酸碱度范围内存在误差和化学劣化。近年来，光化学传感器由于其灵敏度高、抗干扰性强、生物相容性好、无污染、成本低等优点，引起了研究人员的广泛关注。荧光传感器基于荧光猝灭原理，由于h+是许多荧光敏感物质的良性猝灭剂，所以h+的浓度和荧光指示剂的一些本征参数具有一定的定量关系，通过测量指示剂的荧光强度或者荧光寿命，分析计算所测体系中的h+含量。传统基于荧光强度的传感器有许多缺点：对光源和光路变化的敏感性，以及由于荧光染料降解或浸出引起的漂移。
3、锁相和鉴相技术在许多领域有着广泛的应用，如通信、生物医学、光学测量等领域。它在提高信号采集、处理和分析的精度和可靠性方面发挥着关键作用，为信号处理领域的进一步发展和应用提供了重要支持。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于荧光相位变化检测的ph传感器。本专利技术，1）采用了荧光淬灭法配合相位变化技术进行
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种基于荧光相位变化检测的ph传感器，包括单片机、长波长led、短波长led、氢离子敏感荧光薄膜、带通滤光片、光电探测器、鉴相器、上位机；单片机在上位机的控制下分时输出两路方波调制信号；其中，一路方波信号驱动长波长led，发射参考光，参考光传导至涂覆有氢离子敏感荧光薄膜的检测端，反射后经过带通滤光片照射至光电探测器，通过鉴相器探测参考光信号相对于长波长led调制信号的相位延迟，以此确定参考光相位差；另一路方波信号一段时间后驱动短波长led，发射激发光，激发光传导至涂覆有氢离子敏感荧光薄膜的检测端，激发的荧光经过带通滤光片照射至光电探测器，通过鉴相器探测荧光信号相对于短波长led调制信号的相位延迟，对比参考光相位差可得荧光真实相位差；荧光真实相位差与待测溶液中h+的浓度相关，氢离子敏感荧光膜与溶液中h+发生荧光淬熄，导致敏感膜荧光寿命改变，光吸收和发射之间存在时间延迟，产生荧光真实相位差。
4、所述的氢离子敏感荧光薄膜的材料为金属有机框架（mofs）限域氢离子敏感荧光量子点指示剂；利用乙醇溶解量子点制备ph敏感液，涂覆在玻璃片上形成氢离子敏感荧光薄膜。
5、检测端固定有吸收型带通滤光片的光电探测器，用于排除入射光干扰。
6、所述的鉴相器集成了锁相放大电路，用于滤除低频或高频背景噪声干扰。
7、所述的单片机与温度采集电路相连，用于实时采集环境温度用于引入温度校正系数，将水样温度为t℃时的ph，换算成25℃下的ph。
8、所述的长波长led的波长为570nm；短波长led的波长为370nm。
9、本专利技术的有益效果
10、本专利技术提出的一种基于荧光相位变化检测的ph传感器：
11、1）制备了集成化ph在线传感器，其泛用性和，精度高，抗干扰能力强，可用于长期原位监测；
12、2）利用有机金属框架（mofs）限域氢离子敏感荧光量子点指示剂制备的荧光薄膜，解决了荧光指示剂泄露问题；
13、3）打破了目前基于指示剂的ph传感器检测范围窄的壁垒。
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1.一种基于荧光相位变化检测的pH传感器，其特征在于：包括单片机（1）、长波长LED（2）、短波长LED（3）、氢离子敏感荧光薄膜（4）、带通滤光片（5）、光电探测器（6）、鉴相器（7）、上位机（9）；单片机（1）在上位机（9）的控制下分时输出两路方波调制信号；其中，一路方波信号驱动长波长LED（2），发射参考光，参考光传导至涂覆有氢离子敏感荧光薄膜（4）的检测端，反射后经过带通滤光片（5）照射至光电探测器（6），通过鉴相器（7）探测参考光信号相对于长波长LED调制信号的相位延迟，以此确定参考光相位差；另一路方波信号一段时间后驱动短波长LED（3），发射激发光，激发光传导至涂覆有氢离子敏感荧光薄膜（4）的检测端，激发的荧光经过带通滤光片（5）照射至光电探测器（6），通过鉴相器（7）探测荧光信号相对于短波长LED调制信号的相位延迟，对比参考光相位差可得荧光真实相位差；荧光真实相位差与待测溶液中H+的浓度相关，氢离子敏感荧光膜（4）与溶液中H+发生荧光淬熄，导致敏感膜荧光寿命改变，光吸收和发射之间存在时间延迟，产生荧光真实相位差。
2.根据权利要求1所述的基于荧光相位变化
3.根据权利要求1所述的基于荧光相位变化检测的pH传感器，其特征在于，检测端固定有吸收型带通滤光片（5）的光电探测器（6），用于排除入射光干扰。
4.根据权利要求1所述的基于荧光相位变化检测的pH传感器，其特征在于，所述的鉴相器（7）集成了锁相放大电路，用于滤除低频或高频背景噪声干扰。
5.根据权利要求1所述的基于荧光相位变化检测的pH传感器，其特征在于，所述的单片机（1）与温度采集电路（8）相连，用于实时采集环境温度用于引入温度校正系数，将水样温度为T℃时的pH，换算成25℃下的pH。
6.根据权利要求1所述的基于荧光相位变化检测的pH传感器，其特征在于，所述的长波长LED（2）的波长为570nm；短波长LED（3）的波长为370nm。
...【技术特征摘要】
1.一种基于荧光相位变化检测的ph传感器，其特征在于：包括单片机（1）、长波长led（2）、短波长led（3）、氢离子敏感荧光薄膜（4）、带通滤光片（5）、光电探测器（6）、鉴相器（7）、上位机（9）；单片机（1）在上位机（9）的控制下分时输出两路方波调制信号；其中，一路方波信号驱动长波长led（2），发射参考光，参考光传导至涂覆有氢离子敏感荧光薄膜（4）的检测端，反射后经过带通滤光片（5）照射至光电探测器（6），通过鉴相器（7）探测参考光信号相对于长波长led调制信号的相位延迟，以此确定参考光相位差；另一路方波信号一段时间后驱动短波长led（3），发射激发光，激发光传导至涂覆有氢离子敏感荧光薄膜（4）的检测端，激发的荧光经过带通滤光片（5）照射至光电探测器（6），通过鉴相器（7）探测荧光信号相对于短波长led调制信号的相位延迟，对比参考光相位差可得荧光真实相位差；荧光真实相位差与待测溶液中h+的浓度相关，氢离子敏感荧光膜（4）与溶液中h+发生荧光淬熄，导致敏感膜荧光寿命改变，光吸收和发射之间存在时间延迟，产生荧光真实相位差。
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