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3. 水质检测传感器发展现状及未来方向

背景：

当前，水污染变得越来越严重，从而导致多地出现了饮水紧张的局面，并且与水污染相关的疾病也不断频发，但是，目前水质检测主要依赖于实验室的分析设备，这些设备检测所需时间长，且分析检测中需消耗大量昂贵的化学试剂，因此，不能满足水质检测广泛应用的迫切需求。如果能够研制出结构简易、低成本、性能稳定、可用于现场快速检测的检测设备，将会使有关部门能及时有效地控制水污染，让人们的身体健康得到有效的保障。伴随着物联网技术的不断发展完善，可以使用水质监测设备进行在线监测。

水质监测传感器

水质检测传感器主要由两部分组成，包括感应检测传感头和信号调理电路两部分。传感头是水质检测传感器的关键部位，传感头主要是依据各种不同物质的物理、化学和生物特性制成。信号调理电路主要是用来对感应检测部分产生的信号进行去噪、放大和可视化处理。水质检测传感器按照应用学科分类可以分为三大类：化学水质检测传感器、生物学水质检测传感器和物理学水质检测传感器，而物理学又可以分为生物水质检测传感器和谐振式水质检测传感器。以下就各种水质检测传感器原理、用途、研究现状和优缺点分别进行介绍。

精讯畅通的立杆式监测系统是集水质监测传感器、太阳能光伏技术、浮筒式观测技术以及物联网通信技术为一体的微型水质监测站，支持多种传感器的组合式监测，具有小型化、高集成、易布设、免维护等特点。 立杆式监测系统 适用于河道、湖泊、水库等场景的水质监测。立杆式水质监测系统支持接入常规五参数(溶解氧、浊度、电导率、pH、 水温)、氨氮、氧化还原电位、COD、叶绿素、投入式液位等数十种监测传感器

化学传感器包括电极式和离子敏场效应管传感器2种。电极传感器主要是通过水中特定离子或分子与电极表面物质发生电化学反应，从而引起检测电路中产生变化的电压或电流，通过检测电路中电压或电流变化值的大小来反映水体中特定指标。而离子敏场效应管传感器是将具有特定性质的敏感膜替换MOSFET的栅极，这种敏感膜只对某种特定离子具有选择特性，使FET的漏源电流变化与所检测的离子浓度相对应，从而达到对特定离子指标的检测。

总结以及未来展望

水质检测传统传感器所存在的问题主要有成本高、不能现场测量、检测时间长、样品存在有变质、检测结果单一、灵敏度有限、结果存在主观因素等问题。低成本、结构简单、检测迅速、可再生性、高可靠性、高灵敏度并能同时检测多种水质指标是未来水质检测传感器的研究重点和发展方向。随着社会对水污染治理工作的日益重视和人们对生活质量要求的提高，研制一种能为人们家庭生活用水质量提供实时监测，以保障人们身体健康的简易智能水质检测传感器将具有广阔的市场和发展空间。

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