[发明专利]测量和分类地下水中的碳氢化合物的水平剪切声表面波系统和方法

权利要求书

1.一种用于感测水溶液中的碳氢化合物的系统，所述系统包括：

预处理站，包括微粒过滤器，其接收要被测试的水溶液并且操作提供至少测试样品；

流动池，包括具有聚合物涂层的至少一个传感器，所述聚合物涂层对至少一种分析物具有至少部分选择性，所述流动池被连接到所述预处理站并接收所述测试样品和参考样品；以及

微控制器，接收所述至少一个传感器的输出并且执行被存储在通信地被连接到所述微控制器的数据存储装置中的计算机可读代码，以利用一组卡尔曼滤波器处理所述至少一个传感器的输出的频移，来估计所述水溶液中的至少一种分析物的浓度。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个传感器包括至少一个SH-SAW传感器，并且所述一组卡尔曼滤波器包括一组扩展卡尔曼滤波器。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述聚合物涂层选自聚(丙烯酸乙酯)(PEA)、聚(表氯醇)(PECH)、聚(异丁烯)(PIB)、聚苯乙烯-二异辛基壬二酸酯(PS-DIOA)和聚苯乙烯-环己烷-1,2-二羧酸二异壬酯(PS-DINCH)。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个传感器包括：

第一延迟线，具有包括聚(丙烯酸乙酯)(PEA)的聚合物涂层的第一SH-SAW传感器；

第二延迟线，具有包括聚(表氯醇)(PECH)的聚合物涂层的第二SH-SAW传感器；

第三延迟线，具有包括聚(异丁烯)(PIB)的聚合物涂层的第三SH-SAW传感器；以及

第四延迟线，具有包括聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)的聚合物涂层的第四SH-SAW传感器。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述第一延迟线、所述第二延迟线、所述第三延迟线以及所述第四延迟线中的每个延迟线接收输入信号并基于经处理的样品中的碳氢化合物的浓度以及相应分析物选择性聚合物涂层对所述碳氢化合物的吸收来产生具有幅度和相移的输出信号，并且还包括：

相位检测器，接收来自所述第一延迟线、所述第二延迟线、所述第三延迟线和所述第四延迟线中的每个延迟线的输出信号以及相位参考信号，所述相位检测器为所述输出信号中的每个输出信号输出相移；

幅度检测器，接收来自所述第一延迟线、所述第二延迟线、所述第三延迟线和所述第四延迟线中的每个延迟线的输出信号以及幅度参考信号，所述幅度检测器输出所述输出信号中的每个输出信号的差分幅度；

其中所述微控制器处理所述相移以确定所述输出信号中的每个输出信号的对应频移，并处理所述差分振幅以估计所述水溶液中的至少一种分析物的浓度。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述预处理站还包括可操作以从所述测试样品移除气泡的气泡捕捉器。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述预处理站进一步操作以从所述测试样品移除腐殖酸。

8.如权利要求7所述的系统，其中所述预处理站还包括：

碳氢化合物过滤器，接收所述测试样品并且所述碳氢化合物过滤器的输出是所述参考样品；以及

阀，可操作以选择性地将所述测试样品和所述参考样品提供给所述流动池。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述碳氢化合物过滤器包括脱气器和木炭过滤器中的至少一个。