[0001] 技术领域：
[0002] 本
发明提供一种易制毒化学品阻抗频谱检测方法，同时提供了实现该方法的检测装置，属于分析化学技术领域。
背景技术
[0003] 易制毒化学品是指国家规定管制的可用于制造毒品的前体、原料和化学配剂等物质，既可应用于工农业生产，又可用于加工提纯毒品和制造合成毒品，具有合法性和非法性的双重特性，这使得对其管控有诸多困难。易制毒化学品的种类繁多。目前，我国列管的易制毒化学品主要包括三大类28个品种，第一类主要是指用于制造毒品的原料，第二类和第三类主要是指用于制造毒品的配剂。另外，2013 年我国还补充完善了《麻醉药品和精神药品品种目录》，规定管制121 种麻醉药品和149种精神药品，其中许多也属于易制毒化学品。这使得易制毒化学品的管控的难度进一步加大。除此之外，我国还是化学品生产大国，内地现有易制毒化学品生产企业高达16万余家，难以对企业的生产、经营、使用、运输等进行有效管控，易制毒化学品被不法分子用于制造合成毒品的情况时有发生，对易制毒化学品的查缉和管控面临非常严峻的形式。管控易制毒化学品，避免其流入不法分子手中，就相当于遏制住了毒品生产的源头，对禁毒工作具有重要意义。
[0004] 目前，为了更好地加强对易制毒化学品的监管，需要建立快速、可靠性高、灵敏度好的、应用便捷的易制毒化学品检测系统。目前国内已经有应用离子迁移谱技术研制的便携式易制毒品检测仪、便携式拉曼
光谱仪、基于气相色谱技术的AD04-03气相色谱易制毒化学品检测仪以及离子迁移谱技术等。但是这些手段大多停留在实验室的检测阶段，真正用于
基层禁毒实战一线的装备极少。即使把这些技术应用在一线的实际工作中，还会遇到缺少专业人员的问题。对于易制毒品的预检分析，目前多数靠缉毒民警对某些特征明显的种类的经验判断，另外一些则要靠仪器分析来进行，但目前尚没有系统的可以同时检测全部易制毒品的手段被正式应用。
[0005] 由于电化学
传感器具有灵敏度高、易于小型化、重现性好等优点，因此已经被国际国内越来越多的采用来作为检测仪器的核心，应用前景十分广阔。这类仪器可以为非化学专业的缉查人员提供现场快速识别和查缉易制毒化学品的检测设备，满足日益严峻的易制毒化学品查缉需要，避免延误查缉管控工作，加大对易制毒化学品非法运输的管控
力度，不给不法分子可乘之机，是一项具有挑战性的工作。
[0006] 发明内容：
[0007] 本发明提供一种易制毒化学品阻抗频谱检测方法，基于阻抗频谱分析技术，根据易制毒化学品在各种
频率下的阻抗特性，实现对易制毒化学品的快速检测。
[0008] 本发明进一步提供了一种易制毒化学品阻抗频谱检测装置，为易制毒品检测提供一种快速，便捷，易于携带和操作的装置。
[0009] 本发明所述的一种易制毒化学品阻抗频谱检测方法，采用以下的技术方案：
[0010] 通过数字频率合成技术产生由
单片机控制生成不同频率的
正弦波；将不同频率的正弦波通过
恒电位仪生成相应的恒电位，加载到检测
电极的
对电极上；检测电极在被测量液体中产生交变
电场，形成
电流，该电流经过检测电极的
工作电极反馈给恒电位仪，放大处理后进行阻抗和
相位检测；检测后的
信号输入到单片机，完成样品
数据采集；利用不同频率下标准样品的阻抗和相位数据建立标准图谱库；在不同频率下对被测量样品的阻抗和相位数据与标准图谱库对比，得出检测结果。
[0011] 本发明所述的一种易制毒化学品阻抗频谱检测装置，其特征在于：主要由单片机系统
电路、阻抗和相位检测电路、数字频率合成电路、恒电位仪电路、通讯
接口、PC机、
触摸屏及检测电极组成；其中，
[0012] 电源与单片机系统电路、阻抗和相位检测电路、数字频率合成电路、恒电位仪电路、通讯接口、触摸屏的电源电连接；
[0013] 所述的单片机系统电路通过
系统总线与触摸屏相连，实现
人机交互发出测试指令；单片机系统电路通过SPI接口与数字频率合成电路相连，产生给定频率的正弦波；单片机系统电路通过模拟接口与相位和阻抗检测电路相连，实现相位
输出信号和阻抗输出信号的采集；单片机系统电路通过通讯接口与PC机相连，将采集的相位输出和阻抗输出信号传送给PC机，由PC机进行
数据处理，利用不同频率下标准样品的阻抗和相位数据建立标准图谱库；数字频率合成电路与恒电位仪电路相连，将合成频率的正弦波输出到恒电位仪电路，通过恒电位仪电路将给定频率的正弦波加载到检测电极的对电极上，生成相应的恒电位；
阻抗检测电路与恒电位仪电路相连，对恒电位仪电路的电流和相位检测；数字频率合成电路与阻抗检测电路相连，为阻抗检测电路通过参比信号；检测电极设有对电极、参比电极、工作电极，检测电极在被测样品中产生交变电场，形成电流，该电流经过检测电极的工作电极反馈给恒电位仪，放大处理后进行阻抗和相位检测；恒电位仪电路与检测电极连接，将给定频率的正弦波加载到检测电极的对电极上，检测电极的参比电极产生零点电位，由此产生的电流信号由检测电极的工作电极采集。
[0014] 所述的一种易制毒化学品阻抗频谱检测装置，其特征在于：
[0015] 所述的阻抗和相位检测电路由阻抗和相位检测集成电路、电容、
电阻构成，阻抗和相位检测集成电路通过耦合电容分别与恒电位仪电路及数字频率合成电路连接，实现两路正弦波信号转换为阻抗输出和相位输出的直流信号；阻抗和相位检测集成电路与单片机系统电路的模拟接口连接，实现相位输出信号和阻抗输出信号的采集。
[0016] 所述的一种易制毒化学品阻抗频谱检测装置，其特征在于：
[0017] 所述的数字合成电路由数字合成集成电路、有源
晶体振荡器、电阻、电感、电容构成，有源
晶体振荡器输出
时钟信号到数字合成集成电路的时钟输入端，数字合成集成电路与单片机系统电路的ＳＰＩ接口相连，由单片机系统电路控制产生
指定频率的正弦波，由数字合成集成电路输出，经电感、电容、电阻构成的整形网络输出正弦波。
[0018] 所述的一种易制毒化学品阻抗频谱检测装置，其特征在于：
[0019] 所述的恒电位仪电路由高速
运算放大器U3、U4、U5及电容/电阻构成, 高速
运算放大器U3及电阻R1 、R4构成放大电路，把
输入信号放大后输出给高速运算放大器U4的输入端，高速运算放大器U4输出给对电极；高速运算放大器U4的反向输入端连接到参比电极构成恒电位电路，高速运算放大器U5与电阻R2、R5构成电流检测电路，对从工作电极返回的电流进行
采样和放大，输出给阻抗和相位检测电路。
[0020] 发明装置的工作过程如下：
[0021] 首先将检测电极置于被测样品中，通过触摸屏的
人机界面发出测试指令，单片机系统电路通过SPI接口数字频率合成电路产生给定频率的正弦波，此正弦波输入到恒电位仪电路，通过恒电位仪电路加载到检测电极上，在被测量样品中产生交变电场，形成一定的电流，此电流经过恒电位仪电路的工作电极，放大处理后接入阻抗和相位检测电路，阻抗和相位检测电路以另外一路从数字频率合成电路来的参考信号进行对比，输出阻抗和相位信号，此信号输入到单片机系统电路的模拟输入端，经过
模数转换后经单片机系统电路处理，数字频率合成电路输出频率从高到低完成扫描，然后存储，通过对此不同频率下的阻抗和相位对比，标准图谱计算，得出结果，由触摸屏输出结果。
[0022] 本发明的优点及效果：利用基于阻抗频谱原理，为易制毒化学品的检测提供了一种便捷，快速的方法，本方法具有便于实施，对测试人们要求低，无
试剂，体积小，重量轻，操作简单，可追终，专家数据实时更新，对新型药品有很好的适应性。
[0024] 图1为发明系统整体图；
[0025] 图2为本发明阻抗和相位检测电路原理图；
[0026] 图3为本发明数字频率合成电路原理图；
[0027] 图4为本发明恒电位仪电路原理图；
[0028] 图5为四种常见易制毒化学品的标准样品特征频率表。
[0029] 具体实施方式：
[0030] 通过以下
实施例进一步举例描述本发明，并不以任何方式限制本发明，在不背离本发明的技术解决方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的
权利要求范围之内。
[0031] 实施例1
[0032] 根据图1 图4所示，本发明主要由单片机系统电路、阻抗和相位检测电路、数字频~率合成电路、恒电位仪电路、通讯接口、PC机、触摸屏及检测电极组成；其中，
[0033] 电源与单片机系统电路、阻抗和相位检测电路、数字频率合成电路、恒电位仪电路、通讯接口、触摸屏的电源电连接；
[0034] 所述的单片机系统电路（STM32F103）通过系统总线与触摸屏相连，实现人机交互发出测试指令；单片机系统电路通过SPI接口与数字频率合成电路相连，产生给定频率的正弦波；单片机系统电路通过模拟接口与相位和阻抗检测电路相连，实现相位输出信号和阻抗输出信号的采集；单片机系统电路通过通讯接口与PC机相连，将采集的相位输出和阻抗输出信号传送给PC机，由PC机进行数据处理，利用不同频率下标准样品的阻抗和相位数据建立标准图谱库；数字频率合成电路与恒电位仪电路相连，将合成频率的正弦波输出到恒电位仪电路，通过恒电位仪电路将给定频率的正弦波加载到检测电极的对电极上，生成相应的恒电位；阻抗检测电路与恒电位仪电路相连，对恒电位仪电路的电流和相位检测；数字频率合成电路与阻抗检测电路相连，为阻抗检测电路通过参比信号；检测电极设有对电极、参比电极、工作电极，检测电极在被测样品中产生交变电场，形成电流，该电流经过检测电极的工作电极反馈给恒电位仪，放大处理后进行阻抗和相位检测；恒电位仪电路与检测电极连接，将给定频率的正弦波加载到检测电极的对电极上，检测电极的参比电极产生零点电位，由此产生的电流信号由检测电极的工作电极采集。
[0035] 如图2所示，阻抗和相位检测电路由阻抗和相位检测集成电路（AD8302）、输入电阻（R42、R43），耦合电容（C41 、C42、C46、C47）、滤波电容（C43、C44），电阻（R42） 连接到（C41）连接到阻抗和相位检测集成电路的输入端INPA，电阻（R43）连接到（C42），连接到阻抗和相位检测集成电路的输入端INPB，信号通过耦合电容（C41、C42）输入到阻抗和相位检测集成电路的输入端INPA、INPB，经阻抗和相位检测集成电路处理，输出阻抗和相位值；阻抗和相位检测集成电路通过耦合电容分别与恒电位仪电路及数字频率合成电路连接，实现两路正弦波信号转换为阻抗输出和相位输出的直流信号；阻抗和相位检测集成电路与单片机系统电路的模拟接口连接，实现相位输出信号和阻抗输出信号的采集。
[0036] 如图3所示，数字合成电路由数字合成集成电路（AD9850）、有源晶体振荡器（VCOX）、电阻（R35、R36）、电感（L1、L2、L3）、电容（C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8）构成，有源晶体振荡器（VCOX）输出时钟信号到数字合成集成电路（AD9850）的时钟输入端，数字合成集成电路与单片机系统电路的ＳＰＩ接口相连，由单片机系统电路控制产生指定频率的正弦波，由数字合成集成电路（VCOX）输出，经电阻（R35、R36）、电感（L1、L2、L3）、电容（C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8）构成的整形网络输出正弦波。
[0037] 如图4所示，恒电位仪电路由高速运算放大器U3、U4、U5及电阻（R1、R4）构成, 高速运算放大器U3及电阻R1、R4构成放大电路，把输入信号放大后输出给高速运算放大器U4的输入端，高速运算放大器U4输出给对检测电极；高速运算放大器U4的反向输入端连接到参比电极构成检测电路，高速运算放大器U5与电阻R2、R5构成电流检测电路，对从工作电极返回的电流进行采样和放大，输出给阻抗和相位检测电路。
[0038] 试验例1
[0039] 利用实施例1制备的装置，对以下四种常见易制毒化学品的标准样品进行测试（三氯甲烷、乙酸酐、丙
酮、
乙醇），得到如下结果：
[0040] 表1为四种常见易制毒化学品的标准样品特征频率表
[0041]样品名称 第一个相位峰值频率（Hz） 第一个峰值数值
乙醇 1657975 124
丙酮 2705964 100
乙酸酐 3318681 90
三氯甲烷 4416381 78
[0042] 结论：
[0043] 根据以上数据，与本发明装置中建立的标准图谱库对比，其检测结果均正确识别。
