中學生發明“家用水質鑒別裝置”獲青少年創新大賽獎
2014-04-18 18:53:55
admin
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據和訊網2012年2月2日訊 近來廣西龍江河段嚴重鎘污染事件備受關注，1月15日出現鎘含量超標，27日柳江上游河段鎘濃度超標已達5倍，29日糯米灘電站鎘超標達8倍，一場“柳江保衛戰”正在打響；再往前溯，2011年8月，南京江寧百家湖出現大面積污染，類似牛奶的乳白色污水從某小區的雨水管道直接排入湖中；2010年4月7日，沈陽團結水庫被嚴重污染，水質變成黑色造成魚類大批死亡，水庫出現綿延兩公里的死魚帶……在我們身邊不時聽到一件件讓人揪心的水安全事件，水質問題不得不引起人們的重視；為了深入了解這一問題，北京市房山區良鄉電業中學徐策、王雪和同學決定制作一個裝置來檢驗一下我們身邊的水質是否安全。
他們利用課余的時間去詢問老師，上網查閱一些資料，也訪問了一些有關的專家，從而得知，水中是否含有重金屬或酸類等導電的離子是判斷水質的一個重要環節。我們知道，水是一種弱電解質，能夠電解出微量的H+和OH-，具有微弱的導電性。當水被重金屬或酸類等物質污染時，水中的導電離子含量會增加，使水的導電性增加。
他們在設計這個裝置時，考慮到了以下一些問題。第一，如何記錄水質純凈對應的電阻值；第二，如何提高測量的靈敏性；第三，如何直觀的顯示測量結果；第四，如何給裝置供電。
首先，為了提高測量的靈敏度，他們采用振蕩信號來測量被測液體的導電性。采用振蕩電路芯片與外圍的電阻、電容構成多個電路，從而產生一個振蕩的測試信號，通過測試探頭放在被測液體中。其次，為了記錄純凈水質的導電性，他們將一個電阻串接在一個探頭的輸入端，通過調節可調電阻來確定純凈水質的導電性，也為與被測試水質的導電性比較提供了依據。為了便于家庭使用，他們在設計中還特意采用了一些集成電路芯片，縮小了裝置的體積。用一塊9伏的干電池做能源，這臺鑒別器就運轉起來了。為了直觀地顯示測試結果，水質的純凈程度由高至低，用綠、黃、紅三種顏色的LED燈來表示。
根據這個思路，他們利用周末的時間到大的電子市場淘所需要的材料，在此過程中也在思考如何優化設計。當一切準備工作做好了之后，他們開始組裝儀器。在這個過程中，也接觸到了平時課本中學習不到的內容。在老師幫助下，他們拿起了電烙鐵去焊接電路板，拿起改錐和鐵鉗不斷調整螺絲所放的位置……在調試過程中，設計中的一些不完善的地方也會表現出來，有時讓他們感到沮喪、甚至懊惱。但是作品不可能半途而廢，在情緒調整好后，他們繼續埋頭苦干，找出錯誤，*終這件作品成功面世。
接下來就是拿著這個裝置去做實驗。他們來到了學校，學校的水管有兩個出水口，一個是直飲水，另一個是自來水。當把儀器的探頭放到盛有直飲水的燒杯中時，儀器上的綠燈馬上亮了起來，說明了水的安全性。而當把探頭放入盛有自來水的燒杯中時，黃燈亮了起來，說明水質還需進一步凈化。他們又測試家中的自來水，同樣是黃燈亮，而在桶裝的純凈水中，綠燈亮了起來。
在2011年舉行的第31屆北京市青少年創新大賽中，他們的“家用水質鑒別裝置”獲得了二等獎。