中学生发明“家用水质鉴别装置”获青少年创新大赛奖
2014-04-18 18:53:55
admin
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据和讯网2012年2月2日讯 近来广西龙江河段严重镉污染事件备受关注，1月15日出现镉含量超标，27日柳江上游河段镉浓度超标已达5倍，29日糯米滩电站镉超标达8倍，一场“柳江保卫战”正在打响；再往前溯，2011年8月，南京江宁百家湖出现大面积污染，类似牛奶的乳白色污水从某小区的雨水管道直接排入湖中；2010年4月7日，沈阳团结水库被严重污染，水质变成黑色造成鱼类大批死亡，水库出现绵延两公里的死鱼带……在我们身边不时听到一件件让人揪心的水安全事件，水质问题不得不引起人们的重视；为了深入了解这一问题，北京市房山区良乡电业中学徐策、王雪和同学决定制作一个装置来检验一下我们身边的水质是否安全。
他们利用课余的时间去询问老师，上网查阅一些资料，也访问了一些有关的专家，从而得知，水中是否含有重金属或酸类等导电的离子是判断水质的一个重要环节。我们知道，水是一种弱电解质，能够电解出微量的H+和OH-，具有微弱的导电性。当水被重金属或酸类等物质污染时，水中的导电离子含量会增加，使水的导电性增加。
他们在设计这个装置时，考虑到了以下一些问题。第一，如何记录水质纯净对应的电阻值；第二，如何提高测量的灵敏性；第三，如何直观的显示测量结果；第四，如何给装置供电。
首先，为了提高测量的灵敏度，他们采用振荡信号来测量被测液体的导电性。采用振荡电路芯片与外围的电阻、电容构成多个电路，从而产生一个振荡的测试信号，通过测试探头放在被测液体中。其次，为了记录纯净水质的导电性，他们将一个电阻串接在一个探头的输入端，通过调节可调电阻来确定纯净水质的导电性，也为与被测试水质的导电性比较提供了依据。为了便于家庭使用，他们在设计中还特意采用了一些集成电路芯片，缩小了装置的体积。用一块9伏的干电池做能源，这台鉴别器就运转起来了。为了直观地显示测试结果，水质的纯净程度由高至低，用绿、黄、红三种颜色的LED灯来表示。
根据这个思路，他们利用周末的时间到大的电子市场淘所需要的材料，在此过程中也在思考如何优化设计。当一切准备工作做好了之后，他们开始组装仪器。在这个过程中，也接触到了平时课本中学习不到的内容。在老师帮助下，他们拿起了电烙铁去焊接电路板，拿起改锥和铁钳不断调整螺丝所放的位置……在调试过程中，设计中的一些不完善的地方也会表现出来，有时让他们感到沮丧、甚至懊恼。但是作品不可能半途而废，在情绪调整好后，他们继续埋头苦干，找出错误，*终这件作品成功面世。
接下来就是拿着这个装置去做实验。他们来到了学校，学校的水管有两个出水口，一个是直饮水，另一个是自来水。当把仪器的探头放到盛有直饮水的烧杯中时，仪器上的绿灯马上亮了起来，说明了水的安全性。而当把探头放入盛有自来水的烧杯中时，黄灯亮了起来，说明水质还需进一步净化。他们又测试家中的自来水，同样是黄灯亮，而在桶装的纯净水中，绿灯亮了起来。
在2011年举行的第31届北京市青少年创新大赛中，他们的“家用水质鉴别装置”获得了二等奖。