CN103675090A - 低检出限有害气体检测器 - Google Patents

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柴寿臣
刘志远
咸婉婷
吴亚林
董新平
蔡春丽
杨鹏
刘宗瑞
牛薇
武晓栋
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Abstract

低检出限有害气体检测器，涉及总烃气体检测领域。解决了现有总烃气体检测装置的气体检出限高和体积大的问题。本发明所述的信号转换及显示电路嵌入在壳体的前表面上，固定托架、吸气泵、电离室、UV防护板和紫外光光源均位于壳体内，过滤器嵌入在壳体的一个侧壁内，固定托架固定在壳体的后表面上，电离室固定在固定托架上，且该电离室的上壁和下壁均设有电极片，吸气泵放置在电离室上，吸气泵、过滤器和电离室三者连通，UV防护板夹固在电离室的上壁和下壁之间，该UV防护板中心设有通孔，紫外光光源固定在固定托架上，紫外光光源发射的紫外光束垂直入射至UV防护板的通孔内，信号转换及显示电路与两个电极片电连接。具体用于气体检测领域。

Description

低检出限有害气体检测器
技术领域
本发明涉及总烃气体检测领域。
背景技术
随着科学技术的发展，新型材料其中许多为石化产品大量应用，这些新型材料在应用同时也带来了负面影响，就是它们在使用过程中长期缓慢地逸出挥发性的有机气体---VOC。挥发性的有机气体主要损害人的呼吸系统和神经系统，是室内空气主要污染源之一。
目前，对典型的有毒、易爆气体的检测方法较多，而对总烃气体的检测，由于成份复杂且其浓度很低，一般在100ppm以下，尚无简便、有效、快捷的实时检测方法，因此对总烃气体检测方法进行研究是十分必要的和急需的。而现有的总烃气体检测装置的气体检出限高，且体积大不便于携带。
发明内容
本发明是为了解决现有总烃气体检测装置的气体检出限高和体积大的问题，本发明提供了一种低检出限有害气体检测器。
低检出限有害气体检测器，它包括壳体、固定托架、吸气泵、过滤器、电离室、UV防护板、紫外光光源和信号转换及显示电路；
所述的信号转换及显示电路嵌入在壳体的前表面上，所述的固定托架、吸气泵、电离室、UV防护板和紫外光光源均位于壳体内，过滤器嵌入在壳体的一个侧壁内，固定托架固定在壳体的后表面上，
电离室固定在固定托架上，且该电离室的上壁和下壁均设有电极片，且两个电极片间的垂直距离为大于1cm小于2cm，所述的电极片上均匀设有通光孔，吸气泵放置在电离室上，吸气泵的吸气孔与过滤器的出气孔连通，过滤器的出气口还与电离室连通，
UV防护板夹固在电离室的上壁和下壁之间，且该UV防护板所在平面与电极片所在平面相互垂直，该UV防护板的中心设有通孔，
紫外光光源固定在固定托架上，紫外光光源发射的紫外光束垂直入射至UV防护板的通孔内，紫外光光源的发光端与UV防护板的垂直距离为大于0且小于30mm，信号转换及显示电路的电信号输入端通过导线同时与两个电极片连接，且信号转换及显示电路用于给紫外光光源供电。
所述的壳体的长为大于5cm且小于12cm，宽为大于5cm且小于7cm，高为大于3cm且小于5cm。
原理分析：待测气体通过吸气泵先将待测气体吸入过滤器，并将待测气体中粉尘及其他杂质过滤，过滤后的气体进入电离室；紫外光光源发出的紫外光照射至电离室，使电离室内待测气体的电离能小于紫外光光子的能量，在电离室内待测气体被紫外光电离，产生电子和正离子，并在电离室的两电极片上电压作用下相向运动产生电信号；该电信号发送至信号转换及显示电路进行信号采集、转换及显示待测气体的总浓度值。
本发明在具体应用过程中，紫外光光源发出的光为紫外光，为达到测量烃类气体的目的，要求紫外光的光子能量要尽可能大一些，以增加可检测气体的数量，一般要求紫外光光子能量在10eV以上，对应波长为100nm左右，处于真空紫外波段。
本发明解决了有现有总烃气体检测装置的气体检出限高和体积大的问题，电离室的上壁和下壁的电极片上设有通光孔使电极片构成了网状结构，电极片上设置的通光孔，可以减少被紫外线照射面积，降低零点漂移，提高稳定性，从而使总烃气体的检出限降低，便于确定有害气体的存在，使对微量有害气体检测能力提高了5%以上，且本发明的检测器体积小，便于携带。
本发明所述的低检出限有害气体检测器能达到如下指标：
（1）测量范围0～100×10－6
（2）基本误差±5×10－6范围内
（3）分辨率1×10－6
（4）响应时间≤10s
（5）信号输出0～5V
（6）工作电源12×(1±10%)VDC
本发明所述的低检出限有害气体检测器能够检测低浓度含量有害气体，可应用于各个领域的环境的空气质量检测，主要针对可能存在挥发性有机气体的场合，对于保证人类生命安全和生存质量有着重要的意义，
本发明不仅在军事领域应用于载人空间站、潜艇等密闭环境内空气质量的检测，同时在工业领域和环保领域，可应用于化工厂气体泄露监测、爆炸物品的探测、环境气体质量监测等方面，因此具有非常广泛的应用。
附图说明
图1为本发明所述的低检出限有害气体检测器的内部结构示意图。
图2为具体实施方式一所述壳体的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的低检出限有害气体检测器，它包括壳体1、固定托架2、吸气泵3、过滤器4、电离室5、UV防护板6、紫外光光源7和信号转换及显示电路8；
所述的信号转换及显示电路8嵌入在壳体1的前表面上，所述的固定托架2、吸气泵3、电离室5、UV防护板6和紫外光光源7均位于壳体1内，过滤器4嵌入在壳体1的一个侧壁内，固定托架2固定在壳体1的后表面上，
电离室5固定在固定托架2上，且该电离室5的上壁和下壁均设有电极片9，且两个电极片9间的垂直距离为大于1cm小于2cm，所述的电极片9上均匀设有通光孔，吸气泵3放置在电离室5上，吸气泵3的吸气孔与过滤器4的出气孔连通，过滤器4的出气口还与电离室5连通，
UV防护板6夹固在电离室5的上壁和下壁之间，且该UV防护板6所在平面与电极片9所在平面相互垂直，该UV防护板6的中心设有通孔，
紫外光光源7固定在固定托架2上，紫外光光源7发射的紫外光束垂直入射至UV防护板6的通孔内，紫外光光源7的发光端与UV防护板6的垂直距离为大于0且小于30mm，信号转换及显示电路8的电信号输入端通过导线同时与两个电极片9连接，且信号转换及显示电路8用于给紫外光光源7供电。
本实施方式中，信号转换及显示电路8对信号的处理过程可以通过现有的技术手段可以实现，信号转换及显示电路8对接收的信号进行放大和处理后，获得电压信号，并将该电压信号转化为待测气体的总浓度值，通过显示设备显示出来。
紫外光光源7发出的紫外光，在空气中衰减的十分迅速，因此电离室5与紫外光光源7的距离应尽量短，以降低紫外光的衰减和待测气体的干扰，提高传感器的灵敏度和稳定性。
电离室5的结构设计合理，保证两电极片具有合适的间距，以兼顾高灵敏度和低噪声的要求，同时使电离室便于清洗。
具体实施方式二：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的低检出限有害气体检测器的区别在于，所述的过滤器4的进气口为圆柱型空心喷嘴11。
具体实施方式三：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或二所述的低检出限有害气体检测器的区别在于，所述的过滤器4的进气口为圆柱型空心喷嘴结构。
本实施方式中，过滤器4的进气口的结构确保气体均匀且一次通过电离室5，无回流和涡流，气体由进气口扩散至电离室5的流速恒定，从而提高检测灵敏度。
具体实施方式四：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或二所述的低检出限有害气体检测器的区别在于，所述的信号转换及显示电路8位于壳体1的前表面的上半部。
具体实施方式五：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式四所述的低检出限有害气体检测器的区别在于，所述的固定托架2固定在壳体1的后表面的下半部。
具体实施方式六：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一、二或五所述的低检出限有害气体检测器的区别在于，所述的紫外光光源7通过弹性插针与固定托架2固定连接。
具体实施方式七：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二所述的低检出限有害气体检测器的区别在于，所述的过滤器4的进气口为DE-LAVAL型喷嘴。
具体实施方式八：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的低检出限有害气体检测器的区别在于，所述的信号转换及显示电路8中用于给紫外光光源7供电的部分采用双晶体三极管构成共发射极推挽自激振荡电路。
本实施方式中，为了避免功耗大，和激励信号不稳定现象，采用双晶体三极管构成的共发射极推挽自激振荡电路。其采用器件少，且不需要太多的滤波，移频电路设计，能大大的提高1500V交流信号输出的稳定性，并有效的解决了功耗问题。信号处理电路设计时，将双运算放大器的第一级和第二级都作为信号放大电路，进行两次放大后，将信号放大到上百毫伏，再进行调零处理，从而提高了传感器信号输出的稳定性。
具体实施方式九：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的低检出限有害气体检测器的区别在于，所述的壳体1的长为大于5cm且小于12cm，宽为大于5cm且小于7cm，高为大于3cm且小于5cm。
具体实施方式十：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式九所述的低检出限有害气体检测器的区别在于，所述的壳体1的上表面为开启式翻盖。

Claims (10)

1.低检出限有害气体检测器，其特征在于，它包括壳体（1）、固定托架（2）、吸气泵（3）、过滤器（4）、电离室（5）、UV防护板（6）、紫外光光源（7）和信号转换及显示电路（8）；
所述的信号转换及显示电路（8）嵌入在壳体（1）的前表面上，所述的固定托架（2）、吸气泵（3）、电离室（5）、UV防护板（6）和紫外光光源（7）均位于壳体（1）内，过滤器（4）嵌入在壳体（1）的一个侧壁内，固定托架（2）固定在壳体（1）的后表面上，
电离室（5）固定在固定托架（2）上，且该电离室（5）的上壁和下壁均设有电极片（9），且两个电极片（9）间的垂直距离为大于1cm小于2cm，所述的电极片（9）上均匀设有通光孔，吸气泵（3）放置在电离室（5）上，吸气泵（3）的吸气孔与过滤器（4）的出气孔连通，过滤器（4）的出气口还与电离室（5）连通，
UV防护板（6）夹固在电离室（5）的上壁和下壁之间，且该UV防护板（6）所在平面与电极片（9）所在平面相互垂直，该UV防护板（6）的中心设有通孔，
紫外光光源（7）固定在固定托架（2）上，紫外光光源（7）发射的紫外光束垂直入射至UV防护板（6）的通孔内，紫外光光源（7）的发光端与UV防护板（6）的垂直距离为大于0且小于30mm，
信号转换及显示电路（8）的电信号输入端通过导线同时与两个电极片（9）连接，且信号转换及显示电路（8）用于给紫外光光源（7）供电。
2.根据权利要求1所述的低检出限有害气体检测器，其特征在于，所述的过滤器（4）的进气口为圆柱型空心喷嘴（11）。
3.根据权利要求1或2所述的低检出限有害气体检测器，其特征在于，所述的紫外光光源（7）为紫外灯光源。
4.根据权利要求1或2所述的低检出限有害气体检测器，其特征在于，所述的信号转换及显示电路（8）位于壳体（1）的前表面的上半部。
5.根据权利要求4所述的低检出限有害气体检测器，其特征在于，所述的固定托架（2）固定在壳体（1）的后表面的下半部。
6.根据权利要求1、2或5所述的低检出限有害气体检测器，其特征在于，所述的紫外光光源（7）通过弹性插针与固定托架（2）固定连接。
7.根据权利要求2所述的低检出限有害气体检测器，其特征在于，所述的过滤器（4）的进气口为DE-LAVAL型喷嘴。
8.根据权利要求1所述的低检出限有害气体检测器，其特征在于，所述的信号转换及显示电路（8）中用于给紫外光光源（7）供电的部分采用双晶体三极管构成共发射极推挽自激振荡电路。
9.根据权利要求1所述的低检出限有害气体检测器，其特征在于，所述的壳体（1）的长为大于5cm且小于12cm，宽为大于5cm且小于7cm，高为大于3cm且小于5cm。
10.根据权利要求9所述的低检出限有害气体检测器，其特征在于，所述的壳体（1）的上表面为开启式翻盖。
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