CN107505363A - 空气质量检测方法及空气质量检测装置 - Google Patents

空气质量检测方法及空气质量检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种空气质量检测方法，该空气质量检测方法，包括以下步骤：采集待检测气体；将所述待检测气体的浓度值转换为电流信号；对所述电流信号依次进行放大、I/V转换及A/D转换；将对转换后得到的数字图像进行图像去噪处理及协议转换，得到待检测气体的浓度值。本发明通过该空气质量检测方法能够有效提高空气质量检测结果的准确性，从而保证人们的居住安全。此外，本发明还公开一种空气质量检测装置。

Description

空气质量检测方法及空气质量检测装置
技术领域
本发明涉及环境检测技术领域，具体涉及一种空气质量检测方法及空气质量检测装置。
背景技术
近年来，随着国民经济的日益发展以及生活水平的提高，人们开始关注日常生活中的空气质量，尤其是人们所居住的房屋内的空气质量。室内空气质量的好坏，主要取决于室内空气中甲醛、一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、氨气、臭氧等有毒有害气体的浓度大小。若室内空气中有毒有害气体含量超出室内空气质量标准的范围，将严重影响人们的身体健康。
然而，现有的空气质量检测装置的检测结果不太准确。人们长期处于含有低剂量有毒有害气体的环境下，可引起慢性呼吸道疾病、鼻咽癌及白血病等疾病，给人们的健康带来严重的危害。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种空气质量检测方法，以解决现有的空气质量检测装置的检测结果不准确的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提出一种空气质量检测方法，包括以下步骤：采集待检测气体；将所述待检测气体的浓度值转换为电流信号；对所述电流信号依次进行放大、I/V转换及A/D转换；对转换后得到的数字图像进行图像去噪处理及协议转换，输出待检测气体的浓度值。
优选地，在执行对所述电流信号进行放大的步骤之前还包括:过滤电流信号中频率大于50Hz的噪音。
优选地，对所述电流信号依次进行放大、I/V转换及A/D转换的步骤中包括：接收过滤后的电流信号并对其进行放大；将放大后的电流信号转换为模拟电压信号；过滤模拟电压信号中频率小于0.05Hz的噪音；接收过滤后的模拟电压信号并调整其电压值，使其处于30mv-1000mv之间；将调整后的模拟电压信号与参考电压进行比对，比对完成后，进行A/D转换，转换为相应的数字信号。
优选地，对转换后得到的数字图像进行图像去噪处理及协议转换的步骤包括：将所述数字图像通过均值滤波法去除数字图像中的噪声点；对数字图像进行信号曲线平滑处理；剔除数字图像中的异常信号点，图像去噪处理后的数字信号通过协议转换，转换为待检测气体的浓度值。
本发明进一步提出一种空气质量检测装置，包括采集模块，用于采集待检测气体；信号调制模块，用于将所述待检测气体的浓度值转换为电流信号；信号处理模块，用于对所述电流信号依次进行放大、I/V转换及A/D转换；图像去噪模块，用于减少数字图像中的噪声；协议转换模块，用于将所述数字信号转换为待检测气体的浓度值。
优选地，所述空气质量检测装置还包括低通滤波模块和高通滤波模块，所述低通滤波模块用于过滤电流信号中频率大于50Hz的噪音，所述高通滤波模块用于过滤模拟电压信号中频率小于0.05Hz的噪音。
优选地，所述空气质量检测装置还包括电压调整模块和参考电压模块，所述电压调整模块根据信号检测范围调整模拟电压信号的电压大小，所述参考电压源模块用于与所述数字电压信号进行比对，比对完成后，进行A/D转换，转换为相应的数字信号。
优选地，所述空气质量检测装置还包括还包括均值滤波模块，所述均值滤波模块用于去除数字图像中的噪声点。
优选地，所述空气质量检测装置还包括信号曲线平滑模块，所述信号曲线平滑模块用于将所述数字图像中的信号点通过平滑的曲线连接。
优选地，所述空气质量检测装置还包括异常信号剔除模块，所述异常信号剔除模块用于去除数字图像中的异常信号点。
本发明技术方案通过该空气质量检测方法，解决现有的空气质量检测装置的检测结果不准确的技术问题，使得通过该空气质量检测方法的检测结果的准确性得到有效的提高，从而保证人们的居住安全。
附图说明
图1为本发明空气质量检测方法一实施例的流程图；
图2为本发明空气质量检测方法另一实施例的流程图；
图3为本发明空气质量检测方法又一实施例的流程图；
图4为本发明空气质量检测装置一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行详细介绍。
如图1所示，本发明提出的空气质量检测方法，包括以下步骤：
步骤S100，采集待检测气体。空气质量检测装置通过气体采集模块，将待检测气体所处环境下的外部空气，经空气质量检测装置表面设置的入气口，输送至电化学气体传感器内。
步骤S200，将所述待检测气体的浓度值转换为电流信号。空气质量检测装置通过电化学气体传感器与所述待检测气体接触并发生化学反应，从而产生与待检测气体浓度成正比的电流信号，从而完成待检测气体的浓度值向电流信号的转换。
步骤S300，对所述电流信号依次进行放大、I/V转换及A/D转换。与待检测气体浓度成正比的电流信号，首先，通过放大单元对产生的电流信号进行放大，其次，放大后的电流信号通过I/V转换单元转换为模拟电压信号，最后，模拟电压信号通过A/D转换单元转换为相应的数字信号。
步骤S400，对转换后得到的数字图像进行图像去噪处理及协议转换，输出待检测气体的浓度值。电流信号依次进行放大、I/V转换及A/D转换，得到相应的数字信号，该数字信号通过成像设备形成一个数字图像，该数字图像进行图像去噪处理，减少数字图像中的噪声，从而有效的提高检测结果的准确性。经图像去噪处理后的数字信号通过协议转换，得出待检测气体的浓度值。
本发明技术方案通过该空气质量检测方法，解决现有的空气质量检测装置的检测结果不准确的技术问题，使得通过该空气质量检测方法的检测结果的准确性得到有效的提高，从而保证人们的居住安全。
本发明一实施例中，在执行对所述电流信号进行放大的步骤之前还包括:
步骤S310，过滤电流信号中频率大于50Hz的噪音。待检测气体与电化学气体传感器接触并产生的电流信号十分的微弱，为微安级别或纳安级别，而该电流信号在传输的过程中会夹杂着由外部环境及电化学气体传感器产生的干扰信号，从而影响待检测气体检测结果的准确性。本发明实施例中，低通滤波模块600可将电流信号中频率大于50Hz的信号过滤，而让小于50Hz的信号通过。由于产生的电流信号十分的微弱，其频率必然也相对较低，由外部环境及电化学气体传感器产生的干扰信号相对较强，其频率也相对较高，一般大于50Hz，因此，电流信号通过低通滤波模块后，可将其中频率较大的干扰信号过滤，从而进一步提高检测结果的准确性。
本发明另一实施例中，对所述电流信号依次进行放大、I/V转换及A/D转换的步骤中包括：
步骤S320，接收过滤后的电流信号并对其进行放大。电流信号经低通滤波模块600过滤后，空气质量检测装置的放大单元对该电流信号进行放大，使其信号变强，有利于待检测气体的检测。
步骤S330，放大后的电流信号通过I/V转换器将处理后的电流信号转换为模拟电压信号。
步骤S340，过滤模拟电压信号中频率小于0.05Hz的噪音。产生的电流信号经空气质量检测装置设置的I/V转换电路转换为模拟电压信号的同时，该I/V转换电路会产生干扰信号，与转换后得到的模拟电压信号一同传输至空气质量检测装置中的其它电路，从而影响检测结果的准确性。本发明实施例中，高通滤波模快700可将模拟电压信号中频率小于0.05Hz的干扰信号过滤，而让频率大于0.05Hz的电流信号通过。从而将模拟电压信号中夹杂的干扰信号过滤，提高检测结果准确性。
步骤S350，接收过滤后的模拟电压信号并调整其电压值，使其处于30mv-1000mv之间。空气质量检测装置的数字处理系统的信号检测范围为30mv-1000mv之间，当输出的模拟电压信号的电压大小不处于该范围时，电压调整模块可根据输出电压调整输入电压，从而进一步的提高检测结果的准确性。
步骤S360，将调整后的模拟电压信号与参考电压进行比对。模拟电压信号经电压调整模块800调整后，该模拟电压信号与参考电压模块910进行比对。
步骤S370，将模拟电压信号转换为相应的数字信号。模拟电压信号与参考电压比对完成后，A/D转换器对该模拟电压进行采样、量化及编码处理，转换为相应的数字信号。
本发明又一实施例中，对转换后得到的数字图像进行图像去噪处理及协议转换的步骤包括：
步骤S410，将所述数字图像通过均值滤波法去除数字图像中的噪声点。转换后得到的数字信号通过成像设备形成一个数字图像，由于数字图像在数字化和传输过程中常受到成像设备与外部环境噪声干扰等影响，容易对空气质量检测结果的准确性产生影响。本发明实施例中，通过均值滤波模块910可去除数字图像中噪声干扰，从而提高检测结果的准确性。
步骤S420，对数字图像进行信号曲线平滑处理。数字图像经均值滤波模块910处理后，由信号曲线平滑模块920将处理后的数字信号通过平滑的曲线将其连接，形成数字图像。
步骤S430，剔除数字图像中的异常信号点。异常信号处理模块930将数字图像中异常的信号点去除，从而保证检测结果的准确性不受其影响。
本发明还提出一种空气质量检测装置，参见图4所示，该空气质量检测装置包括采集模块100、信号调制模块200、信号处理模块300、图像去噪模块400及协议转换模块500。采集模块100用于采外部空气至信号调制模块200内，采集到的外部空气中的待检测气体与信号调制模块200内的电化学气体传感器接触，并产生与待检测气体浓度成正比的电流信号。该电流信号通过信号处理模块300，依次进行电流信号的放大、放大后的电流信号转换为相应的模拟电压信号及模拟电压信号转换为相应的数字电压信号。数字电压信号再经噪音干扰消除模块400对数字电压信号中的噪声干扰进行消除，最后，该数字电压信号经协议转换模块500将数字电压信号转换为与待检测气体浓度相对应的数字信号。
如图4所示，本发明实施例中，空气质量检测装置还包括有低通滤波模块600及高通滤波模块700。待检测气体与电化学气体传感器接触并反应，所产生的电流信号十分的微弱，为微安级别或纳安级别，其频率必然低于低通滤波模块600的上限0.05Hz，该电流信号经过低通滤波模块600后，电流信号中夹杂的噪音将被过滤。电流信号经信号处理模块300的I/V转换单元转换为模拟电压信号后，该模拟电压信号经过高通滤波模块700，由于模拟电压信号经放大单元放大，该模拟电压信号的频率必然大于高通滤波模块700的下限50Hz，从而将模拟电压信号中夹杂的噪音过滤。
本发明一实施例中，空气质量检测装置还包括电压调整模块800和参考电压模块900。电压调整模块800可将输出的模拟电压信号的电压大小调整至数字处理系统的检测范围内，即30mv-1000mv。若模拟电压信号的电压大小不处于该范围内，电压调整模块800可根据输出的电压信号调整输入电压大小，从而保证待检测气体的浓度能够被检测出。本发明实施例中，空气质量检测装置设置的参考电压模块900可根据调整后的电压大小，由A/D转换单元，将其转换为相应的数字信号。
本发明另一实施例中，空气质量检测装置还包括均值滤波模块910。均值滤波模块910用于去除数字图像中的噪声点，从而进一步的提高检测结果的准确性。
本发明又一实施例中，空气质量检测装置还包括信号曲线平滑模块920和异常信号剔除模块930。数字信号通过信号曲线平滑模块920及异常信号剔除模块930可将数字图像中的异常信号点去除，从而保证检测结果的准确性不受其影响，提高检测结果的准确性。
本发明实施例中，待检测气体包括但不限于甲醛、一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、氨气、臭氧等。通过本发明空气质量检测方法及空气质量检测装置可准确的检测出空气中甲醛、一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、氨气、臭氧等有毒有害气体的含量，从而保证人们的居住安全。
以上所述的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。

Claims (10)

1.一种空气质量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集待检测气体；
将所述待检测气体的浓度值转换为电流信号；
对所述电流信号依次进行放大、I/V转换及A/D转换；
对转换后得到的数字图像进行图像去噪处理及协议转换，得到待检测气体的浓度值。
2.如权利要求1所述的空气质量检测方法，其特征在于，在执行对所述电流信号进行放大的步骤之前还包括:
过滤电流信号中频率大于50Hz的噪音。
3.如权利要求2所述的空气质量检测方法，其特征在于，对所述电流信号依次进行放大、I/V转换及A/D转换的步骤中包括：
接收过滤后的电流信号并对其进行放大；
将放大后的电流信号转换为模拟电压信号；
过滤模拟电压信号中频率小于0.05Hz的噪音；
接收过滤后的模拟电压信号并调整其电压值，使其处于30mv-1000mv之间；
将调整后的模拟电压信号与参考电压进行比对，比对完成后，进行A/D转换，转换为相应的数字信号。
4.如权利要求1所述的空气质量检测方法，其特征在于，对转换后得到的数字图像进行图像去噪处理及协议转换的步骤包括：
将所述数字图像通过均值滤波法去除数字图像中的噪声点；
对数字图像进行信号曲线平滑处理；
剔除数字图像中的异常信号点；
图像去噪处理后的数字信号通过协议转换，转换为待检测气体的浓度值。
5.一种空气质量检测装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集待检测气体；
信号调制模块，用于将所述待检测气体的浓度值转换为电流信号；
信号处理模块，用于对所述电流信号依次进行放大、I/V转换及A/D转换；
图像去噪模块，用于减少数字图像中的噪声；
协议转换模块，用于将所述数字信号转换为待检测气体的浓度值。
6.如权利要求5所述的空气质量检测装置，其特征在于，还包括低通滤波模块和高通滤波模块，所述低通滤波模块用于过滤电流信号中频率大于50Hz的噪音，所述高通滤波模块用于过滤模拟电压信号中频率小于0.05Hz的噪音。
7.如权利要求5所述的空气质量检测装置，其特征在于，还包括电压调整模块和参考电压模块，所述电压调整模块根据信号检测范围调整模拟电压信号的电压大小，所述参考电压源模块用于与所述数字电压信号进行比对，比对完成后，进行A/D转换，转换为相应的数字信号。
8.如权利要求5所述的空气质量检测装置，其特征在于，还包括均值滤波模块，所述均值滤波模块用于去除数字图像中的噪声点。
9.如权利要求5所述的空气质量检测装置，其特征在于，还包括信号曲线平滑模块，所述信号曲线平滑模块用于将所述数字图像中的信号点通过平滑的曲线连接。
10.如权利要求5所述的空气质量检测装置，其特征在于，还包括异常信号剔除模块，所述异常信号剔除模块用于去除数字图像中的异常信号点。
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