CN107917993A - 一种车载气体检测装置 - Google Patents
一种车载气体检测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107917993A CN107917993A CN201711306474.9A CN201711306474A CN107917993A CN 107917993 A CN107917993 A CN 107917993A CN 201711306474 A CN201711306474 A CN 201711306474A CN 107917993 A CN107917993 A CN 107917993A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vehicle
- gas
- gas sensor
- detection device
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 27
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 23
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 23
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims description 4
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims description 4
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 4
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 2
- ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc Chemical compound [Zn].CC(O)=O.CC(O)=O ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 2
- OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L copper(ii) acetate Chemical compound [Cu+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 2
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 claims description 2
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 2
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 claims description 2
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 claims description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 87
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- 230000004044 response Effects 0.000 description 9
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 9
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N activated carbon Substances [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000036541 health Effects 0.000 description 3
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N N-methylformamide Chemical compound CNC=O ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 230000000505 pernicious effect Effects 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- -1 dimethyl methyl Chemical group 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 230000001473 noxious effect Effects 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0031—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector comprising two or more sensors, e.g. a sensor array
- G01N33/0032—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector comprising two or more sensors, e.g. a sensor array using two or more different physical functioning modes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0062—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the measuring method, e.g. intermittent, or the display, e.g. digital
- G01N33/0063—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the measuring method, e.g. intermittent, or the display, e.g. digital using a threshold to release an alarm or displaying means
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
- G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
本发明涉及一种车载气体检测装置，包括气体传感器、微处理器、汽车制动电路和报警模块，所述气体传感器连接至所述微处理器的输入端，所述微处理器的输出端分别连接汽车制动电路和报警模块，所述汽车制动电路通过无线通讯连接至车载控制器，所述气体传感器包括乙醇气体传感器、一氧化碳气体传感器和PM2.5气体传感器；所述乙醇传感器为旁热式结构，包括陶瓷管，在陶瓷管外表面设有敏感材料层，在敏感材料层的两边设有一对金电极，在陶瓷管的内部设有加热元件；所述敏感材料为一种基于三元金属硫化物空心微球的混合物，具体为Cu1‑XZnXS空心微球和Y2O3纳米粉体的混合物。
Description
技术领域
本发明涉及车用工具，尤其涉及一种车载气体检测装置。
背景技术
近年来，随着人们环保意识的增加，和对有害气体危害性的了解，车内环境问题也成为人们关注的重点。汽车在行驶过程中，尾气会排放大量的有毒有害气体，它们可以从多种途径进入相对封闭的车内并污染车内环境。车内狭小的空间，人们长时间停留，必然会导致各种疾病产生。同时车辆在阳光下暴晒后，车座等挥发大量有毒物质，如苯、甲醛、二甲苯等，也威胁着人的身体健康。酒驾是近几年来屡禁不止的问题，每年依旧会发生大量的汽车安全事故。
现阶段车内空气质量检测装置的检测过程比较复杂，大多需要手工操作，无法自动进行检测。并且，通常的检测装置只能检测单一的气体超标情况，无法对车内总体空气质量做出综合评价。
发明内容
本发明旨在提供一种车载气体检测装置，以解决上述提出问题。
本发明的实施例中提供了一种车载气体检测装置，包括气体传感器、微处理器、汽车制动电路和报警模块，所述气体传感器连接至所述微处理器的输入端，所述微处理器的输出端分别连接汽车制动电路和报警模块，所述汽车制动电路通过无线通讯连接至车载控制器，所述气体传感器包括乙醇气体传感器、一氧化碳气体传感器和PM2.5气体传感器；所述乙醇气体传感器为旁热式结构，包括陶瓷管，在陶瓷管外表面设有敏感材料层，在敏感材料层的两边设有一对金电极，在陶瓷管的内部设有加热元件；所述敏感材料为一种基于三元金属硫化物空心微球的混合物，具体为Cu1-XZnXS空心微球和Y2O3纳米粉体的混合物。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明的装置可实现对车内乙醇气体、一氧化碳气体和PM2.5污染气体进行实时检测，当车内一氧化碳气体和PM2.5污染气体超标时可以发出报警，提醒驾驶人员及时进行处理，当检查到空气内乙醇浓度超标时，将启动汽车制动电路，禁止汽车启动，一方面提示人们注意车内污染，另一方面可以保护驾乘人员的安全与健康，该装置使用无线通讯与车载控制器连接，减少了现场布线，结构简单，安装使用方便，成本低廉，性能稳定。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明系统原理结构图；
图2为本发明中净化装置的结构图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-盒体、2-支板、3-风扇、4-预过滤网、5-光触媒过滤网、6-活性炭过滤网、7-进气口、8-出气口。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本发明的实施例涉及一种车载气体检测装置，包括壳体，壳体四周设有通风孔，在壳体内设有气体传感器、微处理器、汽车制动电路、和报警模块，气体传感器连接至微处理器的输入端，微处理器的输出端分别连接汽车制动电路和报警模块，汽车制动电路通过无线通讯连接至车载控制器，微处理器内部自带A/D转换电路，将采集的模拟信号转换成数字信号，本发明中气体传感器包括乙醇气体传感器、一氧化碳气体传感器和PM2.5气体传感器。
上述的车载气体检测装置还包括显示模块，显示模块连接至微处理器的输出端，显示部分采用最新款的OLED，微处理器将气体传感器输入的电压信号转换成相应的气体浓度传输给显示模块，显示在显示屏上。
所述的PM2.5气体传感器为电化学式气体传感器，能够对空气中的PM2.5进行检测，PM2.5浓度与电压成正比例关系，PM2.5传感器输出电压信号至微处理器，微处理器读出PM2.5传感器的电压信号后，转换成PM2.5浓度。
所述的一氧化碳气体传感器为电化学式气体传感器，能够对空气中的一氧化碳浓度进行检测，一氧化碳浓度与电压成正比例关系，一氧化碳气体传感器输出电压信号至微处理器，微处理器读出一氧化碳气体传感器的电压信号后，转换成一氧化碳浓度。
所述的乙醇气体传感器为旁热式结构，包括陶瓷管，在陶瓷管外表面设有敏感材料层，在敏感材料层的两边设有一对金电极，在陶瓷管的内部设有加热元件；该金电极的厚度为2mm，该加热元件为Pt加热丝；其中，所述敏感材料为一种基于三元金属硫化物空心微球的混合物，具体为Cu1-XZnXS空心微球和Y2O3纳米粉体的混合物。该乙醇传感器能够对空气中的气态乙醇浓度进行检测，当驾驶员饮酒后，呼出的气体中必然有气态乙醇，乙醇气体传感器检测空间中的乙醇浓度，乙醇浓度与电压成正比例关系，乙醇气体传感器输出电压信号，电压信号的电压值大小对应一定的乙醇浓度，微处理器读出乙醇气体传感器的电压值后，转换成乙醇浓度，当乙醇浓度超标后，将启动汽车制动电路，禁止汽车启动。
所述的报警模块包括灯光报警器和/或语音报警器，所述灯光报警器采用三色灯，分别发出红、黄、绿的灯光，当为绿色时，说明车内有害气体的浓度在标准范围内，当为黄色时，说明车内有害气体的浓度达到了标准范围的临界值需要注意对车内通风，当为红色时，说明车内有害气体的浓度已经超标。
上述的车载气体检测装置还包括净化装置，净化装置输入端连接至微处理的输出端，根据微处理器的处理结果自动控制；同时，净化装置也可通过手动开关控制，如图2所示，净化装置包括盒体1，盒体1上设有进气口7和出气口8，盒体1内设有支板2，支板2为网状结构，在支板2上表面设有滤芯，滤芯包括预过滤网4、光触媒过滤网5和活性炭过滤网6，在支板2下面的盒体1内固定一个风扇3，风扇3通过吹风来加快空气净化，该净化装置下面放在一支架上，保证空气能被风扇3抽上来，这样形成一个完成的过滤系统，使用预过滤网4能过滤大颗粒物质；光触媒过滤网5能杀菌、去甲苯等有害气体；活性炭过滤网6能分解附着物，净化气体。
上述的车载气体检测装置可由充电宝供电工作，或通过车载充电器借助车载电源工作。
上述的车载气体检测装置的工作过程如下：首先开机自检通过后进入正常工作状态，气体传感器以固定频率对车内空气进行采集，并将采集的模拟信号传输给微处理器，微处理器内部自带的A/D转换电路将传输来的模拟信号转换成数字信号，微处理器对转换成的数字信号进行处理并转换成相应的气体浓度值在显示器上直观地显示，检测装置可以设置气体浓度的报警值，当测得的车内一氧化碳气体浓度或PM2.5气体浓度值超过报警值时自动通过报警器报警提醒驾车人员，并可通过手动或自动方式开启空气净化装置，当检测到车内驾驶室的乙醇浓度超过报警值时，将启动汽车制动电路，汽车制动电路通过无线通讯连接至车载控制器，禁止汽车启动，一方面提示人们注意车内污染，另一方面可以保护驾乘人员的安全与健康，该装置使用无线通讯与车载控制器连接，减少了现场布线，结构简单，安装使用方便，成本低廉，性能稳定。
优选地，所述乙醇传感器中，该敏感材料中包含Cu1-XZnXS空心微球和Y2O3纳米粉体，两者的质量之比为7:1。在现有技术中，关于气体传感器的技术方案，具体到基于纳米材料的半导体型气体传感器中，其敏感材料多集中于传统的单一金属氧化物，比如ZnO、SnO2、TiO2、In2O3等，然而其仍然存在响应恢复时间长、灵敏度较低的问题；而将金属硫化物作为气敏材料的技术方案相对很少，并且金属硫化物多为二元金属硫化物，比如将CdS纳米线作为气敏材料。本发明技术方案中，创造性的将三元金属硫化物Cu1-XZnXS作为气敏材料，产生了意料不到的技术效果，通过Zn元素及Cu元素的电负性，对气体的吸附作用更强，并通过Y2O3纳米粉体的掺杂及确定掺杂比例，使得该气敏材料对乙醇产生了较高的灵敏度，响应恢复时间短，并且，最佳工作温度为140℃，工作温度较低。
同时，该Cu1-XZnXS空心微球是以碳质多糖球为模板、水热法制备的，该Cu1-XZnXS空心微球的粒径为500nm。该敏感材料中包含Y2O3纳米粉体，该Y2O3纳米粉体的粒径为100nm，关于二元金属硫化物作为气敏材料的技术方案中，该金属硫化物大多为纳米线材料，而将三元金属硫化物空心微球纳米材料作为气敏材料的技术方案还没有报道。本发明中，采用传统的碳质多糖球为模板，创造性的制备了Cu1-XZnXS空心微球，并且，该Cu1-XZnXS空心微球粒径为500nm，采用上述材料作为气敏材料并在该粒径尺寸下，能够保证敏感材料与目标气体充分接触并使得气体能够扩散进敏感材料的更深区域，从而提高了敏感材料的利用效率。
优选地，上述Cu1-XZnXS空心微球中，该X的值为0.7。本发明技术方案中，在实践中发现，通过控制Cu1-XZnXS空心微球中阳离子组份比例，能够对敏感材料的气敏性能起到调控作用，当X为0.7时，上述的Cu0.3Zn0.7S空心微球对乙醇的响应度最高。
所述乙醇传感器的制备过程为：
所有的试剂都是分析纯级别，使用前没有经过进一步的提纯处理。
步骤1：将5g葡萄糖溶于35ml去例子水中形成澄清溶液，然后将其放入水热釜中，将该水热釜在190℃下保持10h，将所得的前驱液用乙醇和去例子水反复清洗5次，之后在80℃烘干13h，得到碳质多糖微球；
步骤2：首先，将1mmol的硫脲溶于二甲基甲酰胺中形成0.1mol/L的溶液A，将0.7mmol的醋酸锌溶于二甲基甲酰胺中形成0.07mol/L的溶液B，将0.3mmol的醋酸铜溶于二甲基甲酰胺中形成0.03mol/L的溶液C，将1.8g的碳质多糖微球超声溶于150ml的二甲基甲酰胺中形成溶液D；其次，取溶液A、B、C各50ml，向溶液A、B、C中分别加入乙二胺和去离子水体积比为2:1的混合溶液10ml；然后，将溶液A、B、C依次、缓慢滴加到溶液D中，同时不断磁力搅拌，然后超声1h后，将混合溶液转移到聚四氟乙烯容器中，密封，在180℃下保温10h，然后冷却至室温，在室温下放置2天，用乙醇和去离子水交替离心清洗，将固体混合物在70℃烘干10h，得到Cu0.3Zn0.7S空心微球；
步骤3：将Y2O3纳米粉体与上述离心干燥后的Cu0.3Zn0.7S空心微球混合、研磨均匀，然后将其高温煅烧；高温煅烧过程为：分别在300℃下煅烧4h、430℃下煅烧0.5h；
步骤4：将步骤3中得到的敏感材料与去例子水以2:1的重量比超声混合均匀，形成浆糊状，将浆糊状涂覆在带有金电极的陶瓷管表面，将加热丝插入到陶瓷管中，制作好旁热是器件，在120℃的工作温度下老化100h，即得所述基于三元金属硫化物的乙醇传感器。
本发明上述乙醇传感器的测试采用静态测试环境对其敏感性能进行评价，具体是通过北京艾立特公司生产的CGS-8智能气敏分析系统来进行测试完成的。定义传感器的响应度为S＝Ra/Rg，其中，Ra为传感器在空气中的电阻值，Rg为传感器在待测气体中的电阻值；测试过程为：首先将传感器放置在空气瓶中，待传感器的电阻值稳定2h后，将其转移到装有一定浓度的待测气体的测试气瓶中，传感器的电阻值会发生变化，并慢慢再次趋于稳定；待电阻值不再变化后，将传感器从待测气体中转移回空气瓶中，使传感器的阻值恢复，响应时间定义为传感器从进入待测气体开始到传感器电阻值变化达到总变化值的90％时所需的时间，相应的，恢复时间就是传感器从待测气体转移回空气中开始到电阻值变化达到总变化值的90％时所需的时间。
测试过程中，环境温度为25℃，如下表1，显示了实施例中，当X取值为从0到0.9之间不同值时，其分别对100ppm乙醇气体的响应度和工作温度之间的关系，可以看到，气体传感器的响应度随工作温度的变化而变化，首先，随工作温度的增加，响应度增加，随后，在最佳工作温度下，气体传感器的响应度达到最大，当温度进一步升高时，响应度反而降低。
本发明技术方案中，当X取值不同时，其最佳工作温度不同，当X的值为0.7时，该气体传感器的最佳工作温度较低，为140℃，响应度达到47，相较单一金属氧化物作为敏感材料，工作温度大大降低，并且响应度较高。
表1实施例中Cu1-XZnXS空心微球气体传感器对100ppm乙醇气体的响应度随工作温度的变化关系
| X＝0 | X＝0.1 | X＝0.3 | X＝0.5 | X＝0.7 | X＝0.9 | |
| 100℃ | 2 | 6 | 8 | 9 | 26 | 7 |
| 120℃ | 6 | 13 | 17 | 14 | 34 | 13 |
| 140℃ | 12 | 16 | 23 | 18 | 47 | 18 |
| 160℃ | 16 | 24 | 31 | 25 | 31 | 24 |
| 180℃ | 21 | 33 | 35 | 32 | 23 | 27 |
| 200℃ | 25 | 36 | 24 | 23 | 15 | 22 |
| 240℃ | 32 | 30 | 15 | 16 | 7 | 16 |
| 280℃ | 24 | 25 | 7 | 7 | 2 | 7 |
然后，如下表2，显示了在工作温度为140℃下，当X取值为从0到0.9之间不同值时，其分别对100ppm乙醇气体的响应和恢复时间，
表2工作温度为140℃，Cu1-XZnXS空心微球气体传感器对100ppm乙醇气体的响应
| X＝0 | X＝0.1 | X＝0.3 | X＝0.5 | X＝0.7 | X＝0.9 | |
| 响应时间 | 2s | 3s | 4s | 2s | 1s | 1s |
| 恢复时间 | 3s | 5s | 6s | 3s | 1s | 2s |
从实用化角度，传感器需要具备快速的响应恢复时间和高的响应度，气敏传感器的响应恢复速度是衡量气体传感器的重要参数指标，快速的响应恢复速度有利于传感器对环境中气体的种类和浓度变化做出快速反应，同时，工作温度也是衡量气体传感器的重要参数指标，工作温度降低，有利于节约能源。本发明技术方案中，该敏感材料采用上述的Cu1-XZnXS空心微球和Y2O3纳米粉体，使得本发明的传感器在140℃较低的工作温度下，取得了意料不到的高响应度和快速的响应恢复时间。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种车载气体检测装置，其特征在于，包括气体传感器、微处理器、汽车制动电路和报警模块，所述气体传感器连接至所述微处理器的输入端，所述微处理器的输出端分别连接汽车制动电路和报警模块，所述汽车制动电路通过无线通讯连接至车载控制器，所述气体传感器包括乙醇气体传感器、一氧化碳气体传感器和PM2.5气体传感器；所述乙醇气体传感器为旁热式结构，包括陶瓷管，在陶瓷管外表面设有敏感材料层，在敏感材料层的两边设有一对金电极，在陶瓷管的内部设有加热元件；所述敏感材料为一种基于三元金属硫化物空心微球的混合物，具体为Cu1-XZnXS空心微球和Y2O3纳米粉体的混合物。
2.根据权利要求1所述一种车载气体检测装置，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块连接至所述微处理器的输出端。
3.根据权利要求1所述一种车载气体检测装置，其特征在于，所述一氧化碳气体传感器为电化学式气体传感器。
4.根据权利要求1所述一种车载气体检测装置，其特征在于，所述PM2.5气体传感器为电化学式气体传感器。
5.根据权利要求1所述一种车载气体检测装置，其特征在于，所述乙醇气体传感器中，该敏感材料中包含Cu1-XZnXS空心微球和Y2O3纳米粉体，两者的质量之比为7:1。
6.根据权利要求5所述一种车载气体检测装置，其特征在于，所述Cu1-XZnXS空心微球是以碳质多糖球为模板、水热法制备的，该Cu1-XZnXS空心微球的粒径为500nm；所述Y2O3纳米粉体的粒径为100nm。
7.根据权利要求5所述一种车载气体检测装置，其特征在于，所述乙醇气体传感器的制备过程为：
步骤1：将5g葡萄糖溶于35ml去例子水中形成澄清溶液，然后将其放入水热釜中，将该水热釜在190℃下保持10h，将所得的前驱液用乙醇和去例子水反复清洗5次，之后在80℃烘干13h，得到碳质多糖微球；
步骤2：首先，将1mmol的硫脲溶于二甲基甲酰胺中形成0.1mol/L的溶液A，将0.7mmol的醋酸锌溶于二甲基甲酰胺中形成0.07mol/L的溶液B，将0.3mmol的醋酸铜溶于二甲基甲酰胺中形成0.03mol/L的溶液C，将1.8g的碳质多糖微球超声溶于150ml的二甲基甲酰胺中形成溶液D；其次，取溶液A、B、C各50ml，向溶液A、B、C中分别加入乙二胺和去离子水体积比为2:1的混合溶液10ml；然后，将溶液A、B、C依次、缓慢滴加到溶液D中，同时不断磁力搅拌，然后超声1h后，将混合溶液转移到聚四氟乙烯容器中，密封，在180℃下保温10h，然后冷却至室温，在室温下放置2天，用乙醇和去离子水交替离心清洗，将固体混合物在70℃烘干10h，得到Cu0.3Zn0.7S空心微球；
步骤3：将Y2O3纳米粉体与上述离心干燥后的Cu0.3Zn0.7S空心微球混合、研磨均匀，然后将其高温煅烧；高温煅烧过程为：分别在300℃下煅烧4h、430℃下煅烧0.5h；
步骤4：将步骤3中得到的敏感材料与去例子水以2:1的重量比超声混合均匀，形成浆糊状，将浆糊状涂覆在带有金电极的陶瓷管表面，将加热丝插入到陶瓷管中，制作好旁热是器件，在120℃的工作温度下老化100h，即得所述基于三元金属硫化物的乙醇气体传感器。
8.根据权利要求1所述的一种车载气体检测装置，其特征在于，所述报警装置为灯光报警器和/或语音报警器；所述车载气体检测装置还包括电源，所述电源为充电宝或车载充电器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711306474.9A CN107917993B (zh) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 一种车载气体检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711306474.9A CN107917993B (zh) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 一种车载气体检测装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107917993A true CN107917993A (zh) | 2018-04-17 |
| CN107917993B CN107917993B (zh) | 2020-07-17 |
Family
ID=61893179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711306474.9A Active CN107917993B (zh) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 一种车载气体检测装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107917993B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112590667A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-02 | 浙江合众新能源汽车有限公司 | 一种车载气体检测预警系统及其运行方法 |
| CN113189152A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-07-30 | 重庆文理学院 | 一种可在高温环境下检测乙醇的传感设备及处理方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1424248A (zh) * | 2003-01-10 | 2003-06-18 | 清华大学 | 一种微米级硒化锌空心球的合成方法 |
| CN1600674A (zh) * | 2003-09-28 | 2005-03-30 | 中国科学院化学研究所 | 一种无机半导体复合纳米级空心球及制备方法 |
| CN101274749A (zh) * | 2008-03-25 | 2008-10-01 | 大连理工大学 | 一种多孔中空结构金属氧化物的通用合成方法 |
| CN102698702A (zh) * | 2012-06-18 | 2012-10-03 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 硫化锌基纳米吸附材料及其制备方法和用途 |
| CN103163123A (zh) * | 2013-02-22 | 2013-06-19 | 北京联合大学生物化学工程学院 | 甲醇的催化敏感材料 |
| CN104267023A (zh) * | 2014-09-04 | 2015-01-07 | 北京联合大学 | 一种快速检测乙醇和丙酮的敏感材料 |
| CN105911111A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-31 | 吉林大学 | In-Sn复合氧化物半导体乙醇传感器制备及其应用 |
| CN205706182U (zh) * | 2016-06-29 | 2016-11-23 | 戴欣 | 一种车载气体检测装置 |
| CN107340321A (zh) * | 2017-07-29 | 2017-11-10 | 深圳市益鑫智能科技有限公司 | 一种车载气体检测装置 |
-
2017
- 2017-12-11 CN CN201711306474.9A patent/CN107917993B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1424248A (zh) * | 2003-01-10 | 2003-06-18 | 清华大学 | 一种微米级硒化锌空心球的合成方法 |
| CN1600674A (zh) * | 2003-09-28 | 2005-03-30 | 中国科学院化学研究所 | 一种无机半导体复合纳米级空心球及制备方法 |
| CN101274749A (zh) * | 2008-03-25 | 2008-10-01 | 大连理工大学 | 一种多孔中空结构金属氧化物的通用合成方法 |
| CN102698702A (zh) * | 2012-06-18 | 2012-10-03 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 硫化锌基纳米吸附材料及其制备方法和用途 |
| CN103163123A (zh) * | 2013-02-22 | 2013-06-19 | 北京联合大学生物化学工程学院 | 甲醇的催化敏感材料 |
| CN104267023A (zh) * | 2014-09-04 | 2015-01-07 | 北京联合大学 | 一种快速检测乙醇和丙酮的敏感材料 |
| CN105911111A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-31 | 吉林大学 | In-Sn复合氧化物半导体乙醇传感器制备及其应用 |
| CN205706182U (zh) * | 2016-06-29 | 2016-11-23 | 戴欣 | 一种车载气体检测装置 |
| CN107340321A (zh) * | 2017-07-29 | 2017-11-10 | 深圳市益鑫智能科技有限公司 | 一种车载气体检测装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| S.M.TAHERIOTAQSARA: "Red luminescence of spherical CuxZn1-xS semiconductor nanoparticles using 2-mercaptoethanol as capping agent", 《MATERIALS SCIENCE IN SEMICONDUCTOR PROCESSING》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112590667A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-02 | 浙江合众新能源汽车有限公司 | 一种车载气体检测预警系统及其运行方法 |
| CN112590667B (zh) * | 2020-12-11 | 2024-01-26 | 合众新能源汽车股份有限公司 | 一种车载气体检测预警系统及其运行方法 |
| CN113189152A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-07-30 | 重庆文理学院 | 一种可在高温环境下检测乙醇的传感设备及处理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107917993B (zh) | 2020-07-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202743015U (zh) | 一种智能车载空气净化装置 | |
| CN103453587B (zh) | 补充氧气、吸收二氧化碳的多功能空气净化器及方法 | |
| CN205706182U (zh) | 一种车载气体检测装置 | |
| CN103691200A (zh) | 空气过滤介质材料、介质、过滤器及空气过滤方法 | |
| CN107917993A (zh) | 一种车载气体检测装置 | |
| CN203385091U (zh) | 车载空气净化器 | |
| CN107215169A (zh) | 车辆及其车内空气质量优化装置、优化方法 | |
| CN206510730U (zh) | 一种带有空气净化功能的智能汽车遮阳板及汽车 | |
| CN207407445U (zh) | 一种悬挂式空气净化器 | |
| CN207538904U (zh) | 一种机动车尾气处理及检测装置 | |
| CN108744725A (zh) | 空气净化过滤纸及其制作方法、空气净化过滤芯 | |
| CN107478680B (zh) | 一种车内有害气体检测装置 | |
| CN107379919A (zh) | 一种基于物联网的车内环境污染监测净化系统 | |
| CN108709915A (zh) | 一种车内有害气体检测装置 | |
| CN104833007A (zh) | 车载空气净化器 | |
| CN107340321B (zh) | 一种车载气体检测装置 | |
| CN108837606A (zh) | 空气净化过滤芯及其制作方法 | |
| CN208558966U (zh) | 一种新型车载负离子空气净化装置 | |
| CN206884671U (zh) | 一种手机实时监测的汽车空气净化器 | |
| CN208469512U (zh) | 一种车内空气净化装置 | |
| CN208334325U (zh) | 一种基于多传感器融合的汽车内部甲醛检测装置 | |
| CN106004348A (zh) | 车载雾霾检测净化装置 | |
| CN104597876B (zh) | 化学空气过滤机组综合控制系统 | |
| CN206092137U (zh) | 一种汽车排放气体分析仪 | |
| CN206647155U (zh) | 汽车尾气过滤装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20200618 Address after: Building 3, No.9 Huayuan Road, economic development zone, Gaochun District, Nanjing City, Jiangsu Province (Yangjiang Industrial Park) Applicant after: Pincui new material technology (Nanjing) Co.,Ltd. Address before: 537100 people's East Road, Xishan Town, Guiping, Guigang City, the Guangxi Zhuang Autonomous Region, No. 118 Applicant before: Zhu Mingjun |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A vehicle mounted gas detection device Effective date of registration: 20201103 Granted publication date: 20200717 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Gaochun branch Pledgor: Pincui new material technology (Nanjing) Co.,Ltd. Registration number: Y2020980007482 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20211104 Granted publication date: 20200717 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Gaochun branch Pledgor: Pincui new material technology (Nanjing) Co.,Ltd. Registration number: Y2020980007482 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: An on-board gas detection device Effective date of registration: 20211105 Granted publication date: 20200717 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Gaochun branch Pledgor: Pincui new material technology (Nanjing) Co.,Ltd. Registration number: Y2021980011953 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20221025 Granted publication date: 20200717 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Gaochun branch Pledgor: Pincui new material technology (Nanjing) Co.,Ltd. Registration number: Y2021980011953 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A vehicle mounted gas detection device Effective date of registration: 20221121 Granted publication date: 20200717 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Gaochun branch Pledgor: Pincui new material technology (Nanjing) Co.,Ltd. Registration number: Y2022980022502 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231025 Granted publication date: 20200717 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Gaochun branch Pledgor: Pincui new material technology (Nanjing) Co.,Ltd. Registration number: Y2022980022502 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |