CN108254329A - 汽车voc浓度检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种汽车VOC浓度检测系统及方法。汽车VOC浓度检测系统包括：设置在汽车驾驶舱内用于产生高能紫外线以激活汽车驾驶舱内的VOC气体从而产生电离能信号的多个不同电离能规格的紫外灯；设置在汽车驾驶舱内，用于采集对应的电离能信号，并对电离能信号进行信号处理以得到对应的电信号的PID传感器阵列；与PID传感器阵列电性连接，用于对电信号进行进行信号放大以得到放大后的电信号的信号放大电路；以及与信号放大电路电性连接，用于对放大后的电信号进行信号处理，得到对应的VOC浓度数据的处理器。由此，能够实现高效地对汽车驾驶舱内VOC水平进行实时检测，且不需要苛刻的实验条件，操作简单，成本低，具有良好的检测效果。
Description
技术领域
本发明涉及汽车空气污染检测领域，具体而言，涉及一种汽车VOC浓度检测系统及方法。
背景技术
目前，国内针对汽车整车VOC检测主要采用的是采用顶空实验法及采样袋检测法，以上两种方法均需要将样品采集之后放在规定实验条件下在实验室环境中检测分析。另外工业上有化学分析法，但存在干扰多，条件苛刻，不具备便捷性；而仪器分析法实验设备庞大，操作繁杂，时间长，价格昂贵，采用上述方法并不能对汽车驾驶舱内VOC水平进行实时检测。
发明内容
为了克服现有技术中的上述不足，本发明的目的在于提供一种汽车VOC浓度检测系统及方法，能够实现高效地对汽车驾驶舱内VOC水平进行实时检测，且不需要苛刻的实验条件，操作简单，成本低，具有良好的检测效果。
为了实现上述目的，本发明较佳实施例采用的技术方案如下：
本发明较佳实施例提供一种汽车VOC浓度检测系统，所述汽车VOC浓度检测系统包括：
设置在汽车驾驶舱内用于产生高能紫外线以激活所述汽车驾驶舱内的VOC气体从而产生电离能信号的多个不同电离能规格的紫外灯，所述VOC气体包括多种VOC成分气体，不同电离能规格的紫外灯产生的高能紫外线激活的VOC成分气体不同；
设置在汽车驾驶舱内，用于采集对应的电离能信号，并对所述电离能信号进行信号处理以得到对应的电信号的PID传感器阵列，其中，所述PID传感器阵列包括多个通道的PID传感器，每个通道包括有对应的通道编码；
与所述PID传感器阵列电性连接，用于对所述电信号进行进行信号放大以得到放大后的电信号的信号放大电路；以及
与所述信号放大电路电性连接，用于对所述放大后的电信号进行信号处理，得到对应的VOC浓度数据的处理器。
在本发明较佳实施例中，所述汽车VOC浓度检测系统还包括与每个所述紫外灯电性连接，用于对每个所述紫外灯进行供电控制的紫外灯供电模块。
在本发明较佳实施例中，所述汽车VOC浓度检测系统还包括与每个所述紫外灯电性连接，用于对每个所述紫外灯进行高压驱动的高压驱动电路。
在本发明较佳实施例中，所述信号放大电路包括差分放大电路和仪表放大电路。
在本发明较佳实施例中，所述汽车VOC浓度检测系统还包括：
与所述信号放大电路电性连接，用于对所述放大后的电信号进行信号滤波的信号滤波电路。
在本发明较佳实施例中，所述PID传感器阵列还包括：
与所述多个通道的PID传感器电性连接，用于对每个通道输出的电信号进行模数转换，并根据测量指令对模数转换后的电信号进行信号处理的模数转换芯片，所述测量指令包括用于测量VOC浓度的第一测量指令和用于测量VOC部分成分浓度的第二测量指令。
在本发明较佳实施例中，所述汽车VOC浓度检测系统还包括：
与所述处理器电性连接的环境检测装置，所述环境检测装置包括用于检测当前环境温度的温度检测模块和用于检测当前环境气压的气压检测模块；
所述处理器还用于基于所述当前环境温度和所述当前环境气压得到对应的浓度补偿系数，并基于所述浓度补偿系数对所述VOC浓度数据进行数据处理得到最终VOC浓度数据。
在本发明较佳实施例中，所述基于所述当前环境温度和所述当前环境气压得到对应的浓度补偿系数的方式包括：
获取预先配置的温度系数补偿表与压力系数补偿表；
从所述温度系数补偿表中获取与所述当前环境温度对应的温度补偿系数，并从所述压力系数补偿表中获取与所述当前环境气压对应的压力补偿系数；
基于所述温度补偿系数和所述压力补偿系数得到对应的浓度补偿系数。
在本发明较佳实施例中，所述汽车VOC浓度检测系统还包括与所述处理器电性连接，用于对所述VOC浓度数据进行显示的显示单元。
本发明较佳实施例还提供一种汽车VOC浓度检测方法，应用于上述的汽车VOC浓度检测系统，所述方法包括：
所述紫外灯产生高能紫外线以激活所述汽车驾驶舱内的VOC气体从而产生电离能信号，以便所述PID传感器阵列采集所述电离能信号，其中，所述VOC气体包括多种VOC成分气体，不同电离能规格的紫外灯产生的高能紫外线激活的VOC成分气体不同；
所述PID传感器阵列采集对应的电离能信号，并对所述电离能信号进行信号处理以得到对应的电信号，并将所述电信号发送给所述信号放大电路，其中，所述PID传感器阵列包括多个通道的PID传感器，每个通道包括有对应的通道编码；
所述信号放大电路对所述电信号进行进行信号放大以得到放大后的电信号，并将所述电信号发送给所述处理器；
所述处理器对所述放大后的电信号进行信号处理，得到对应的VOC浓度数据。
相对于现有技术而言，本发明具有以下有益效果：
本发明实施例提供一种汽车VOC浓度检测系统及方法。汽车VOC浓度检测系统包括：设置在汽车驾驶舱内用于产生高能紫外线以激活汽车驾驶舱内的VOC气体从而产生电离能信号的多个不同电离能规格的紫外灯；设置在汽车驾驶舱内，用于采集对应的电离能信号，并对电离能信号进行信号处理以得到对应的电信号的PID传感器阵列；与PID传感器阵列电性连接，用于对电信号进行进行信号放大以得到放大后的电信号的信号放大电路；以及与信号放大电路电性连接，用于对放大后的电信号进行信号处理，得到对应的VOC浓度数据的处理器。由此，通过使驾驶舱气体自然扩散，不使用吸附及泵采集，从而保证在驾驶舱内空气自然流动条件下采样，反应驾驶舱VOC气体真实含量。同时，采用高能紫外线使VOC气体产生电离能，并使用PID传感器阵列采集电离能信号，避免了化学污染以及测量精度不够的问题。由此，能够实现高效地对汽车驾驶舱内VOC水平进行实时检测，且不需要苛刻的实验条件，操作简单，成本低，具有良好的检测效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
图1为本发明较佳实施例提供的汽车VOC浓度检测系统的一种结构框图；
图2为VOC气体成分的一种数据示意图；
图3为图1中所示的PID传感器阵列的一种示意图；
图4为第二测量指令的一种信号原理图；
图5为本发明较佳实施例提供的汽车VOC浓度检测系统的另一种结构框图；
图6为本发明较佳实施例提供的汽车VOC浓度检测系统的另一种结构框图；
图7为本发明较佳实施例提供的汽车VOC浓度检测系统的另一种结构框图；
图8为本发明较佳实施例提供的汽车VOC浓度检测系统的另一种结构框图；
图9为本发明较佳实施例提供的汽车VOC浓度检测系统的另一种结构框图；
图10为本发明较佳实施例提供的汽车VOC浓度检测方法的一种流程示意图。
图标：100-汽车VOC浓度检测系统；110-紫外灯；112-紫外灯供电模块；114-高压驱动电路；120-PID传感器阵列；122-模数转换芯片；130-信号放大电路；135-信号滤波电路；140-处理器；150-环境检测装置；160-显示单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
请参阅图1，为本发明较佳实施例提供的汽车VOC浓度检测系统100的一种结构框图，所述汽车VOC浓度检测系统100可以用于对汽车驾驶舱内的VOC浓度进行检测。本实施例中，所述汽车VOC浓度检测系统100包括多个不同电离能规格的紫外灯110(图1中仅示出一个)、PID传感器阵列120、信号放大电路130以及处理器140。
详细地，多个紫外灯110设置在汽车驾驶舱内，用于产生高能紫外线以激活所述汽车驾驶舱内的VOC气体从而产生电离能信号。其中，VOC(Volatile Organic Compounds)气体也即挥发性有机化合物，对人体健康有巨大影响。当居室中的VOC达到一定浓度时，短时间内人们会感到头痛、恶心、呕吐、乏力等，严重时会出现抽搐、昏迷，并会伤害到人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退等严重后果。
一般地，从普通意义上的VOC就是指挥发性有机物，但是环保意义上的定义是指活泼的一类挥发性有机物，即会产生危害的那一类挥发性有机物。所述VOC气体包括多种VOC成分气体，例如苯、乙苯、乙酸丁酯等等。
本实施例中，不同电离能规格的紫外灯110产生的高能紫外线激活的VOC成分气体不同，因为对于不同的VOC成分气体在被电离时所需的电离能不同，示例性地，可参照下表所示：
如上表所示，对于电离能规格为9.3eV的紫外线灯，那么其可激活的VOC气体为苯，对于电离能规格为8.6eV的紫外线灯，那么其可激活的VOC气体为苯和二甲苯，对于电离能规格为8.9eV的紫外线灯，那么其可激活的VOC气体为苯、二甲苯以及甲苯，以此类推。
更具体的VOC成分气体数据可参照图2所示，在图2中分别包括每种VOC成分气体的原限值限值、分子量、原限制、现限值、原限值、现限值、eV。
所述PID传感器阵列120设置在所述汽车驾驶舱内，用于采集对应的电离能信号，并对所述电离能信号进行信号处理以得到对应的电信号。所述信号放大电路130与所述PID传感器阵列120电性连接，用于对所述电信号进行进行信号放大以得到放大后的电信号，所述处理器140与所述信号放大电路130电性连接，用于对所述放大后的电信号进行信号处理，得到对应的VOC浓度数据。由此，通过使驾驶舱气体自然扩散，不使用吸附及泵采集，从而保证在驾驶舱内空气自然流动条件下采样，反应驾驶舱VOC气体真实含量。同时，采用高能紫外线使VOC气体产生电离能，并使用PID传感器阵列120采集电离能信号，避免了化学污染以及测量精度不够的问题。由此，能够实现高效地对汽车驾驶舱内VOC水平进行实时检测，且不需要苛刻的实验条件，操作简单，成本低，具有良好的检测效果。
在一种实施方式中，所述信号放大电路130包括差分放大电路和仪表放大电路。
进一步地，参照图3，所述PID传感器阵列120可包括多个通道的PID传感器，每个通道包括有对应的通道编码。例如，通道1对应的通道编码为S1，通道2对应的通道编码为S2......通道n对应的通道编码为Sn，以此类推。对应上表即可选取不同电离能规格的紫外灯110以激活VOC气体，在具体实施时，可以按电离能高低对各个通道进行排序，S1为最低电离能，Sn则采用最高电离能依次递增。
在一种实施方式中，如图3所示，所述PID传感器阵列120还包括与所述多个通道的PID传感器电性连接的模数转换芯片122，所述模数转换芯片122用于对每个通道输出的电信号进行模数转换，并根据测量指令对模数转换后的电信号进行信号处理。
详细地，针对不同的测量目的，所述测量指令可包括用于测量VOC浓度的第一测量指令和用于测量VOC部分成分浓度的第二测量指令。
针对第一测量指令，也即总体VOC测量，那么只检测通道n的电信号，通过采用上述10.06eV电离能规格的紫外灯110照射，激活VOC气体分子，使得PID传感器检测通道n的电信号Xn，然后再将该电信号送入信号放大电路130进行完成信号放大后输出给所述处理器140进行处理。
针对第二测量指令，请参照图4，也即精确测量VOC的各种气体成分，各个PID传感器通道信号，按通道编号编码，为S1、S2…、Sn-1、Sn，其中通道n产生的电信号为Sn-Sn-1。例如，需要测量S3通道对应的VOC气体成分浓度，那么产生的电信号则为S3-S2，然后再将该电信号送入信号放大电路130进行完成信号放大后输出给所述处理器140进行处理。
通过上述设计，可以基于不同测量目的进行不同电信号处理，从而可以满足用户的不同测量需求。
进一步地，请参阅图5，所述汽车VOC浓度检测系统100还可以包括与每个所述紫外灯110电性连接，用于对每个所述紫外灯110进行供电控制的紫外灯供电模块112，所述紫外灯供电模块112上可以设置有供电开关，从而可以控制每个所述紫外灯110的开启或者关闭。
进一步地，由于紫外灯110需要高频高压驱动，请参阅图6，所述汽车VOC浓度检测系统100还可以包括与每个所述紫外灯110电性连接，用于对每个所述紫外灯110进行高压驱动的高压驱动电路114。
进一步地，请参阅图7，所述汽车VOC浓度检测系统100还可以包括与所述信号放大电路130电性连接，用于对所述放大后的电信号进行信号滤波的信号滤波电路135，所述信号滤波电路135将滤波后的电信号发送给所述处理器140进行信号处理。
进一步地，为了实现在非标准大气压、和非标准温度条件下检测到驾驶舱内VOC成分的真实含量，请参阅图8，所述汽车VOC浓度检测系统100还可以包括与所述处理器140电性连接的环境检测装置150，所述环境检测装置150包括用于检测当前环境温度的温度检测模块和用于检测当前环境气压的气压检测模块。所述处理器140还用于基于所述当前环境温度和所述当前环境气压得到对应的浓度补偿系数，并基于所述浓度补偿系数对所述VOC浓度数据进行数据处理得到最终VOC浓度数据。
详细地，基于所述当前环境温度和所述当前环境气压得到对应的浓度补偿系数可以通过如下方式实现：
首先，获取预先配置的温度系数补偿表与压力系数补偿表，然后从所述温度系数补偿表中获取与所述当前环境温度对应的温度补偿系数，并从所述压力系数补偿表中获取与所述当前环境气压对应的压力补偿系数，最后基于所述温度补偿系数和所述压力补偿系数得到对应的浓度补偿系数。例如，若获取到温度补偿系数为T，压力补偿系数为P，则所述浓度补偿系数为T*P。而后，所述处理器140在计算得到所述VOC浓度数据K时，基于所述浓度补偿系数T*P即可得到最终VOC浓度数据T*P*K。由此，可以实现在非标准大气压、和非标准温度条件下也可以检测到驾驶舱内VOC成分的真实含量，防止由于气压或者温度的影响造成数据误差。
进一步地，请参阅图9，所述汽车VOC浓度检测系统100还包括与所述处理器140电性连接，用于对所述VOC浓度数据进行显示的显示单元160。所述显示单元160可包括显示面板，可选的，可以采用液晶显示器(LiquidCrystalDisplay，LCD)、有机发光二极管(OrganicLight-EmittingDiode,OLED)等形式来配置显示面板。
进一步地，请参阅图10，本发明较佳实施例还提供一种车VOC浓度检测方法，应用于上述的汽车VOC浓度检测系统100，所述方法可以包括：
步骤S110，紫外灯110产生高能紫外线以激活所述汽车驾驶舱内的VOC气体从而产生电离能信号，以便PID传感器阵列120采集所述电离能信号。其中，所述VOC气体包括多种VOC成分气体，不同电离能规格的紫外灯110产生的高能紫外线激活的VOC成分气体不同。
步骤S120，PID传感器阵列120采集对应的电离能信号，并对所述电离能信号进行信号处理以得到对应的电信号，并将所述电信号发送给信号放大电路130。所述PID传感器阵列120包括多个通道的PID传感器，每个通道包括有对应的通道编码。
步骤S130，所述信号放大电路130对所述电信号进行进行信号放大以得到放大后的电信号，并将所述电信号发送给处理器140。
步骤S140，所述处理器140对所述放大后的电信号进行信号处理，得到对应的VOC浓度数据。
综上所述，本发明实施例提供一种汽车VOC浓度检测系统及方法。汽车VOC浓度检测系统包括：设置在汽车驾驶舱内用于产生高能紫外线以激活汽车驾驶舱内的VOC气体从而产生电离能信号的多个不同电离能规格的紫外灯；设置在汽车驾驶舱内，用于采集对应的电离能信号，并对电离能信号进行信号处理以得到对应的电信号的PID传感器阵列；与PID传感器阵列电性连接，用于对电信号进行进行信号放大以得到放大后的电信号的信号放大电路；以及与信号放大电路电性连接，用于对放大后的电信号进行信号处理，得到对应的VOC浓度数据的处理器。由此，通过使驾驶舱气体自然扩散，不使用吸附及泵采集，从而保证在驾驶舱内空气自然流动条件下采样，反应驾驶舱VOC气体真实含量。同时，采用高能紫外线使VOC气体产生电离能，并使用PID传感器阵列采集电离能信号，避免了化学污染以及测量精度不够的问题。由此，能够实现高效地对汽车驾驶舱内VOC水平进行实时检测，且不需要苛刻的实验条件，操作简单，成本低，具有良好的检测效果。
需要说明的是，在本文中，术语"包括"、"包含"或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个……"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种汽车VOC浓度检测系统，其特征在于，所述汽车VOC浓度检测系统包括：
设置在汽车驾驶舱内用于产生高能紫外线以激活所述汽车驾驶舱内的VOC气体从而产生电离能信号的多个不同电离能规格的紫外灯，所述VOC气体包括多种VOC成分气体，不同电离能规格的紫外灯产生的高能紫外线激活的VOC成分气体不同；
设置在汽车驾驶舱内，用于采集对应的电离能信号，并对所述电离能信号进行信号处理以得到对应的电信号的PID传感器阵列，其中，所述PID传感器阵列包括多个通道的PID传感器，每个通道包括有对应的通道编码；
与所述PID传感器阵列电性连接，用于对所述电信号进行进行信号放大以得到放大后的电信号的信号放大电路；以及
与所述信号放大电路电性连接，用于对所述放大后的电信号进行信号处理，得到对应的VOC浓度数据的处理器。
2.根据权利要求1所述的汽车VOC浓度检测系统，其特征在于，所述汽车VOC浓度检测系统还包括与每个所述紫外灯电性连接，用于对每个所述紫外灯进行供电控制的紫外灯供电模块。
3.根据权利要求1所述的汽车VOC浓度检测系统，其特征在于，所述汽车VOC浓度检测系统还包括与每个所述紫外灯电性连接，用于对每个所述紫外灯进行高压驱动的高压驱动电路。
4.根据权利要求1所述的汽车VOC浓度检测系统，其特征在于，所述信号放大电路包括差分放大电路和仪表放大电路。
5.根据权利要求1所述的汽车VOC浓度检测系统，其特征在于，所述汽车VOC浓度检测系统还包括：
与所述信号放大电路电性连接，用于对所述放大后的电信号进行信号滤波的信号滤波电路。
6.根据权利要求1所述的汽车VOC浓度检测系统，其特征在于，所述PID传感器阵列还包括：
与所述多个通道的PID传感器电性连接，用于对每个通道输出的电信号进行模数转换，并根据测量指令对模数转换后的电信号进行信号处理的模数转换芯片，所述测量指令包括用于测量VOC浓度的第一测量指令和用于测量VOC部分成分浓度的第二测量指令。
7.根据权利要求1所述的汽车VOC浓度检测系统，其特征在于，所述汽车VOC浓度检测系统还包括：
与所述处理器电性连接的环境检测装置，所述环境检测装置包括用于检测当前环境温度的温度检测模块和用于检测当前环境气压的气压检测模块；
所述处理器还用于基于所述当前环境温度和所述当前环境气压得到对应的浓度补偿系数，并基于所述浓度补偿系数对所述VOC浓度数据进行数据处理得到最终VOC浓度数据。
8.根据权利要求7所述的汽车VOC浓度检测系统，其特征在于，所述基于所述当前环境温度和所述当前环境气压得到对应的浓度补偿系数的方式包括：
获取预先配置的温度系数补偿表与压力系数补偿表；
从所述温度系数补偿表中获取与所述当前环境温度对应的温度补偿系数，并从所述压力系数补偿表中获取与所述当前环境气压对应的压力补偿系数；
基于所述温度补偿系数和所述压力补偿系数得到对应的浓度补偿系数。
9.根据权利要求1所述的汽车VOC浓度检测系统，其特征在于，所述汽车VOC浓度检测系统还包括与所述处理器电性连接，用于对所述VOC浓度数据进行显示的显示单元。
10.一种汽车VOC浓度检测方法，其特征在于，应用于权利要求1-9中任意一项所述的汽车VOC浓度检测系统，所述方法包括：
所述紫外灯产生高能紫外线以激活所述汽车驾驶舱内的VOC气体从而产生电离能信号，以便所述PID传感器阵列采集所述电离能信号，其中，所述VOC气体包括多种VOC成分气体，不同电离能规格的紫外灯产生的高能紫外线激活的VOC成分气体不同；
所述PID传感器阵列采集对应的电离能信号，并对所述电离能信号进行信号处理以得到对应的电信号，并将所述电信号发送给所述信号放大电路，其中，所述PID传感器阵列包括多个通道的PID传感器，每个通道包括有对应的通道编码；
所述信号放大电路对所述电信号进行进行信号放大以得到放大后的电信号，并将所述电信号发送给所述处理器；
所述处理器对所述放大后的电信号进行信号处理，得到对应的VOC浓度数据。
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