CN109470824A - 一种乙烯浓度测量监控装置及其测量监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种乙烯浓度测量监控装置及其测量监控方法,包括:密封箱、气体传感器、温湿度传感器、紫光灯组、透光圆筒、风力组件和控制组件;本发明采用普通的气体传感器取代高价的乙烯传感器,并采用多个气体传感器提高浓度测量精度、并提高使用寿命;采用紫光灯催化乙烯,紫光灯与汞灯相比,紫光的能量消耗低,此外,紫光不含CCFL技术中常见的有害物质汞,紫光灯具有防振和耐冲击的作用,很少发生破损,可以减少垃圾和降低成本。而且能够通过电压和浓度的拟合关系式,准确地对乙烯浓度进行检测,并且通过紫光灯的分解,能够对浓度进行精确控制,智能控制运行能力强,测控精度高。
Description
技术领域
本发明涉及气体检测技术领域,更具体的说是涉及一种乙烯浓度测量监控装置及其测量监控方法。
背景技术
目前,我国每年的水果产量占世界的四分之一,水果的储藏与保鲜相应成为了重要的技术。乙烯在水果中的含量虽然没有很高,但却是影响水果保鲜重要的因素之一,现如今催化乙烯分解的技术也逐渐走在了水果保鲜技术的前列。对于乙烯分解的效果通常采用专用的乙烯传感器来测量乙烯浓度,进而进行判断。
但是,乙烯传感器虽然具有优良的检测效果,然而其有效使用时间较短,装置成本较高,在实际使用中的有效性和经济性都具有很大的缺陷。
因此,如何提供一种精度高、造价低、结构简单、易于使用的乙烯浓度检测控制装置及其方法,是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种乙烯浓度测量监控装置,装置结构简单、测量精度高,且造价低。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种乙烯浓度测量监控装置,包括:密封箱、气体传感器、温湿度传感器、紫光灯组、透光圆筒、风力组件和控制组件;
其中,所述密封箱内均匀设置有若干所述气体传感器和所述温湿度传感器;
所述紫光灯组包括紫外光LED阵列,以及与所述紫外光LED阵列电连接的紫光灯电路板,所述密封箱相对的内壁上设置有所述紫外光LED阵列;
所述密封箱内设置有所述透光圆筒,所述透光圆筒内壁均匀涂抹有乙烯;
所述透光圆筒的开口端设置有所述风力组件,所述风力组件包括风扇和风速传感器;
所述控制组件包括设置于所述密封箱外壁的显示屏、开关和控制板,所述控制板包括单片机、液晶显示电路、智能启动电路和光照控制电路;所述液晶显示电路与所述显示屏电连接,所述光照控制电路与所述紫光灯电路板电连接;所述单片机分别与所述液晶显示电路、所述智能启动电路、所述光照控制电路、所述温湿度传感器、所述风速传感器、所述气体传感器、所述风扇和所述开关电连接。
通过上述技术方案,本发明采用普通的气体传感器取代高价的乙烯传感器,并采用多个气体传感器提高浓度测量精度、并提高使用寿命;采用紫光灯催化乙烯,紫光灯与汞灯相比,紫光的能量消耗低,此外,紫光不含CCFL技术中常见的有害物质汞,紫光灯具有防振和耐冲击的作用,很少发生破损,可以减少垃圾和降低成本。
优选的,在上述一种乙烯浓度测量监控装置,所述气体传感器和所述温湿度传感器的数量均为8个。能够满足测量的精度要求。
优选的,在上述一种乙烯浓度测量监控装置,所述气体传感器为甲烷传感器。既满足测量精度,又能够延长使用寿命,同时降低使用成本,市场上一个乙烯传感器的单价在1500元左右,一个甲烷传感器的单价在8元左右,通过更换替代,能够极大地降低成本。
优选的,在上述一种乙烯浓度测量监控装置,所述透光圆筒设置于所述密封箱的中央位置,且所述透光圆筒在所述紫外光LED阵列的照射范围内。能够保证紫外光LED阵列对乙烯起到有效的分解作用。
优选的,在上述一种乙烯浓度测量监控装置,所述透光圆筒为亚克力材质。结构坚硬、且透光性能好。
本发明还提供了一种乙烯浓度的测量监控方法,具体包括以下步骤:
S1打开所述开关,启动所述气体传感器、所述温湿度传感器、所述风扇和所述风速传感器;
S2若干个所述气体传感器实时对所述密封箱内的乙烯浓度进行采集,并将采集到的浓度信号输入所述单片机,实时计算浓度平均值,并通过所述浓度平均值与电压值的拟合关系式推导出电压值,并实时传递至所述液晶显示电路,并显示于所述显示屏;
S3若测得的电压值高于要求设定的电压值,则启动所述紫外光LED阵列,并调节所述紫外光LED阵列的光照强度,直至测得的电压值低于要求设定的电压值时,关闭所述紫外光LED阵列;若得到的电压值低于要求设定的电压值则继续执行S2的操作内容。
通过上述技术方案,本发明能够通过电压和浓度的拟合关系式,准确地对乙烯浓度进行检测,并且通过紫光灯的分解,能够对浓度进行精确控制,智能控制运行能力强,测控精度高。
优选的,在上述一种乙烯浓度的测量监控方法中,所述拟合关系式通过最小二乘法推导得出,具体步骤为:
S1在已知容积的容器内均匀设置四个所述气体传感器,多次通入不同体积的乙烯,分别记录相应的电压平均值;
S2根据spss对已知的乙烯浓度和相应的电压平均值进行分析拟合,得到拟合关系式为:
y=1.020+0.029x;
其中:x为乙烯浓度,y为电压平均值。
对于水果,其产生的乙烯速度缓慢,含量也相当少,但是对水果的影响却很大,一般来讲,释放量也就是几个ppm,该装置中的乙烯含量也不会很高,在这个范围内,我们可以近似将其关系看成线性,采用最小二乘法对数据进行拟合,得到电压和浓度之间的关系,方法简单,计算准确。
优选的,在上述一种乙烯浓度的测量监控方法中,所述拟合关系式通过对数推导得出,具体步骤为:
S1在已知容积的容器内均匀设置四个所述气体传感器,多次通入不同体积的乙烯,分别记录相应的电压平均值;
S2根据spss对已知的乙烯浓度和相应的电压平均值进行分析拟合,得到拟合关系式为:
y=0.624+0.315lnx;
其中:x为乙烯浓度,y为电压平均值。
根据甲烷传感器的特点,其输出电压在0-5V,随着乙烯浓度的增加,电压增大,但其增加的速率是逐渐缓慢的,根据这一特点,对其进行对数函数拟合,方法简单,计算准确。
优选的,在上述一种乙烯浓度的测量监控方法中,所述拟合关系式通过幂函数推导得出,具体步骤为:
S1在已知容积的容器内均匀设置四个所述气体传感器,多次通入不同体积的乙烯,分别记录相应的电压平均值;
S2根据spss对已知的乙烯浓度和相应的电压平均值进行分析拟合,得到拟合关系式为:
y=0.859x0.193;
其中:x为乙烯浓度,y为电压平均值。
通过采用幂函数进行拟合,方法简单,计算准确。
优选的,在上述一种乙烯浓度的测量监控方法中,所述单片机上设置有AD模块,所述AD模块将采集的浓度信号转换为电压值。能够快速实现数字信号和模拟信号之间的转换,方便操作者读取。
经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明公开提供了一种乙烯浓度测量监控装置及其测量监控方法,具有以下有益效果:
1、本发明采用普通的气体传感器取代高价的乙烯传感器,并采用多个气体传感器提高浓度测量精度、并提高使用寿命。
2、采用紫光灯催化乙烯,紫光灯与汞灯相比,紫光的能量消耗低,此外,紫光不含CCFL技术中常见的有害物质汞,紫光灯具有防振和耐冲击的作用,很少发生破损,可以减少垃圾和降低成本。
3、本发明能够通过电压和浓度的拟合关系式,准确地对乙烯浓度进行检测,并且通过紫光灯的分解,能够对浓度进行精确控制,智能控制运行能力强,测控精度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的结构示意图;
图2附图为本发明提供的内部正面结构示意图;
图3附图为本发明提供的内部结构右视图;
图4附图为本发明提供的内部俯视结构示意图;
图5附图为本发明提供的电路连接示意图;
图6附图为本发明提供的整体流程示意图。
其中:
1为密封箱,2为气体传感器,3为温湿度传感器,4为紫光灯组,41为紫外光LED阵列,42为紫光灯电路板,5为透光圆筒,6为风力组件,61为风扇,62为风速传感器,7为控制组件,71为显示屏,72为开关,73为控制板,731为单片机,732为液晶显示电路,733为智能启动电路,734为光照控制电路。
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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
参见附图1至附图5,本发明实施例公开了一种乙烯浓度测量监控装置,包括:密封箱1、气体传感器2、温湿度传感器3、紫光灯组4、透光圆筒5、风力组件6和控制组件7;
其中,密封箱1内均匀设置有若干气体传感器2和温湿度传感器3;
紫光灯组4包括紫外光LED阵列41,以及与紫外光LED阵列41电连接的紫光灯电路板42,密封箱1相对的内壁上设置有紫外光LED阵列41;
密封箱1内设置有透光圆筒5,透光圆筒5内壁均匀涂抹有乙烯;
透光圆筒5的开口端设置有风力组件6,风力组件6包括风扇61和风速传感器62;
控制组件7包括设置于密封箱1外壁的显示屏71、开关72和控制板73,控制板73包括单片机731、液晶显示电路732、智能启动电路733和光照控制电路734;液晶显示电路732与显示屏71电连接,光照控制电路734与紫光灯电路板42电连接;单片机731分别与液晶显示电路732、智能启动电路733、光照控制电路734、温湿度传感器3、风速传感器62、气体传感器2、风扇61和开关72电连接。
为了进一步优化上述技术方案,气体传感器2和温湿度传感器3的数量均为8个。
为了进一步优化上述技术方案,气体传感器2为甲烷传感器。
为了进一步优化上述技术方案,透光圆筒5设置于密封箱1的中央位置,且透光圆筒5在紫外光LED阵列41的照射范围内。
为了进一步优化上述技术方案,透光圆筒5为亚克力材质。
本实施例的具体工作原理为:
将要分解的乙烯均匀涂抹于透光圆筒5内,保证密封箱1的密封性能完好;打开开关72,进行初始化,密封箱1内的仪器开始工作,风扇61、温湿度传感器3、风速传感器62、气体传感器2、紫外光LED阵列41启动。气体传感器2、风速传感器62、温湿度传感器3将采集的数据输入到单片机731中,单片机731将温湿度传感器集3的信息显示在显示屏71上,单片机731将气体传感器2采集的乙烯浓度信号通过AD模块转换,然后在显示屏71上以电压的形式显示。将采集到的气体传感器2的输出电压与设定的电压进行比较,如果高于设定电压,紫外光LED阵列41在控制板73的控制下发出紫外光,对乙烯进行分解,紫外光LED阵列41的强度可以通过控制板73进行控制,也可以根据单片机731设置范围,从而控制紫外光LED阵列41的强度。在紫外光LED阵列41工作的同时对密封箱1内的乙烯浓度进行实时记录,判断气体传感器2的电压是否降为正常值,如果没有达到正常值,则紫外光LED阵列41继续工作;如果判断为正常值,紫外光LED阵列41停止工作。单片机731继续监测气体传感器2的输出电压,循环上述工作。
实施例2
参见附图1至附图6,本发明实施例公开了一种乙烯浓度的测量监控方法,具体包括以下步骤:
S1打开开关72,启动气体传感器2、温湿度传感器3、风扇61和风速传感器62;
S2若干个气体传感器2实时对密封箱1内的乙烯浓度进行采集,并将采集到的浓度信号输入单片机731,实时计算浓度平均值,并通过浓度平均值与电压值的拟合关系式推导出电压值,并实时传递至液晶显示电路732,并显示于显示屏71;
S3若测得的电压值高于要求设定的电压值,则启动紫外光LED阵列41,并调节紫外光LED阵列41的光照强度,直至测得的电压值低于要求设定的电压值时,关闭紫外光LED阵列41;若得到的电压值低于要求设定的电压值则继续执行S2的操作内容。
为了进一步优化上述技术方案,拟合关系式通过最小二乘法推导得出,具体步骤为:
S1在已知容积的容器内均匀设置四个气体传感器2,多次通入不同体积的乙烯,分别记录相应的电压平均值;
S2根据spss对已知的乙烯浓度和相应的电压平均值进行分析拟合,得到拟合关系式为:
y=1.020+0.029x;
其中:x为乙烯浓度,y为电压平均值。
为了进一步优化上述技术方案,拟合关系式通过对数推导得出,具体步骤为:
S1在已知容积的容器内均匀设置四个气体传感器2,多次通入不同体积的乙烯,分别记录相应的电压平均值;
S2根据spss对已知的乙烯浓度和相应的电压平均值进行分析拟合,得到拟合关系式为:
y=0.624+0.315lnx;
其中:x为乙烯浓度,y为电压平均值。
为了进一步优化上述技术方案,拟合关系式通过幂函数推导得出,具体步骤为:
S1在已知容积的容器内均匀设置四个气体传感器2,多次通入不同体积的乙烯,分别记录相应的电压平均值;
S2根据spss对已知的乙烯浓度和相应的电压平均值进行分析拟合,得到拟合关系式为:
y=0.859x0.193;
其中:x为乙烯浓度,y为电压平均值。
为了进一步优化上述技术方案,单片机731上设置有AD模块,AD模块将采集的浓度信号转换为电压值。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种乙烯浓度测量监控装置,其特征在于,包括:密封箱(1)、气体传感器(2)、温湿度传感器(3)、紫光灯组(4)、透光圆筒(5)、风力组件(6)和控制组件(7);
其中,所述密封箱(1)内均匀设置有若干所述气体传感器(2)和所述温湿度传感器(3);
所述紫光灯组(4)包括紫外光LED阵列(41),以及与所述紫外光LED阵列(41)电连接的紫光灯电路板(42),所述密封箱(1)相对的内壁上设置有所述紫外光LED阵列(41);
所述密封箱(1)内设置有所述透光圆筒(5),所述透光圆筒(5)内壁均匀涂抹有乙烯;
所述透光圆筒(5)的开口端设置有所述风力组件(6),所述风力组件(6)包括风扇(61)和风速传感器(62);
所述控制组件(7)包括设置于所述密封箱(1)外壁的显示屏(71)、开关(72)和控制板(73),所述控制板(73)包括单片机(731)、液晶显示电路(732)、智能启动电路(733)和光照控制电路(734);所述液晶显示电路(732)与所述显示屏(71)电连接,所述光照控制电路(734)与所述紫光灯电路板(42)电连接;所述单片机(731)分别与所述液晶显示电路(732)、所述智能启动电路(733)、所述光照控制电路(734)、所述温湿度传感器(3)、所述风速传感器(62)、所述气体传感器(2)、所述风扇(61)和所述开关(72)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种乙烯浓度测量监控装置,其特征在于,所述气体传感器(2)和所述温湿度传感器(3)的数量均为8个。
3.根据权利要求1所述的一种乙烯浓度测量监控装置,其特征在于,所述气体传感器(2)为甲烷传感器。
4.根据权利要求1所述的一种乙烯浓度测量监控装置,其特征在于,所述透光圆筒(5)设置于所述密封箱(1)的中央位置,且所述透光圆筒(5)在所述紫外光LED阵列(41)的照射范围内。
5.根据权利要求4所述的一种乙烯浓度测量监控装置,其特征在于,所述透光圆筒(5)为亚克力材质。
6.一种利用权利要求1-5中任一项所述的乙烯浓度测量监控装置的测量监控方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
S1打开所述开关(72),启动所述气体传感器(2)、所述温湿度传感器(3)、所述风扇(61)和所述风速传感器(62);
S2若干个所述气体传感器(2)实时对所述密封箱(1)内的乙烯浓度进行采集,并将采集到的浓度信号输入所述单片机(731),实时计算浓度平均值,并通过所述浓度平均值与电压值的拟合关系式推导出电压值,并实时传递至所述液晶显示电路(732),并显示于所述显示屏(71);
S3若测得的电压值高于要求设定的电压值,则启动所述紫外光LED阵列(41),并调节所述紫外光LED阵列(41)的光照强度,直至测得的电压值低于要求设定的电压值时,关闭所述紫外光LED阵列(41);若得到的电压值低于要求设定的电压值则继续执行S2的操作内容。
7.根据权利要求6所述的一种乙烯浓度的测量监控方法,其特征在于,所述拟合关系式通过最小二乘法推导得出,具体步骤为:
S1在已知容积的容器内均匀设置四个所述气体传感器(2),多次通入不同体积的乙烯,分别记录相应的电压平均值;
S2根据spss对已知的乙烯浓度和相应的电压平均值进行分析拟合,得到拟合关系式为:
y=1.020+0.029x;
其中:x为乙烯浓度,y为电压平均值。
8.根据权利要求6所述的一种乙烯浓度的测量监控方法,其特征在于,所述拟合关系式通过对数推导得出,具体步骤为:
S1在已知容积的容器内均匀设置四个所述气体传感器(2),多次通入不同体积的乙烯,分别记录相应的电压平均值;
S2根据spss对已知的乙烯浓度和相应的电压平均值进行分析拟合,得到拟合关系式为:
y=0.624+0.315lnx;
其中:x为乙烯浓度,y为电压平均值。
9.根据权利要求6所述的一种乙烯浓度的测量监控方法,其特征在于,所述拟合关系式通过幂函数推导得出,具体步骤为:
S1在已知容积的容器内均匀设置四个所述气体传感器(2),多次通入不同体积的乙烯,分别记录相应的电压平均值;
S2根据spss对已知的乙烯浓度和相应的电压平均值进行分析拟合,得到拟合关系式为:
y=0.859x0.193;
其中:x为乙烯浓度,y为电压平均值。
10.根据权利要求6所述的一种乙烯浓度的测量监控方法,其特征在于,所述单片机(731)上设置有AD模块,所述AD模块将采集的浓度信号转换为电压值。
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CN110646466A (zh) * | 2019-08-30 | 2020-01-03 | 浙江大华技术股份有限公司 | 半导体式气体传感器的校准方法、系统和设备 |
CN110646466B (zh) * | 2019-08-30 | 2022-04-08 | 浙江大华技术股份有限公司 | 半导体式气体传感器的校准方法、系统和设备 |
CN112255299A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-22 | 临沂大学 | 一种用于测定水果样本中乙烯浓度的方法及装置 |
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