CN110988264A - 污染物便携检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污染物便携检测装置，包括：创建稳定的局部测试环境的腔体主体；维持腔体主体内的局部测试环境的换气系统；以及调节并监控各项测试数据的显示及控制部件。本发明的特征在于，腔体主体利用静电吸附方式创建被测材料表面的稳定的局部测试环境。由于检测装置的主体为开口腔体，因此在测试时可以直接覆盖在被测材料表面上，并且依靠静电吸附电极实现腔体与被测材料表面之间的密封。这样，就无需裁取材料样品，可以直接针对被测试的内饰材料营造符合标准的局部测试环境，并且能够适应座舱内尤其是非平面类型的被测材料在曲率、平整度、粗糙度等方面的不同。

Description

污染物便携检测装置

技术领域

本发明涉及一种污染物便携检测装置。更具体地说，本发明涉及一种静电吸附式污染物便携检测装置，该检测装置尤其适用于不可拆卸的非平面类型的内饰材料所散发的污染物的直接采样。

背景技术

在民机座舱环境内，不同种类的内饰材料(如内饰板、座椅、地毯等)含有并释放多种有害物质，这些有害物质是造成座舱内空气污染的主要来源。检测内饰材料中的挥发物并研究其释放特性是研究民机座舱内空气污染物和追踪污染物来源的必要手段，该检测必须在稳定的局部测试环境中进行。

在现有的检测方法中，均需要创建环境试验舱。该试验舱一般放置于环境质量测试实验室中，通常为一个密封的独立腔体。该腔体内含有送气和排气管路以实现直流环境。在实施污染物释放量测试时，普遍需要裁取一定尺寸的样品，在现场封装后送入实验室检测。这种检测手段操作复杂、中间过程较长，且封装过程中难以避免地会出现一些不可预知的因素，不易于准确地得到测试结果。

另外，这种检测手段无法应对民机的许多应用场景。例如，对于已服役一定年限的民机，不易对已安装的内饰材料裁取样品。另外，如果想检测内饰材料在民机运行的既有环境下随时间推移的缓释特性，测试者必须于不同时间在现场对同一部位的材料实施检测，但如何准确定位测试材料的部位也是难点所在。这些问题均无法采用上述实验室检测手段予以解决。

比如，在专利权人东莞市升微机电设备科技有限公司提交的中国实用新型专利ZL201721715140.2中公开了一种甲醛或VOC释放量测试及预处理简易舱，其包括装设有舱体门、进气口和排气口的舱体，舱体的外壁上装设有至少一个能制冷和/或制热的半导体制冷片或者液体调温夹套，舱体的内部装设有搅拌风机。另外，舱体的外壁上装设有位于半导体制冷片的导热区或者用于液体调温夹套测温的温度传感器，舱体的内部安装有温度湿度传感器，舱体的外部连接有与舱体的内部相连通的过滤风道，过滤风道上装设有进气开关阀、出气开关阀、过滤装置及过滤风机。

又比如，在专利权人北京市医疗器械检验所提交的中国实用新型专利ZL201621399725.3中公开了一种多功能测试舱，其包括：测试舱内舱、测试舱外舱、温湿度控制装置、第一管路系统和第二管路系统。第一管路系统能够将测试舱内舱与测试舱外舱之间夹层的空气送入测试舱内舱，并能够将测试舱内舱中试验后的气体排出。第二管路系统能够对测试舱内舱内部的气体循环净化。这种多功能测试舱不仅可以作为甲醛和VOC散发量测试的直流舱使用，而且可以作为测试空气净化器性能以及相关传感器标定的密闭舱使用。

再比如，在专利权人上海福轩环保科技有限公司提交的中国实用新型专利ZL201521029170.9中公开了一种袋子法汽车内饰件VOC测试舱，其包括试验舱体模块、加热模块、通风管道、过滤单元和空气动力模块，其中，试验舱体模块内设有风道，风道连通试验舱体模块的下部和上部，加热模块设置在风道内部，通风管道连通试验舱体模块，空气动力模块和过滤模块依次设置在通风管道上。这种测试舱提供更洁净的测试环境、有效的温控程序，使得袋子法汽车内饰件VOC检测数值更加精确。

但是，可以看到以上几种测试舱均属于需要创建环境试验舱的测试器具，因此存在如上所述的技术缺点，同样不适用于已投入使用的民机座舱环境，无法解决上面所提出的技术问题。

因此，目前需要一种能够在现场对不同类型的内饰材料快速地实施污染物散发特性检测的污染物便携检测装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在现场对不同类型的内饰材料快速地实施检测的污染物便携检测装置。

本发明的第一方面涉及一种污染物便携检测装置，包括：创建稳定的局部测试环境的腔体主体；维持腔体主体内的局部测试环境的换气系统；以及调节并监控各项测试数据的显示及控制部件，其特征在于，腔体主体利用静电吸附方式创建稳定的局部测试环境。

在本发明的一个较佳实施例中，腔体主体可以包括：一端敞开的开口腔体；围绕开口腔体的敞开端配装的适应插片；在待检测材料围绕其与适应插片相接的位置设置的第一静电吸附电极；以及覆盖适应插片至少一部分的第二静电吸附电极，第一静电吸附电极和第二静电吸附电极共同产生静电力以使腔体主体与待检测材料之间具有可靠密封。

较佳的是，开口腔体可以包裹有绝热材料，第二静电吸附电极设置在适应插片与绝热材料之间。

更佳的是，第一静电吸附电极和第二静电吸附电极均可以具有柔性薄膜形状。

此外，在适应插片与开口腔体相抵靠的边缘相对的另一边缘处可以配装有加强密封效果的密封件。

需要注意的是，适应插片和密封件可以由化学惰性材料制成，较佳的是，适应插片具有可调节的伸缩度，密封件由软性材料制成。

另外，腔体主体在其内部还可以配备有气体混合装置，气体混合装置优选地为扰流风扇。

根据本发明的再一方面的污染物便携检测装置，换气系统可以包括：设置在开口腔体的进气侧的进气管路，进气管路设置有调节空气过滤与温度、湿度的调节空气处理装置；设置在开口腔体的出气侧的出气管路，出气管路设置有采样泵和调节出气管路内的流量的流量调节阀。

较佳的是，在流量调节阀和采样泵的下游还可以设置有对污染物采样的采样管。

根据本发明的又一方面的污染物便携检测装置，显示及控制部件可以包括设置在开口腔体内部的温湿度传感器以及集成有静电发生装置的中控模块。

根据本发明的污染物便携检测装置具有以下技术效果：

(1)由于检测装置的主体为开口腔体，因此在测试时可以直接覆盖在内饰材料上，并且依靠静电吸附电极实现腔体与内饰材料之间的密封。这样，就无需裁取材料样品，可以直接针对被测试的内饰材料营造符合标准的局部测试环境，并且能够适应座舱内尤其是非平面类型的内饰材料在曲率、平整度、粗糙度等方面的不同。

(2)该污染物便携检测装置搭配空气处理及内环境控制装置，可以完成定流量下污染物的直接采样，具有携带便利、采样精度高、不破坏座舱材料等优点。

附图说明

为了进一步说明本发明的污染物便携检测装置的结构、工作原理及流程，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，其中：

图1是根据本发明的污染物便携检测装置的剖面示意图；

图2是根据本发明的污染物便携检测装置的示意图，其中适应插片已经插入到开口腔体的下部；

图3以简化的方式示出了静电吸附的工作原理。

附图标记说明

1 开口腔体

2 绝热材料

3 适应插片

4 密封件

5 静电吸附电极

6 扰流风扇

7 进气管路

8 空气处理装置

9 出气管路

10 采样管

11 流量调节阀

12 采样泵

13 湿温度传感器

14 中控模块

M 待检测材料

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的污染物便携检测装置的结构、工作原理及流程，其中，相同的部件由相同的附图标记进行标示。

图1和图2分别以截面图和立体图的方式示出了根据本发明的污染物便携检测装置。如图1所示，根据本发明的污染物便携检测装置主要由腔体主体、换气系统和显示及控制部件组成，腔体主体用于创建稳定的局部测试环境，换气系统用于维持腔体主体内的局部测试环境，而显示及控制部件则用于调节并监控测试环节内的各项测试数据。本发明的特征在于，腔体主体利用静电吸附方式创建稳定的局部测试环境。

下面将逐一介绍构成本发明的污染物便携检测装置的各个部分。

腔体主体

腔体主体起到利用静电吸附方式创建稳定的局部测试环境的作用，其主要由开口腔体1、绝热材料2、适应插片3、密封件4、静电吸附电极5和扰流风扇6组成。

在本发明的一个较佳实施例中，开口腔体1用于覆盖待检测材料M，其大致呈一端敞开的圆筒形状，并且由化学惰性材料制成。但是，对于本领域的普通技术人员来说易于理解的是，开口腔体1也可以具有其它形状，例如空心棱柱体或棱锥体形状等等。化学惰性材料是指不释放也不吸附挥发性有机物，也不会与这些挥发性有机物产生化学反应的固体材料，例如，陶瓷、玻璃、聚氨酯、硅橡胶等等，本领域的普通技术人员可以根据实际情况采用适当的材料制成开口腔体1。

围绕开口腔体1的敞开端配装有长条状的适应插片3，具体来说，当开口腔体1呈圆筒形状时，适应插片3为直径与开口腔体1相匹配的呈环状条带；当开口腔体1呈棱锥形状时，适应插片3为形状与开口腔体1的敞开端对应的呈矩形条带。在适应插片3与开口腔体1相抵靠的边缘相对的另一边缘处还可以配装有密封件4(如密封圈等)，以加强适应插片3的密封效果。

适应插片3和密封件4与开口腔体1一样由化学惰性材料制成。在一个较佳实施例中，适应插片3具有可调节的伸缩度，而密封件4由能起到密封作用的软性材料制成。此处所谓“可调节的伸缩度”，不仅涵盖了所有可伸缩的材料，而且包括所有具备伸缩性的机构、装置和手段。请参见图2，在使用时，开口腔体1被倒置在具有特定形状的待检测材料M上，而适应插片3则配装到开口腔体1的底部。也就是说，开口腔体1的敞开端连同适应插片3及其上的密封件4共同覆盖待检测材料M。通过调节适应插片3的伸缩度，可以使开口腔体1的敞开端适应待检测材料M的特定形状并且无间隙地贴合到待检测材料M，从而在开口腔体1内部创建稳定的局部测试环境。通过设计具有一定程度伸缩度的适应插片3，可以使开口腔体1适用于各种具有不同形状的待检测材料M。

开口腔体1还可以在其内部和/或外部(在本实施例中为外部)包裹有绝热材料2，以进一步改善开口腔体1内部环境的稳定性。如图2所示，可以在开口腔体1内部的适当位置(例如，开口腔体1的中心位置)设置扰流风扇6。该扰流风扇6能够保证腔体内气体的充分混合，并保证待检测材料M表面的气流速度，以有助于污染物的挥发。在一个较佳实施例中，扰流风扇6是翼片式低速扰流风扇。但对于本领域的普通技术人员众所周知的是，可以采用其它空气循环装置来替代扰流风扇，以使开口腔体1内的气体充分混合。

如图1和2所示，由于适应插片3配装在开口腔体1的敞开端，在待检测材料M围绕其与适应插片3及其上的密封件4相接的位置设置第一静电吸附电极5。此外，在适应插片3与包裹在其外部(即，从开口腔体1的敞开端延伸)的绝热材料2之间设置第二静电吸附电极5'，第一静电吸附电极5和/或第二静电吸附电极5'均具有静电吸附的效果。

第一静电吸附电极5和第二静电吸附电极5'均具有柔性薄膜形状，并且由静电发生装置(下面将予以描述)提供静电力。借助两者所提供的静电力对待检测材料M表面的电荷吸附能够实现整个开口腔体1与待检测材料M之间的密封。

图3示出了静电吸附的原理。“静电吸附”是微小的不带静电的物体在靠近带静电的物体时，由于静电感应现象，靠近带静电物体的一端感应出与带静电物体相反的电性，而被吸引贴附于带静电物体上的现象。如图3所示，可以看到位于上方的电极带正电荷，于是位于下方的物体在靠近电极的一侧感应产生负电荷，从而被吸引贴附于电极。由此，本发明通过在待检测材料M围绕其与开口腔体1相接的位置设置第一静电吸附电极5，并且在适应插片3与绝热材料2之间设置第二静电吸附电极5，能够借助感应产生的静电力创建开口腔体1与被测材料之间的稳定的局部测试环境。

另一方面，通过将第一静电吸附电极5和第二静电吸附电极5'设计成柔性薄膜形状，能够有效地适应不同材质的待检测材料M的表面粗糙度，缩小电极与材料表面的间距并实现良好的密封作用，从而营造待检测材料M散发污染物的局部采样环境。当然，对于本领域的普通技术人员众所周知的是，也可以将静电吸附电极5设计成其它适当形状，这些变型都将落在本发明的保护范围之内。

换气系统

换气系统起到维持腔体内的测试环境的作用，其主要由进气管路7、空气处理装置8、出气管路9、采样管10、流量调节阀11和采样泵12构成。

为了控制待检测材料M表面的污染物释放速度，维持污染物在待检测材料M表面与开口腔体1内空气的平衡，必须保证腔体内恰当的换气次数并维持腔体内环境的温湿度水平。由此，在开口腔体1的进气侧设置进气管路7，在开口腔体1的出气侧设置出气管路9，以使进气管路7和出气管路9构成一条完整的空气通路，该空气通路由采样泵12提供动力。

在一个较佳实施例中，在进气管路7中设置有空气处理装置8，以实现空气过滤与温度、湿度的调节。

在另一个较佳实施例中，采样泵12设计在出气管路9内，并且在其上游设置一个流量调节阀11以实现出气管路9内的流量调节。当然，本领域的普通技术人员也可以将流量调节阀11设置在采样泵12的下游，这样的变型对于本领域的普通技术人员来说是易于理解的。

此外，在流量调节阀11和采样泵12的下游、即在出气管路9的末端还可以设置有采样管11。从出气管路9排出的空气在经过采样管11时实现污染物采样，以用于实验室分析。

显示及控制部件

显示及控制部件起到调节并监控测试环节内的各项测试数据的功能，其由温湿度传感器13与中控模块14集成构成，并且能够实现以下三种功能：静电发生、数据显示、温湿度控制。

具体地说，中控模块14安装在开口腔体1侧壁上，其中集成有静电发生装置，可驱动静电吸附电极5产生静电力。此外，中控模块14还与设置在开口腔体1内部的温湿度传感器13连接，并内置控制逻辑，以实现腔体内温度和湿度的实时测试与显示，从而将处理指令发送给空气处理装置8以实现稳定的温湿度控制。

对于本领域的普通技术人员易于理解的是，中控模块14还可以控制对于其它数据的检测，例如：腔体容积、开口面积、换气次数、流量、采样时间、气流速度等等。

下面将介绍根据本发明的污染物便携检测装置的工作流程。

在实施检测时，首先将开口腔体1的敞开端连同适应插片3及其上的密封件4共同覆盖待检测材料M。通过调节适应插片3的伸缩度，可以使开口腔体1的敞开端适应待检测材料M的特定形状并且无间隙地贴合到待检测材料M，从而实现待检测材料M与开口腔体1之间的密封。借助静电发生装置向静电吸附电极5和5'提供适当的静电力，在开口腔体1内部创建稳定的局部测试环境，营造局部污染物散发环境。借助空气处理装置8对环境中的空气质量、温度和湿度进行控制，通过采样泵12驱动空气从进气管路7进入开口腔体1并从出气管路9离开，并且借助采样管10完成污染物采样过程。

另一方面，利用根据本发明的污染物便携检测装置对待检测材料M进行检测的方法包括以下步骤：

(i)确定检测方案：根据测试要求确定一套完整的检测方案，包括内环境参数的选定、测点选定、污染物采样流量、时间及频率制定、污染物采样及分析方法等；

(ii)检测前准备工作：需清洁开口腔体1的内表面及进气和出气管路7、9，并且测量腔体内污染物的底值；将开口腔体固定于待检测材料并进行密封，检查其密闭性；调试腔内环境参数及采样流量，使之满足检测方案；静置片刻使参数稳定；

(iii)腔内空气采样与分析：选择适用于目标污染物的采样剂及采样管，按制定的采样时间及采样频率实施采样，并使用适用于目标污染物的分析方法进行污染物浓度分析。

下面将对本发明所涉及的关键性能参数进行介绍：

(I)腔体容积及开口面积

腔体开口面积与腔体容积的比率能够反映待检测材料的装填率，而装填率是用于表征待检测材料在座舱内安装面积的关键参数。材料装填率越大，则污染物浓度的上升速率越大。设计腔体容积及开口面积时应考虑待检测材料在座舱内的装填率，并在检测时对数据进行合理修正。

(II)温湿度

温度将影响挥发性污染物的蒸汽压、扩散系数及浓度的平衡，不仅影响污染物在待检测材料内部的扩散，也影响从材料表面向空气层的迁移。温度升高将引起污染物释放速率增加，检测时应保证腔内温度均匀稳定。湿度会影响吸湿性材料表面的水蒸气分压力和水溶性气体的释放特征，检测时应保证腔内湿度均匀稳定。

(III)换气次数、流量及采样时间

腔体内的换气次数是通过腔体的空气流量与腔体容积的比值，能够直接影响腔体内污染物的浓度。换气次数越大，腔内污染物浓度越低。换气次数的制订应考虑民机座舱内的实际工况，并根据换气次数制订流量，从而根据标准确定目标污染物的采样时间。

(IV)待检测材料表面的气流速度

待检测材料表面的空气流动有助于污染物扩散。如果材料表面空气静止，则表面与空气界面层的浓度将升高，从而影响待检测材料内部的污染物的迁移，使材料中污染物的释放速率减小。当材料表面具备一定气流速度时，能够有效降低污染物在边界层的迁移阻力。

虽然以上结合了较佳实施例对本发明的污染物便携检测装置的结构、工作原理及流程进行了说明，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本发明进行修改和变型，这些修改和变型都将落在本发明的权利要求书所要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种污染物便携检测装置，包括：

创建稳定的局部测试环境的腔体主体；

维持所述腔体主体内的局部测试环境的换气系统；以及

调节并监控各项测试数据的显示及控制部件，

其特征在于，

所述腔体主体利用静电吸附方式创建稳定的局部测试环境。

2.如权利要求1所述的污染物便携检测装置，其特征在于，所述腔体主体包括：

一端敞开的开口腔体(1)；

围绕所述开口腔体(1)的敞开端配装的适应插片(3)；

在待检测材料(M)围绕其与所述适应插片(3)相接的位置设置的第一静电吸附电极(5)；以及

覆盖所述适应插片(3)至少一部分的第二静电吸附电极(5')，所述第一静电吸附电极(5)和所述第二静电吸附电极(5')共同产生静电力以使所述腔体主体与所述待检测材料(M)之间具有可靠密封。

3.如权利要求2所述的污染物便携检测装置，其特征在于，所述开口腔体(1)包裹有绝热材料(2)，所述第二静电吸附电极(5')设置在所述适应插片(3)与所述绝热材料(2)之间。

4.如权利要求3所述的污染物便携检测装置，其特征在于，所述第一静电吸附电极(5)和所述第二静电吸附电极(5')均具有柔性薄膜形状。

5.如权利要求2或3所述的污染物便携检测装置，其特征在于，在所述适应插片(3)与所述开口腔体(1)相抵靠的边缘相对的另一边缘处配装有加强密封效果的密封件(4)。

6.如权利要求5所述的污染物便携检测装置，其特征在于，所述适应插片(3)和所述密封件(4)由化学惰性材料制成，较佳的是，所述适应插片(3)具有可调节的伸缩度，所述密封件(4)由软性材料制成。

7.如权利要求1至6中任一项所述的污染物便携检测装置，其特征在于，所述腔体主体在其内部还配备有气体混合装置，较佳的是，所述气体混合装置为扰流风扇。

8.如权利要求1所述的污染物便携检测装置，其特征在于，所述换气系统包括：

设置在所述开口腔体(1)的进气侧的进气管路(7)，所述进气管路(7)设置有调节空气过滤与温度、湿度的调节空气处理装置(8)；

设置在所述开口腔体(1)的出气侧的出气管路(9)，所述出气管路(9)设置有采样泵(12)和调节所述出气管路(9)内的流量的流量调节阀(11)。

9.如权利要求8所述的污染物便携检测装置，其特征在于，在所述流量调节阀(11)和所述采样泵(12)的下游还设置有对污染物采样的采样管(11)。

10.如权利要求1所述的污染物便携检测装置，其特征在于，所述显示及控制部件包括设置在所述开口腔体(1)内部的温湿度传感器(13)以及集成有静电发生装置的中控模块(14)。

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