CN111982203A - 一种双腔室多功能泵吸式环境探测器 - Google Patents

一种双腔室多功能泵吸式环境探测器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双腔室多功能泵吸式环境探测器，属于环境探测技术领域，目的在于解决现有环境探测器在低温环境探测可靠性低，功能单一、集成度不高，气体检测采样速度慢、检测误差较大等问题。其包括壳体，壳体设置有一级腔室和二级腔室，一级腔室与二级腔室的隔断处填充有隔热层，一级腔室设置有进气口，二级腔室设置有出气口，一级腔室内安装有温湿度传感器，一级腔室与二级腔室的隔断处安装有粉尘传感器和气泵，气泵的出口端安装有加热块，二级腔室内安装有若干气体传感器，气体传感器上安装有柔性金属电热膜，二级腔室内还安装有信号处理模块和微处理器。本发明适用于双腔室多功能泵吸式环境探测器。

Description

一种双腔室多功能泵吸式环境探测器
技术领域
本发明属于环境探测技术领域，具体涉及一种双腔室多功能泵吸式环境探测器。
背景技术
环境探测器主要由温湿度传感器、气体传感器、粉尘传感器、气体传感器、信号采集和调理电路、控制电路等组成，利用不同的传感器采集相应的环境信息，再经过信号放大、滤波等处理以后，输入微处理器进行综合分析和集中处理，通过输出接口(显示屏、电连接器等)输出环境信息，必要时进行声光报警。
现有的环境探测器，能较好的完成环境信息的探测，但产品在使用中还存在一些缺陷，主要表现在：
1、低温环境使用效果差：
由于大部分有害气体传感器在低于-20℃时可靠性降低，这导致探测器的有效使用温度范围受限，在低温环境下测量误差大，甚至无法进行探测。
2、功能单一，集成度不高：
传统的环境探测器集成度不高，所监测的环境要素有限，一般只对单一气体或烟尘、温湿度进行检测。
3、扩散式检测方法反应速度慢：
由于气体扩散需要一定的时间，采用扩散式检测方法的气体探测仪在检测气体浓度时，反应速度慢，并且容易受温度、风速等环境因素干扰。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种双腔室多功能泵吸式环境探测器，解决现有环境探测器在低温环境探测可靠性低，现有环境探测器功能单一、集成度不高，现有环境探测器气体检测采样速度慢、检测误差较大等问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种双腔室多功能泵吸式环境探测器，包括壳体，所述壳体设置有一级腔室和二级腔室，所述一级腔室与二级腔室的隔断处填充有隔热层，所述一级腔室设置有进气口，所述二级腔室设置有出气口，所述一级腔室内安装有温湿度传感器，所述一级腔室与二级腔室的隔断处安装有粉尘传感器和气泵，所述气泵的出口端安装有加热块，所述二级腔室内安装有若干气体传感器，所述气体传感器上安装有柔性金属电热膜，所述二级腔室内还安装有信号处理模块和微处理器，温湿度传感器、粉尘传感器、气体传感器分别与信号处理模块电连接，所述信号处理模块、气泵、加热块、柔性金属电热膜分别与微处理器电连接。
进一步地，还设置有气压传感器，所述气压传感器与信号处理模块电连接。
进一步地，所述气体传感器包括氧气传感器、一氧化碳传感器、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器、VOC传感器。
进一步地，所述微处理器电连接有显示屏。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，针对气体传感器在低温环境中可靠性低的问题，进行了低温保护设计，在二级腔室的气泵出口端安装了一个加热块。当探测器检测到环境温度过低时，微处理器启动加热块，气体缓慢流经加热块以后得到充分加热，利于后续气体传感器探测气体成分。对进入的气体加热的同时，还对气体传感器进行加热，采用柔性金属电热膜包裹传感器，在低温环境下，微处理器开启加热程序后，能使气体传感器快速升温，以达到使用条件。通过对气体和气体传感器的进行双重加热，提升了加热效果，使得探测器在低温环境下可以正常工作。同时，为了避免加热时对温湿度传感器造成影响，设计了两级腔室，只对探测器局部加热，使得加热时不影响对环境温度的探测。一级腔室放置温湿度传感器，二级腔室放置需要加热的气体传感器。空气从一级腔室流入，二级腔室流出，先后经过温湿度传感器、粉尘传感器、各类气体传感器，从而完成环境信息的检测。在一级腔室与二级腔室的隔断处填充有隔热层，能够进一步地避免加热时对一级腔室中温度传感器造成影响。
2、本发明中，在传统的单一环境探测器的基础上，集成了温度、湿度、有害气体(CO、NO2、SO2、VOC等)、粉尘、氧气、气压等多种环境信息探测功能，探测器功能丰富，集成度高。
3、本发明中，采用了泵吸式设计，通过气泵将气体抽入二级腔室进行采样分析，既利于气体的加热处理，又利于气体的快速扩散，同时有效的避免了扩散式气体采样检测速度慢、检测结果容易受风速和温度等环境因素干扰，造成检测误差大的问题。
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他相关的附图，其中：
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明的第一结构示意图；
图3为本发明的第二结构示意图；
图4为本发明气体传感器的结构示意图；
图中标记：1-壳体、2-一级腔室、3-二级腔室、4-隔热层、5-温湿度传感器、6-粉尘传感器、7-气泵、8-加热块、9-气体传感器、10-柔性金属电热膜。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
应注意到：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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以使机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个原件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种双腔室多功能泵吸式环境探测器，包括壳体，所述壳体设置有一级腔室和二级腔室，所述一级腔室与二级腔室的隔断处填充有隔热层，所述一级腔室设置有进气口，所述二级腔室设置有出气口，所述一级腔室内安装有温湿度传感器，所述一级腔室与二级腔室的隔断处安装有粉尘传感器和气泵，所述气泵的出口端安装有加热块，所述二级腔室内安装有若干气体传感器，所述气体传感器上安装有柔性金属电热膜，所述二级腔室内还安装有信号处理模块和微处理器，温湿度传感器、粉尘传感器、气体传感器分别与信号处理模块电连接，所述信号处理模块、气泵、加热块、柔性金属电热膜分别与微处理器电连接。
进一步地，还设置有气压传感器，所述气压传感器与信号处理模块电连接。
进一步地，所述气体传感器包括氧气传感器、一氧化碳传感器、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器、VOC传感器。
进一步地，所述微处理器电连接有显示屏。
本发明在实施过程中，气体在气泵的作用下从一级腔室的进气口流入，从二级腔室的出气口流出，通过合理布局传感器安装位置，使各类传感器能最准确的测量各类环境信息。各传感器采集到环境信息以后输出相应的电信号，经信号处理模块放大、滤波、整形处理以后，输入微处理器进行综合分析和集中处理，微处理器则输出环境信息到显示屏进行显示。
针对气体传感器在低温环境中可靠性低的问题，进行了低温保护设计，在二级腔室的气泵出口端安装了一个加热块。当探测器检测到环境温度过低时，微处理器启动加热块，气体缓慢流经加热块以后得到充分加热，利于后续气体传感器探测气体成分。对进入的气体加热的同时，还对气体传感器进行加热，采用柔性金属电热膜包裹传感器，在低温环境下，微处理器开启加热程序后，能使气体传感器快速升温，以达到使用条件。通过对气体和气体传感器的进行双重加热，提升了加热效果，使得探测器在低温环境下可以正常工作。同时，为了避免加热时对温湿度传感器造成影响，设计了两级腔室，只对探测器局部加热，使得加热时不影响对环境温度的探测。一级腔室放置温湿度传感器，二级腔室放置需要加热的气体传感器。空气从一级腔室流入，二级腔室流出，先后经过温湿度传感器、粉尘传感器、各类气体传感器，从而完成环境信息的检测。在一级腔室与二级腔室的隔断处填充有隔热层，能够进一步地避免加热时对一级腔室中温度传感器造成影响。
在传统的单一环境探测器的基础上，集成了温度、湿度、有害气体(CO、NO2、SO2、VOC等)、粉尘、氧气、气压等多种环境信息探测功能，探测器功能丰富，集成度高。
采用了泵吸式设计，通过气泵将气体抽入二级腔室进行采样分析，既利于气体的加热处理，又利于气体的快速扩散，同时有效的避免了扩散式气体采样检测速度慢、检测结果容易受风速和温度等环境因素干扰，造成检测误差大的问题。
实施例1
一种双腔室多功能泵吸式环境探测器，包括壳体，所述壳体设置有一级腔室和二级腔室，所述一级腔室与二级腔室的隔断处填充有隔热层，所述一级腔室设置有进气口，所述二级腔室设置有出气口，所述一级腔室内安装有温湿度传感器，所述一级腔室与二级腔室的隔断处安装有粉尘传感器和气泵，所述气泵的出口端安装有加热块，所述二级腔室内安装有若干气体传感器，所述气体传感器上安装有柔性金属电热膜，所述二级腔室内还安装有信号处理模块和微处理器，温湿度传感器、粉尘传感器、气体传感器分别与信号处理模块电连接，所述信号处理模块、气泵、加热块、柔性金属电热膜分别与微处理器电连接。
实施例2
在实施例1的基础上，还设置有气压传感器，所述气压传感器与信号处理模块电连接。
实施例3
在上述实施例的基础上，所述气体传感器包括氧气传感器、一氧化碳传感器、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器、VOC传感器。
实施例4
在上述实施例的基础上，所述微处理器电连接有显示屏。
如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明的验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种双腔室多功能泵吸式环境探测器，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)设置有一级腔室(2)和二级腔室(3)，所述一级腔室(2)与二级腔室(3)的隔断处填充有隔热层(4)，所述一级腔室(2)设置有进气口，所述二级腔室(3)设置有出气口，所述一级腔室(2)内安装有温湿度传感器(5)，所述一级腔室(2)与二级腔室(3)的隔断处安装有粉尘传感器(6)和气泵(7)，所述气泵(7)的出口端安装有加热块(8)，所述二级腔室(3)内安装有若干气体传感器(9)，所述气体传感器(9)上安装有柔性金属电热膜(10)，所述二级腔室(3)内还安装有信号处理模块和微处理器，温湿度传感器(5)、粉尘传感器(6)、气体传感器(9)分别与信号处理模块电连接，所述信号处理模块、气泵(7)、加热块(8)、柔性金属电热膜(10)分别与微处理器电连接。
2.按照权利要求1所述的一种双腔室多功能泵吸式环境探测器，其特征在于，还设置有气压传感器，所述气压传感器与信号处理模块电连接。
3.按照权利要求1所述的一种双腔室多功能泵吸式环境探测器，其特征在于，所述气体传感器(9)包括氧气传感器、一氧化碳传感器、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器、VOC传感器。
4.按照权利要求1所述的一种双腔室多功能泵吸式环境探测器，其特征在于，所述微处理器电连接有显示屏。
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