CN116297279A - 甲醛气体/voc气体浓度检测方法、系统、装置及设备 - Google Patents
甲醛气体/voc气体浓度检测方法、系统、装置及设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116297279A CN116297279A CN202310559226.4A CN202310559226A CN116297279A CN 116297279 A CN116297279 A CN 116297279A CN 202310559226 A CN202310559226 A CN 202310559226A CN 116297279 A CN116297279 A CN 116297279A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- cavity
- ultraviolet radiation
- radiation intensity
- ultraviolet
- 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
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 192
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 28
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 130
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 65
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 46
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 277
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 13
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 11
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 5
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 54
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 4
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 2
- 239000003317 industrial substance Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001555 benzenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/33—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Abstract
本发明公开了一种甲醛气体/VOC气体浓度检测方法、系统、装置及设备，涉及气体浓度检测技术领域，该方法包括控制LED紫外光源组件从腔体的一端向腔体内部发射紫外线；当腔体内未充有采样气体时获取第一紫外线辐射强度；采样气体为含有甲醛气体或者VOC气体的空气；第一紫外线辐射强度是在腔体一端处或者腔体另一端处获取的；当从腔体的一端向腔体内部持续通入采样气体且腔体内部完全被采样气体填充时，获取第二紫外线辐射强度；第二紫外线辐射强度是在腔体另一端处获取的；根据第一紫外线辐射强度、第二紫外线辐射强度以及紫外线辐射强度计算公式，逆推得到所述采样气体中目标气体的浓度。本发明能够低成本检测多种有害气体浓度。
Description
技术领域
本发明涉及气体浓度检测技术领域，特别是涉及一种甲醛气体/VOC气体浓度检测方法、系统、装置及设备。
背景技术
随着社会工业生产的蓬勃发展，各种工业化学品广泛应用于人们生活中；其中，有些工业化学品会释放些有害气体；常见有害气体包括甲醛气体和挥发性有机化合物(volatile organic compounds，简称VOC）气体；VOC气体包括苯系物、有机氯化物等气体。
常见的有害气体检测方法有化学检测方法和光谱方法。化学检测方法是指待检测的有害气体与对应化学材料发生化学反应，并将待检测的有害气体浓度信息转化为相应的其他化学物质、电量或者pH值等，该方法需要配备相应的化学反应材料，并且检测周期长、检测精度和灵敏度较低，也无法将其作为一个结构紧凑的传感器；光谱方法是现阶段最常用的方法，其普遍采集的技术是红外光谱检测技术，该红外光谱检测技术的工作原理为基于不同气体分子的近红外光谱选择吸收特性，利用气体浓度与吸收强度关系（朗伯-比尔定律）鉴别气体组分并确定其浓度。然而这种技术对红外线光源要求较高，导致成本高，且受温度影响较大。光谱方法采用的最新技术为非分散紫外气体分析技术，该非分散紫外气体分析技术所使用的光源通常为氙灯，同样会造成成本高且无法携带的缺陷。
另外，在现有有害气体浓度检测装置中，一个传感器只能检测一种有害气体；若要检测多种有害气体，需要将多个不同传感器集成在一个检测装置里中，存在体积较大无法携带的缺陷。因此，当前缺乏一种成本相对更低且可同时兼顾检测多种有害气体的方法。
发明内容
鉴于此，本发明的目的是提供一种甲醛气体/VOC气体浓度检测方法、系统、装置及设备。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
第一方面，本发明提供了一种甲醛气体/VOC气体浓度检测方法，包括：
控制LED紫外光源组件从腔体的一端向腔体内部发射紫外线；
当腔体内未充有采样气体时，获取第一紫外线辐射强度；所述采样气体为含有目标气体的空气；所述目标气体为甲醛气体或者VOC气体；所述第一紫外线辐射强度是在腔体一端处或者腔体另一端处获取的；
当从腔体的一端向腔体内部持续通入所述采样气体且腔体内部完全被所述采样气体填充时，获取第二紫外线辐射强度；所述第二紫外线辐射强度是在腔体另一端处获取的；
根据第一紫外线辐射强度、第二紫外线辐射强度以及紫外线辐射强度计算公式，逆推得到所述采样气体中目标气体的浓度。
第二方面，本发明提供了一种甲醛气体/VOC气体浓度检测系统，包括：
光源控制模块，用于控制LED紫外光源组件从腔体的一端向腔体内部发射紫外线；
第一紫外线辐射强度获取模块，用于当腔体内未充有采样气体时，获取第一紫外线辐射强度；所述采样气体为含有目标气体的空气；所述目标气体为甲醛气体或者VOC气体；所述第一紫外线辐射强度是在腔体一端处或者腔体另一端处获取的；
第二紫外线辐射强度获取模块，用于当从腔体的一端向腔体内部持续通入所述采样气体且腔体内部完全被所述采样气体填充时，获取第二紫外线辐射强度；所述第二紫外线辐射强度是在腔体另一端处获取的；
目标气体浓度计算模块，用于根据第一紫外线辐射强度、第二紫外线辐射强度以及紫外线辐射强度计算公式，逆推得到所述采样气体中目标气体的浓度。
第三方面，本发明提供了一种甲醛气体/VOC气体浓度检测装置，包括：
腔体，用于容置采样气体；
LED紫外光源组件，用于从腔体的一端向腔体内部发射紫外线；
探测组件，用于获取第一紫外线辐射强度和第二紫外线辐射强度；
微处理器，用于执行第一方面所述的一种甲醛气体/VOC气体浓度检测方法。
第四方面，本发明提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据第一方面所述的甲醛气体/VOC气体浓度检测方法。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明首先控制LED紫外光源组件从腔体的一端向腔体内部发射紫外线，然后根据第一紫外线辐射强度、第二紫外线辐射强度以及紫外线辐射强度计算公式，逆推得到所述采样气体中目标气体的浓度，无需化学药品、无需标准样品以及红外线光源，就能逆推得到目标气体的浓度，即本发明达到了低成本检测多种有害气体浓度的目的。
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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种甲醛气体/VOC气体浓度检测方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的在腔体一端处探测得到的紫外线光谱图；
图3为本发明实施例提供的在腔体另一端处探测得到的紫外线光谱图；
图4为本发明实施例提供的吸收光谱图；
图5为本发明实施例提供的一种甲醛气体/VOC气体浓度检测系统的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种甲醛气体/VOC气体浓度检测装置的结构示意图。
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
基于气体吸收理论可知，紫外光源发出的紫外线经过待测浓度气体后，其被探测得到的辐射强度会发生变化，因此可根据辐射强度变化分析待测气体浓度。且对比于电化学方法、半导体方法等，具有无接触损耗、不受外界空气流动影响、不受其他气体（如氧气和二氧化碳）影响、工作寿命长、响应快等效果。
现有技术中，通常采用紫外氙灯作为紫外光源，采用光谱仪作为探测端以分析接收端光谱。一方面，氙灯作为全光谱紫外光源，对于探测某种气体时需要调整光源波长，而LED紫外光源是一种固定波长的光源，对一些气体（比如甲醛气体、甲苯等）探测时，具有相对较精准的波长，且LED紫外光源相对于氙灯来说更加节能，更加微型，可集成到更小的探测器件中，成本更是大大降低；另一方面，光谱仪作为探测端，其体积大，不具备便携优点。
鉴于此，本发明提供了一种甲醛气体/VOC气体浓度检测方法、系统、装置及设备。
实施例一
如图1所示，本实施例提供的一种甲醛气体/VOC气体浓度检测方法，包括：
步骤100：控制LED紫外光源组件从腔体的一端向腔体内部发射紫外线。
步骤200：当腔体内未充有采样气体时，获取第一紫外线辐射强度；所述采样气体为含有目标气体的空气；所述目标气体为甲醛气体或者VOC气体；所述第一紫外线辐射强度是在腔体一端处或者腔体另一端处获取的。
步骤300：当从腔体的一端向腔体内部持续通入所述采样气体且腔体内部完全被所述采样气体填充时，获取第二紫外线辐射强度；所述第二紫外线辐射强度是在腔体另一端处获取的。
步骤400：根据第一紫外线辐射强度、第二紫外线辐射强度以及紫外线辐射强度计算公式，逆推得到所述采样气体中目标气体的浓度。
作为一种优选的实施方式，所述LED紫外光源组件包括第一LED紫外光源和/或第二LED紫外光源；控制LED紫外光源组件从腔体的一端向腔体内部发射紫外线，具体包括：
当所述采样气体中的目标气体为甲醛气体时，控制所述第一LED紫外光源从腔体的一端向腔体内部发射紫外线。
当所述采样气体中的目标气体为VOC气体时，控制所述第二LED紫外光源从腔体的一端向腔体内部发射紫外线。
作为一种优选的实施方式，当所述目标气体为甲醛气体或者一种VOC气体时，根据第一紫外线辐射强度、第二紫外线辐射强度以及紫外线辐射强度计算公式，逆推得到所述采样气体中目标气体的浓度，具体包括：
（1）根据朗伯-比尔定律，确定紫外线辐射强度计算公式。
（2）根据紫外线辐射强度计算公式，逆推得到第一目标气体浓度计算公式。
（3）根据位于腔体一端处的紫外线辐射强度、位于腔体另一端处的紫外线辐射强度以及第一目标气体浓度计算公式，计算所述采样气体中目标气体的浓度。
所述第一目标气体浓度计算公式为：
其中，N为甲醛气体或者一种VOC气体的浓度，I0为位于腔体一端处的紫外线辐射强度，I为位于腔体另一端处的紫外线辐射强度，l为腔体一端到腔体另一端的距离，
为LED紫外光源波峰所在位置的半波长，/>
为LED紫外光源波峰所在位置的波长，/>
为甲醛气体或者一种VOC气体的吸收函数，/>
为紫外线的波长，/>
为紫外线波长的正态分布密度函数。
作为一种优选的实施方式，当所述目标气体为多种VOC气体时，根据第一紫外线辐射强度、第二紫外线辐射强度以及紫外线辐射强度计算公式，逆推得到所述采样气体中目标气体的浓度，具体包括：
（1）根据朗伯-比尔定律，确定紫外线辐射强度计算公式。
（2）根据紫外线辐射强度计算公式和不同VOC气体所占比例，逆推得到每种VOC气体对应的第二目标气体浓度计算公式。
（3）根据位于腔体一端处的紫外线辐射强度、位于腔体另一端处的紫外线辐射强度以及每种VOC气体对应的第二目标气体浓度计算公式，计算所述采样气体中目标气体的浓度。
实施例二
本实施例以甲醛气体为例，对本发明保护的方法进行说明；其中，该甲醛气体浓度检测方法包括如下步骤。
步骤一：光源从腔体一端向腔体内部发射固定波长的紫外线，并在腔体一端处探测紫外线辐射强度。
本实施例中的光源为第一LED紫外光源，波长为275nm，该光源所发射的紫外线辐射强度为I0，其固定不变，故在腔体一端处探测得到的紫外线辐射强度为
；其中，在腔体一端处探测得到的紫外线光谱如图2。
步骤二：将待检测气体持续通入腔体中，直至腔体内部完全被待检测气体填充为止。
本实施例中的待检测气体为含有甲醛气体的空气，具体为含有甲醛气体但不含有其他VOC气体的干燥空气。由于其他VOC气体在相应波段对甲醛气体会有一定的吸收程度，为排除干扰，待检测气体中仅含有甲醛气体，不含有其他VOC气体。
步骤三：探测端从腔体另一端处接收紫外线，以获取位于腔体另一端处的紫外线辐射强度；其中，在腔体另一端处探测得到的紫外线辐射强度为
，其紫外线光谱如图3。
步骤四：探测端向微处理器输出信号。
步骤五：微处理器处理信号并计算甲醛气体浓度。
对于不同气体，根据朗伯-比尔定律具有如下公式：
其中，
为在腔体一端处的紫外线辐射强度与不同波长的紫外线的关系函数；
为在腔体另一端处的紫外线辐射强度与不同波长的紫外线的关系函数；/>
为不同待检测气体在不同距离不同浓度的情况下对不同波长的紫外线吸收函数；/>
为不同待检测气体对不同波长的紫外线吸收函数；/>
为吸光度，/>
为紫外线的波长，单位为nm；l为光程，即腔体一端到腔体另一端的距离，单位为cm。
本实施例中的待检测气体的吸收光谱如图4，l=15cm；N为待检测气体的浓度，单位为
。
由于在腔体一端处的紫外线辐射强度I0和在腔体另一端处的紫外线辐射强度I，其与波长并不是简单的线性关系，理论上可以根据
、/>
的波峰来计算紫外线辐射强度I0和紫外线辐射强度I，从而计算出待检测气体的浓度。
对
、/>
积分得到：
在本实施例中，通过上述测量得到：
，/>
，/>
为光源波峰所在位置的半波长，即/>
=5nm。/>
为光源波峰所在位置的波长，即/>
=275nm。
由于，
近似接近正态分布，因此：/>
。
其中，
为正态分布密度函数，A为正态分布的系数，且A=I0，由此得出：/>
。
对于距光源一定距离的探测端，其理论上接收到的紫外线辐射强度由如下公式计算得到：
得到：
推导可得到气体浓度计算公式：
在上式计算中，由于
为一条非规律的曲线，并无具体表达式，因此采用矩形法计算/>
的值，且计算得到。/>
。
代入上述相应系数，可得出在
=275nm，紫外线辐射强度为/>
的光源下，测得空气中甲醛气体的浓度为0.332ppm。
实施例三
本实施例以多种VOC气体为例，对本发明保护的方法进行说明；其中，该多种VOC气体浓度检测方法与甲醛气体浓度检测方法相似，不同之处在于，本实施例中的光源为第二LED紫外光源，本实施例中的待检测气体为含有多种VOC气体的空气，本实施例中的微处理器的处理过程与实施例二中微处理器的处理过程不同。
在一些情况下，同一波长的紫外线光谱对应多种不同气体，且均有吸收峰，如波长为265nm的紫外线对应多种VOC气体且均有吸收峰。此时，需要在同一光源下，求得多种VOC气体的浓度总和。所以，当步骤二中待检测气体包含多种不同VOC气体时，假定其浓度分别为N1、N2、N3…Nn，其中n为待检测气体中VOC气体类别的数量，此时有：
推导得：
此时：
由于VOC气体来源通常为装修耗材或涂料等，且民用建筑工程室内用溶剂型涂料和木器用溶剂型腻子按照其规定的最大稀释比例混合后，其成分固定，因此其挥发出的多种不同组成气体的比例通常也固定，根据不同气体所占的比例对气体浓度计算公式进行进一步计算。
一个示例为：VOC气体的组成为苯:2.4%、甲苯:24.6%、二甲苯:33.6%、乙苯:33.6%、苯乙烯:5.8%，即N2=10.25N1，N3=14N1，N4=14N1，N5≈2.42N1，即：
由此可逆推得到
一示例为：由于紫外线辐射强度
和紫外线辐射强度I0均由探测器测得，通过调节LED紫外光源的实际功率（例如通过电路控制电流等方式调节实际功率），多次测量不同紫外线辐射强度I0对应的紫外线辐射强度I，并根据待确定的N1、N2、N3…Nn所对应气体的种类分别确定/>
的值，得到多元一次方程组，分别求出N1、N2、N3…Nn的值，最后求出Ntvoc=N1+N2+N3…+Nn。
例如：当所测的气体仅有两种VOC气体，则n等于2，
两式联立可得到N1和N2的值。
可选方案中，由于腔体内探测环境为在干燥洁净的空气中且光程较短，此时紫外线衰减几乎可以忽略不计，因此，可以直接在不通入待探测气体时，光源发射紫外光、探测端探测得到紫外线辐射强度作为光源的紫外线辐射强度。这两种区别在于，在光源处探测强度准确度与可靠性更高，在探测端探测可以简化探测结构，降低探测设备的成本。
实施例四
为了执行上述实施例一对应的方法，以实现相应的功能和技术效果，下面提供一种甲醛气体/VOC气体浓度检测系统。
如图5所示，本实施例提供的一种甲醛气体/VOC气体浓度检测系统，包括：
光源控制模块501，用于控制LED紫外光源组件从腔体的一端向腔体内部发射紫外线。
第一紫外线辐射强度获取模块502，用于当腔体内未充有采样气体时，获取第一紫外线辐射强度；所述采样气体为含有目标气体的空气；所述目标气体为甲醛气体或者VOC气体；所述第一紫外线辐射强度是在腔体一端处或者腔体另一端处获取的。
第二紫外线辐射强度获取模块503，用于当从腔体的一端向腔体内部持续通入所述采样气体且腔体内部完全被所述采样气体填充时，获取第二紫外线辐射强度；所述第二紫外线辐射强度是在腔体另一端处获取的。
目标气体浓度计算模块504，用于根据第一紫外线辐射强度、第二紫外线辐射强度以及紫外线辐射强度计算公式，逆推得到所述采样气体中目标气体的浓度。
实施例五
为了执行上述实施例一对应的方法，以实现相应的功能和技术效果，下面提供一种甲醛气体/VOC气体浓度检测装置。
如图6所示，本实施例提供的甲醛气体/VOC气体浓度检测装置包括：
腔体1，用于容置采样气体。
LED紫外光源组件2，用于从腔体的一端向腔体内部发射紫外线。
探测组件，用于获取第一紫外线辐射强度和第二紫外线辐射强度；
微处理器，用于执行实施例一所述的一种甲醛气体/VOC气体浓度检测方法。
本实施例中，LED紫外光源组件2中的光源为275nm的UVC-LED。由于UVC紫外线波长较短，具有散射特性，因此在光源处使用一透镜对其变焦聚光，使光源发出的紫外线尽可能接近平行光，从而使光源发出的紫外线平行穿过腔体1，本实施例中的透镜的聚焦角度为30°。
本实施例中，腔体1为管状，且通体全黑，外界的光不会照射入内，内部的紫外线也不会向外泄露。
作为一种优选地实施方式，所述探测组件包括位于腔体一端处的第一紫外线探测器（即靠近光源处）和位于腔体另一端处（即靠近接收端3）的第二紫外线探测器；所述第一紫外线探测器用于获取第一紫外线辐射强度；所述第二紫外线探测器用于获取第二紫外线辐射强度。
进一步地，在第二紫外线探测器附近设置加热场，对第二紫外线探测器附近有机气体加热使其更易被排出腔体，避免其依附在第二紫外线探测器上对影响第二紫外线探测器工作。
作为一种优选地实施方式，光源处无紫外线探测器，直接由接收端3处的紫外线探测器探测光源紫外线强度，即所述探测组件包括位于腔体另一端处的紫外线探测器；所述紫外线探测器用于获取第一紫外线辐射强和第二紫外线辐射强度。
作为一种优选地实施方式，腔体1前后两端设有进气口4和出气口5，进气口4和出气口5分别各自连接一个导气管和风扇，用于将待探测气体（即为采样气体）导入腔体1/导出腔体1。
作为一种优选地实施方式，本实施例中的腔体1为双腔体，当在腔体另一端处探测紫外线辐射强度作为光源强度时，一边通入正常空气或设置成密封真空环境探测光源的紫外线辐射强度，另一边通入待探测气体，可以同时探测两组结果，缩短探测时间；当选择在腔体一端处探测紫外线辐射强度作为光源强度时，一边通入正常空气作为对照组，另一边通入待探测气体，不仅可以同时探测两组实验，还可以排除实验干扰。
作为一种优选地实施方式，可同时设置多个不同波长的紫外线光源，如260nm、310nm等，分别对应探测总挥发性有机化合物的浓度、甲醛气体浓度（甲醛气体在310nm的紫外线下吸收峰更明显，而其他VOC气体吸收较少，因此可排出干扰）等，可在一个腔体内轮流探测，此时可再设置多个腔体，同时启动多个光源并对应多个腔体工作，同时探测不同气体。
作为一种优选地实施方式，在通用型的紫外线探测器中，通常由于光源发出的紫外线辐射强度较弱，因此紫外线探测器接收到的光信号也较弱，可设置放大电路，对紫外线探测器接受到的光信号放大后并转成电信号，再由微处理器计算。
作为一种优选地实施方式，该装置还可包括蓝牙模块等通讯模块，微处理器通过无线通讯将计算出的结果传输给移动终端。
实施例五
本发明实施例提供一种电子设备包括存储器及处理器，该存储器用于存储计算机程序，该处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例一的甲醛气体/VOC气体浓度检测方法。
可选地，上述电子设备可以是服务器。
另外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例一的甲醛气体/VOC气体浓度检测方法。
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。对于实施例公开的系统而言，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。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种甲醛气体/VOC气体浓度检测方法，其特征在于，包括：
控制LED紫外光源组件从腔体的一端向腔体内部发射紫外线；
当腔体内未充有采样气体时，获取第一紫外线辐射强度；所述采样气体为含有目标气体的空气；所述目标气体为甲醛气体或者VOC气体；所述第一紫外线辐射强度是在腔体一端处或者腔体另一端处获取的；
当从腔体的一端向腔体内部持续通入所述采样气体且腔体内部完全被所述采样气体填充时，获取第二紫外线辐射强度；所述第二紫外线辐射强度是在腔体另一端处获取的；
根据第一紫外线辐射强度、第二紫外线辐射强度以及紫外线辐射强度计算公式，逆推得到所述采样气体中目标气体的浓度。
2.根据权利要求1所述的一种甲醛气体/VOC气体浓度检测方法，其特征在于，所述LED紫外光源组件包括第一LED紫外光源和/或第二LED紫外光源；所述控制LED紫外光源组件从腔体的一端向腔体内部发射紫外线，具体包括：
当所述采样气体中的目标气体为甲醛气体时，控制所述第一LED紫外光源从腔体的一端向腔体内部发射紫外线；
当所述采样气体中的目标气体为VOC气体时，控制所述第二LED紫外光源从腔体的一端向腔体内部发射紫外线。
3.根据权利要求1所述的一种甲醛气体/VOC气体浓度检测方法，其特征在于，当所述目标气体为甲醛气体或者一种VOC气体时，根据第一紫外线辐射强度、第二紫外线辐射强度以及紫外线辐射强度计算公式，逆推得到所述采样气体中目标气体的浓度，具体包括：
根据朗伯-比尔定律，确定紫外线辐射强度计算公式；
根据紫外线辐射强度计算公式，逆推得到第一目标气体浓度计算公式；
根据位于腔体一端处的紫外线辐射强度、位于腔体另一端处的紫外线辐射强度以及第一目标气体浓度计算公式，计算所述采样气体中目标气体的浓度。
4.根据权利要求3所述的一种甲醛气体/VOC气体浓度检测方法，其特征在于，所述第一目标气体浓度计算公式为：
其中，N为甲醛气体或者一种VOC气体的浓度，I0为位于腔体一端处的紫外线辐射强度，I为位于腔体另一端处的紫外线辐射强度，l为腔体一端到腔体另一端的距离，
为LED紫外光源波峰所在位置的半波长，/>
为LED紫外光源波峰所在位置的波长，/>
为甲醛气体或者一种VOC气体的吸收函数，/>
为紫外线的波长，/>
为紫外线波长的正态分布密度函数。
5.根据权利要求1所述的一种甲醛气体/VOC气体浓度检测方法，其特征在于，当所述目标气体为多种VOC气体时，根据第一紫外线辐射强度、第二紫外线辐射强度以及紫外线辐射强度计算公式，逆推得到所述采样气体中目标气体的浓度，具体包括：
根据朗伯-比尔定律，确定紫外线辐射强度计算公式；
根据紫外线辐射强度计算公式和不同VOC气体所占比例，逆推得到每种VOC气体对应的第二目标气体浓度计算公式；
根据位于腔体一端处的紫外线辐射强度、位于腔体另一端处的紫外线辐射强度以及每种VOC气体对应的第二目标气体浓度计算公式，计算所述采样气体中目标气体的浓度。
6.一种甲醛气体/VOC气体浓度检测系统，其特征在于，包括：
光源控制模块，用于控制LED紫外光源组件从腔体的一端向腔体内部发射紫外线；
第一紫外线辐射强度获取模块，用于当腔体内未充有采样气体时，获取第一紫外线辐射强度；所述采样气体为含有目标气体的空气；所述目标气体为甲醛气体或者VOC气体；所述第一紫外线辐射强度是在腔体一端处或者腔体另一端处获取的；
第二紫外线辐射强度获取模块，用于当从腔体的一端向腔体内部持续通入所述采样气体且腔体内部完全被所述采样气体填充时，获取第二紫外线辐射强度；所述第二紫外线辐射强度是在腔体另一端处获取的；
目标气体浓度计算模块，用于根据第一紫外线辐射强度、第二紫外线辐射强度以及紫外线辐射强度计算公式，逆推得到所述采样气体中目标气体的浓度。
7.一种甲醛气体/VOC气体浓度检测装置，其特征在于，包括：
腔体，用于容置采样气体；
LED紫外光源组件，用于从腔体的一端向腔体内部发射紫外线；
探测组件，用于获取第一紫外线辐射强度和第二紫外线辐射强度；
微处理器，用于执行权利要求1至5中任一项所述的一种甲醛气体/VOC气体浓度检测方法。
8.根据权利要求7所述的一种甲醛气体/VOC气体浓度检测装置，其特征在于，所述探测组件包括位于腔体一端处的第一紫外线探测器和位于腔体另一端处的第二紫外线探测器；
所述第一紫外线探测器用于获取第一紫外线辐射强度；
所述第二紫外线探测器用于获取第二紫外线辐射强度。
9.根据权利要求7所述的一种甲醛气体/VOC气体浓度检测装置，其特征在于，所述探测组件包括位于腔体另一端处的紫外线探测器；
所述紫外线探测器用于获取第一紫外线辐射强和第二紫外线辐射强度。
10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据权利要求1至5中任一项所述的一种甲醛气体/VOC气体浓度检测方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310559226.4A CN116297279B (zh) | 2023-05-18 | 2023-05-18 | 甲醛气体/voc气体浓度检测方法、系统、装置及设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310559226.4A CN116297279B (zh) | 2023-05-18 | 2023-05-18 | 甲醛气体/voc气体浓度检测方法、系统、装置及设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116297279A true CN116297279A (zh) | 2023-06-23 |
| CN116297279B CN116297279B (zh) | 2023-12-19 |
Family
ID=86787321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310559226.4A Active CN116297279B (zh) | 2023-05-18 | 2023-05-18 | 甲醛气体/voc气体浓度检测方法、系统、装置及设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116297279B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117388201A (zh) * | 2023-12-08 | 2024-01-12 | 至芯半导体(杭州)有限公司 | 一种气体浓度检测方法及系统 |
Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4810654A (en) * | 1985-11-09 | 1989-03-07 | Agency Of Industrial Science & Technology | Method for the concentration determination of silane gas in a gaseous mixture |
| JPH0843302A (ja) * | 1994-07-30 | 1996-02-16 | Horiba Ltd | 紫外線分析計 |
| JPH08313438A (ja) * | 1995-05-20 | 1996-11-29 | Horiba Ltd | 流体変調式紫外線ガス分析計 |
| CN101650318A (zh) * | 2009-09-10 | 2010-02-17 | 三峡大学 | 电杆地下基础埋深段内表面裂纹缺陷无损检测装置和方法 |
| CN102439423A (zh) * | 2009-03-11 | 2012-05-02 | 杰洛米·蒂埃博 | 用于连续原位监测单质汞蒸气的装置及其使用方法 |
| CN102809534A (zh) * | 2012-08-06 | 2012-12-05 | 北京雪迪龙科技股份有限公司 | 一种气体浓度检测仪及其气体吸收室 |
| CN103105360A (zh) * | 2011-11-11 | 2013-05-15 | 福建新大陆环保科技有限公司 | 一种可测微量浓度的臭氧浓度仪 |
| JP2013096794A (ja) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Dkk Toa Corp | 紫外線分析計 |
| JP2014035311A (ja) * | 2012-08-10 | 2014-02-24 | Shimadzu Corp | ガス濃度測定装置 |
| KR20150027421A (ko) * | 2013-09-03 | 2015-03-12 | (주)트루아이즈 | 열 및 가스 농도 분포 영상장치 및 그 방법 |
| CN106574896A (zh) * | 2014-08-21 | 2017-04-19 | 夏普株式会社 | 气体混合物的组分的浓度的测量装置和测量方法 |
| DE102016108267A1 (de) * | 2016-05-04 | 2017-11-09 | Wi.Tec-Sensorik GmbH | Vorrichtung und Verfahren zum Ermitteln einer Konzentration von wenigstens einer Gaskomponente eines Gasgemischs |
| CN109416320A (zh) * | 2016-05-09 | 2019-03-01 | 英弗勒索利得有限责任公司 | 用于感测不同气体和气体浓度的测量装置和方法 |
| CN110632013A (zh) * | 2019-09-30 | 2019-12-31 | 南京云创大数据科技股份有限公司 | 一种气体光谱分析仪 |
| CN110849838A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-02-28 | 西安交通大学 | 基于硅基集成空芯光波导的多组分气体检测方法及装置 |
| CN113049514A (zh) * | 2019-12-27 | 2021-06-29 | 苏州五蕴明泰科技有限公司 | 用于展示信息的方法、装置、电子设备和计算机可读介质 |
| CN113466160A (zh) * | 2021-06-01 | 2021-10-01 | 武汉天虹环保产业股份有限公司 | 一种基于差分法的臭氧及voc含量检测系统及方法 |
| CN115730176A (zh) * | 2022-09-07 | 2023-03-03 | 安徽大学 | 一种紫外高光谱大气臭氧垂直柱浓度反演方法 |
-
2023
- 2023-05-18 CN CN202310559226.4A patent/CN116297279B/zh active Active
Patent Citations (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4810654A (en) * | 1985-11-09 | 1989-03-07 | Agency Of Industrial Science & Technology | Method for the concentration determination of silane gas in a gaseous mixture |
| JPH0843302A (ja) * | 1994-07-30 | 1996-02-16 | Horiba Ltd | 紫外線分析計 |
| JPH08313438A (ja) * | 1995-05-20 | 1996-11-29 | Horiba Ltd | 流体変調式紫外線ガス分析計 |
| CN102439423A (zh) * | 2009-03-11 | 2012-05-02 | 杰洛米·蒂埃博 | 用于连续原位监测单质汞蒸气的装置及其使用方法 |
| CN101650318A (zh) * | 2009-09-10 | 2010-02-17 | 三峡大学 | 电杆地下基础埋深段内表面裂纹缺陷无损检测装置和方法 |
| JP2013096794A (ja) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Dkk Toa Corp | 紫外線分析計 |
| CN103105360A (zh) * | 2011-11-11 | 2013-05-15 | 福建新大陆环保科技有限公司 | 一种可测微量浓度的臭氧浓度仪 |
| CN102809534A (zh) * | 2012-08-06 | 2012-12-05 | 北京雪迪龙科技股份有限公司 | 一种气体浓度检测仪及其气体吸收室 |
| JP2014035311A (ja) * | 2012-08-10 | 2014-02-24 | Shimadzu Corp | ガス濃度測定装置 |
| KR20150027421A (ko) * | 2013-09-03 | 2015-03-12 | (주)트루아이즈 | 열 및 가스 농도 분포 영상장치 및 그 방법 |
| CN106574896A (zh) * | 2014-08-21 | 2017-04-19 | 夏普株式会社 | 气体混合物的组分的浓度的测量装置和测量方法 |
| DE102016108267A1 (de) * | 2016-05-04 | 2017-11-09 | Wi.Tec-Sensorik GmbH | Vorrichtung und Verfahren zum Ermitteln einer Konzentration von wenigstens einer Gaskomponente eines Gasgemischs |
| CN109416320A (zh) * | 2016-05-09 | 2019-03-01 | 英弗勒索利得有限责任公司 | 用于感测不同气体和气体浓度的测量装置和方法 |
| CN110632013A (zh) * | 2019-09-30 | 2019-12-31 | 南京云创大数据科技股份有限公司 | 一种气体光谱分析仪 |
| CN110849838A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-02-28 | 西安交通大学 | 基于硅基集成空芯光波导的多组分气体检测方法及装置 |
| CN113049514A (zh) * | 2019-12-27 | 2021-06-29 | 苏州五蕴明泰科技有限公司 | 用于展示信息的方法、装置、电子设备和计算机可读介质 |
| CN113466160A (zh) * | 2021-06-01 | 2021-10-01 | 武汉天虹环保产业股份有限公司 | 一种基于差分法的臭氧及voc含量检测系统及方法 |
| WO2022252292A1 (zh) * | 2021-06-01 | 2022-12-08 | 武汉天虹环保产业股份有限公司 | 一种基于差分法的臭氧及voc含量检测系统及方法 |
| CN115730176A (zh) * | 2022-09-07 | 2023-03-03 | 安徽大学 | 一种紫外高光谱大气臭氧垂直柱浓度反演方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 中国科学技术协会主编: "2016-2017材料腐蚀学科发展报告", 南京：江苏凤凰科学技术出版社, pages: 133 - 110 * |
| 郭旭;: "吸收光谱式双波段四探测器检测可燃性气体浓度研究", 科技风, no. 18, pages 194 - 195 * |
| 马志飞;张亚;李波;高婷婷;: "基于TDLAS技术的酒精气体浓度检测方法研究", 山西电子技术, no. 01, pages 133 - 110 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117388201A (zh) * | 2023-12-08 | 2024-01-12 | 至芯半导体(杭州)有限公司 | 一种气体浓度检测方法及系统 |
| CN117388201B (zh) * | 2023-12-08 | 2024-03-08 | 至芯半导体(杭州)有限公司 | 一种气体浓度检测方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116297279B (zh) | 2023-12-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Duan et al. | Development of an incoherent broadband cavity-enhanced absorption spectrometer for in situ measurements of HONO and NO 2 | |
| US5604298A (en) | Gas measurement system | |
| CN116297279B (zh) | 甲醛气体/voc气体浓度检测方法、系统、装置及设备 | |
| CN107044958B (zh) | 一种基于紫外宽带二级吸收光谱的氧气浓度测量系统的氧气浓度测量方法 | |
| EP1710563B1 (en) | Method of measuring the concentration of nitrogen oxide and nitrogen oxide analyzer | |
| US8846407B2 (en) | Chemical explosive detector | |
| CN102288574A (zh) | 多组分油烟浓度定量分析装置及其分析方法 | |
| JP2000241313A (ja) | ガス分光分析装置 | |
| CN109752344B (zh) | 一种便携式非甲烷总烃浓度检测仪及检测方法 | |
| de Hoyos-Vazquez et al. | Development of a novel non-dispersive infrared multi sensor for measurement of gases in sediments | |
| Hollowell | Current instrumentation for continuous monitoring for SO2 | |
| CN111077099A (zh) | 一种基于红外吸收光谱的甲醛浓度检测方法及装置 | |
| CN114235701B (zh) | 一种实时自校准痕量气体浓度的检测装置 | |
| CN210690399U (zh) | 一种非分光型红外气体传感器及其气室结构 | |
| CN208297349U (zh) | 高检测精度的汞检测仪 | |
| Ashraf et al. | Evaluation of a CO 2 sensitive thermopile with an integrated multilayered infrared absorber by using a long path length NDIR platform | |
| KR20150145291A (ko) | 흡광광도법을 이용한 시료의 ｐＨ와 농도 측정 방법 및 장치 | |
| CN212932390U (zh) | 一种紫外荧光分析仪气室 | |
| US20020145736A1 (en) | Method and device for analysing a gas likely to contain particles or suspended aerosols. | |
| CN114778475A (zh) | 一种可变光程ndir宽量程气体检测方法和系统 | |
| CN117388201B (zh) | 一种气体浓度检测方法及系统 | |
| CN217542865U (zh) | 一种高灵敏度的气体测量装置 | |
| Shimazaki et al. | A portable colorimeter using light‐emitting diodes and photodiodes with fast‐Fourier‐transformation signal processing | |
| CN220399282U (zh) | 一种气体传感器 | |
| TWI796829B (zh) | 氣體檢測系統及其檢測方法 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |