CN118067918A - 一种高通量多路voc检测装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高通量多路VOC检测装置及其方法，包括VOC检测瓶、M路VOC传感器、M路激励电路、M路波形变换电路、高通量复用模块、高通量快速检测模块、终端；M路VOC传感器用于检测VOC检测瓶M种不同的VOC气体；激励电路将VOC传感器的电信号进行激励产生正弦波信号；波形变换电路对输入的正弦波信号进行变换产生多脉冲信号；高通量复用模块将单位时间划分成M个时间片，控制多脉冲信号在不同的时间片内进行传输，输出复用信号；高通量快速检测模块按时间片对复用信号进行上升沿计数，得到复用信号的上升沿数值；所述终端将上升沿数值转换为频率数值。本发明可同时检测M种类型的VOC气体，可根据需要检测种类的多少随意扩展电路，且节省电路资源，也提高测量速度。
Description
技术领域
本发明涉及挥发性有机化合物检测技术领域，更具体的，涉及一种高通量多路VOC检测装置及其方法。
背景技术
VOC是挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds)的缩写，是指在常温下易挥发的有机分子，如苯、甲醛、乙酸乙酯等。VOC是许多化学反应和污染源的主要组成部分之一，对环境和人类健康都会造成污染，对VOC进行检测也是至关重要的；此外，化学反应可能产生多种VOC，因此需要多路传感器进行检测。
在现有的检测中，检测VOC气体的装置主要有工业废气挥发性气体(VOCs)在线监测系统，其检测VOC原理为光离子化检测法；大气VOCs吸附浓缩在线监测系统，其检测VOC原理为气相色谱-火焰离子化检测法。
但现有的检测方法普遍存在以下缺点：检测种类比较单一；仅支持少数有限种类的VOC气体测量，检测结果无法很好地表征VOC气体；对主控芯片要求较高，所需电路资源较多，不利于扩展；测量速度较慢。
因此，如何实现高通量测量，同时提高测量速度、节省电路资源是本领域的重要技术课题之一。
发明内容
本发明为了解决实现高通量测量，同时提高测量速度、节省电路资源，提供了一种高通量多路VOC检测装置及其方法。
为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：
一种高通量多路VOC检测装置，包括：VOC检测瓶、M路VOC传感器、M路激励电路、M路波形变换电路、高通量复用模块、高通量快速检测模块、终端；其中M为大于0的正整数；
所述M路VOC传感器设置在VOC检测瓶中，用于检测M种不同的VOC气体；
所述VOC传感器的输出端与激励电路的输入端电性连接；所述激励电路将VOC传感器的电信号进行激励产生正弦波信号；
所述激励电路的输出端与所述波形变换电路的输入端电性连接；所述波形变换电路对输入的正弦波信号进行变换产生多脉冲信号；
所述M路波形变换电路的输出端均与高通量复用模块的输入端电性连接；所述高通量复用模块将单位时间划分成M个时间片，控制M路波形变换电路输出的多脉冲信号在不同的时间片内进行传输，并输出复用信号；
所述高通量复用模块的输出端与高通量快速检测模块的输入端电性连接，所述高通量快速检测模块按时间片对高通量复用模块输出的复用信号进行上升沿计数，得到复用信号的上升沿数值；
所述终端与高通量快速检测模块的输出端电性连接，将复用信号的上升沿数值转换为频率数值。
优选地，所述装置还包括电磁阀；
通过控制电磁阀的通断，将待检测的VOC气体或氮气注入所述VOC检测瓶。
优选地，所述VOC传感器包括石英晶体微天平传感器。
优选地，所述激励电路第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一三极管、第二三极管；
所述第一电容的一端分别与VOC传感器的一端、第二电容的一端电性连接；
所述第一电容的另一端与第一三极管的基极电性连接；
所述第二电容的一端用于与VOC传感器的一端电性连接；
所述第二电容的另一端用于与VOC传感器的另一端电性连接，且接地；
所述第一电阻的一端与第一三极管的基极电性连接；所述第一电阻的另一端接地；
所述第二电阻的一端与第一三极管的基极电性连接；所述第二电阻的另一端分别与第一三极管的集电极、第二三极管的集电极、第五电容的一端电性连接，且接电源VCC；
所述第五电容的另一端接地；
所述第三电容的一端与第一三极管的基极电性连接，所述第三电容的另一端分别与第四电容的一端、第一三极管的发射极、第五电阻的一端电性连接；
所述第四电容的另一端、第五电阻的另一端均接地；
所述第一三极管的发射极通过第三电阻与第二三极管的基极电性连接；
所述第二三极管的集电极与电源VCC电性连接；
所述第二三极管的发射极输出正弦波信号，并与第四电阻的一端电性连接；
所述第四电阻的另一端接地。
优选地，所述高通量复用模块包括第一状态机、计数器、多路选择器；
控制复位信号、时钟信号分别输入给所述第一状态机、计数器、多路选择器；
所述计数器输出的使能信号分别输入给第一状态机、高通量快速检测模块；
所述计数器输出的多路选择信号分别输入给多路选择器、高通量快速检测模块；
所述第一状态机输出的状态信号输入给多路选择器；
所述多路选择器接收M路波形变换电路输入的多脉冲信号，并在不同时间片内选择不同路的多脉冲信号输出，形成复用信号。
进一步地，所述第一状态机包括初始化状态、就绪状态、传输状态、多路选择状态；
当装置上电或复位信号RST＝0时，所述第一状态机为初始化状态；
当复位信号RST＝1时，所述第一状态机转换为就绪状态；
当时钟信号CLK改变时，所述第一状态机为多路选择状态；
当多路选择信号Sel＝1时，所述第一状态机转换为传输状态。
再进一步地，所述高通量复用模块的工作过程包括：
上电后，所述计数器将1秒钟划分为n个时间片，所述第一状态机转换为就绪状态，多路选择信号Sel为0；
当使能信号En＝1时，所述第一状态机进入多路选择状态，计数器计数值加1，多路选择信号Sel加1；
当多路选择器根据多路选择信号Sel选择对应的多脉冲信号输入到所述多路选择器进行传输，所述第一状态机转换为传输状态，所述多路选择器输出复用信号；
当传输完成后，若使能信号En＝1，所述第一状态机转换为多路选择状态；若使能信号En＝0，所述第一状态机转换为就绪状态。
再进一步地，所述高通量快速检测模块包括寄存器、第二状态机；
控制复位信号、时钟信号分别输入给所述寄存器、第二状态机；
所述寄存器、第二状态机接收所述计数器输出的多路选择信号；
所述第二状态机接收所述计数器输出的使能信号；
所述第二状态机接收多路选择器传输的复用信号；
所述第二状态机对复用信号进行解复用，检测复用信号的上升沿数值，并将上升沿数值寄存到寄存器中；
当传输完成后，所述第二状态机输出检测完成信号给所述终端，同时寄存器输出上升沿数值信号给所述终端；所述终端将上升沿数值转换为频率数值。
再进一步地，所述第二状态机包括：初始化状态、就绪状态、上升沿检测状态、数据输出状态；
当装置上电或复位信号Rst＝0时，所述第二状态机为初始化状态；
当复位信号Rst＝1时，所述第二状态机为就绪状态；
当使能信号En＝1时，所述状态机转换为上升沿检测状态；
当多路选择信号Sel＝0时，所述第二状态机转换为数据输出状态。
一种高通量多路VOC检测方法，基于所述的高通量多路VOC检测装置，所述方法包括以下步骤：
将待检测的VOC气体注入所述VOC检测瓶；
控制所述高通量多路VOC检测装置上电；
所述VOC检测瓶中的M路VOC传感器对待检测的VOC气体进行检测产生电信号；
每路所述激励电路将电信号进行激励产生正弦波信号；
每路所述波形变换电路对输入的正弦波信号进行波形变换，产生多脉冲信号；
所述高通量复用模块将单位时间划分成M个时间片，控制M路波形变换电路输出的多脉冲信号在不同的时间片内进行传输，并输出复用信号；
所述高通量快速检测模块按时间片对高通量复用模块输出的复用信号进行上升沿计数，得到上升沿数值；
当完成复用信号传输之后，所述终端将上升沿数值转换为频率数值，完成VOC气体种类检测。
本发明的有益效果如下：
本发明支持同时检测M种类型的VOC气体，可以根据需要检测种类的多少随意扩展电路，由于每个VOC传感器对应一路检测瓶激励电路、一路波形变换电路，因此只需增加或减少相应的VOC传感器、激励电路、波形变换电路即可。本发明利用模拟电路节省电路资源，通过计算复用信号的上升沿，再将上升沿数值转换为频率数值，实现检测VOC气体种类，也提高测量速度。
附图说明
图1为本发明提供的一种高通量多路VOC检测装置的电路框图。
图2为本发明激励电路的具体电路连接示意图。
图3为本发明高通量复用模块的具体电路连接示意图。
图4为本发明高通量快速检测模块的具体电路连接示意图。
图5为本发明提供的一种高通量多路VOC检测装置检测不同VOC频率变化趋势图。
图6为本发明提供的一种高通量多路VOC检测装置涂敷不同材料传感器检测多种VOC的频率变化图。
具体实施方式
以下将参照附图和优选实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
在本实施例中，涉及到的石英晶体微天平传感器(QCM)是一种高灵敏度质量传感器，根据石英晶片的压电效应，当把石英晶片接入到振荡电路中时，石英晶体会产生谐振，石英晶体微天平传感器将石英晶振电极表面质量变化转化为石英晶体振荡电路输出电信号的频率变化，在石英晶片表面涂覆一些气体敏感材料，该气体敏感材料对特定的气体分子有识别作用，引起石英晶片表面质量变化，进而引起振荡频率变化，振荡频率的变化值与晶片表面质量变化呈正比关系，再由频率与质量呈线性关系的Sauerbrey方程，便可实现对特定目标分子的检测，检测精度最高可达纳克级。
实施例1
如图1所示，一种高通量多路VOC检测装置，包括：VOC检测瓶、M路VOC传感器、M路激励电路、M路波形变换电路、高通量复用模块、高通量快速检测模块、终端；其中M为大于0的正整数；
所述M路VOC传感器设置在VOC检测瓶中，用于检测M种不同的VOC气体；
所述VOC传感器的输出端与激励电路的输入端电性连接；所述激励电路将VOC传感器输入的信号进行激励产生正弦波信号；
所述激励电路的输出端与所述波形变换电路的输入端电性连接；所述波形变换电路对输入的正弦波信号进行变换产生多脉冲信号；
所述M路波形变换电路的输出端均与高通量复用模块的输入端电性连接；所述高通量复用模块将单位时间划分成M个时间片，控制M路波形变换电路输出的多脉冲信号在不同的时间片内进行传输，并输出复用信号；
所述高通量复用模块的输出端与高通量快速检测模块的输入端电性连接，所述高通量快速检测模块按时间片对高通量复用模块输出的复用信号进行上升沿计数，得到复用信号的上升沿数值；
所述终端与高通量快速检测模块的输出端电性连接，将复用信号的上升沿数值转换为频率数值。
在实际应用中，在不同的VOC传感器上涂覆相应的材料用于检测VOC气体，因此M路VOC传感器可以涂覆M种材料，用于检测M种类型的VOC气体。本发明支持同时检测M种类型的VOC气体，可以根据需要检测种类的多少随意扩展电路，由于每个VOC传感器对应一路检测瓶激励电路、一路波形变换电路，因此只需增加或减少相应的VOC传感器、激励电路、波形变换电路即可。本发明利用模拟电路节省电路资源，通过计算复用信号的上升沿，再将上升沿数值转换为频率数值，实现检测VOC气体种类，也提高测量速度。
在一个具体的实施例中，为了能方便控制注入的待检测的VOC气体，可以通过电子开关，通过控制电子开关的通断，从而控制待检测的VOC气体的是否需要注入VOC检测瓶。在本实施例中，所述装置还包括电磁阀；
通过控制电磁阀的通断，将待检测的VOC气体或氮气注入所述VOC检测瓶。
本实施例中，在检测待检测的VOC气体之前，可以先注入氮气排空VOC检测瓶的空气，所述氮气为惰性气体不易发挥，也不会影响VOC气体的检测。在排空VOC检测瓶的空气之后，在控制电磁阀注入待检测的VOC气体。
在一个具体的实施例中，所述VOC传感器包括石英晶体微天平传感器。当然VOC传感器也可以采用其他的传感器，如电化学气体传感器(如电阻、电流、阻抗、电位等)、光学类传感器(包括光谱吸收型、荧光法、可视化法等)。
在本实施例中，所述石英晶体微天平传感器(QCM,Quartz CrystalMicrobalance)是一种以AT切型石英晶片为核心，具有极高的分辨率和灵敏度的谐振式质量传感器。AT切型石英晶片的电极表面吸附质量的变化与其谐振频率变化呈正比例关系，因此其振荡频率的变化能够反映出晶体电极表面所吸附的质量变化。通过Sauerbrey方程，吸附在晶石英晶体微天平传感器上的物质质量可以和频率的改变建立以下关系：
其中，f0是指石英晶片固有的振荡频率，A和m是电极的有效工作面积和质量，ρq和μq是石英晶体的密度和剪切模量，Δm是石英晶片上的质量改变量。
由于石英晶片的固有振荡频率、工作面积和质量等都是已知数，所以上述公式可以简写为：
Δf＝-c×Δm
C是与石英晶片有关的常数。由此公式可以直观地看出频率的降低和质量的改变是正比关系。
实施例2
基于实施例1所述的高通量多路VOC检测装置，如图2所示，本实施例所述激励电路采用电容三点式石英晶体振荡电路，所述激励电路第一电容Cb、第二电容C4、第三电容C1、第四电容C2、第五电容C3、第一电阻Rb1、第二电阻Rb2、第三电阻R1、第四电阻R2、第五电阻Re、第一三极管Q1、第二三极管Q2；
所述第一电容Cb的一端分别与VOC传感器的一端、第二电容C4的一端电性连接；
所述第一电容Cb的另一端与第一三极管Q1的基极电性连接；
所述第二电容C4的一端用于与VOC传感器的一端电性连接；
所述第二电容C4的另一端用于与VOC传感器的另一端电性连接，且接地；
所述第一电阻Rb1的一端与第一三极管Q1的基极电性连接；所述第一电阻Rb1的另一端接地；
所述第二电阻Rb2的一端与第一三极管Q1的基极电性连接；所述第二电阻Rb2的另一端分别与第一三极管Q1的集电极、第二三极管Q2的集电极、第五电容C3的一端电性连接，且接电源VCC；
所述第五电容C3的另一端接地；
所述第三电容C1的一端与第一三极管Q1的基极电性连接，所述第三电容C1的另一端分别与第四电容C2的一端、第一三极管Q1的发射极、第五电阻Re的一端电性连接；
所述第四电容C2的另一端、第五电阻Re的另一端均接地；
所述第一三极管Q1的发射极通过第三电阻R1与第二三极管Q2的基极电性连接；
所述第二三极管Q2的集电极与电源VCC电性连接；
所述第二三极管Q2的发射极输出正弦波信号，并与第四电阻R2的一端电性连接；
所述第四电阻R2的另一端接地。
如图2所示，所述石英晶体微天平传感器(QCM)对VOC气体进行检测产生电信号，电信号在电容三点式振荡电路作用下产生正弦波信号。所述正弦波信号的频率变化△f与石英晶体微天平传感器上方附着的VOC气体浓度呈正比关系，即VOC气体浓度越大，正弦波频率值变化越大；VOC气体浓度越小，正弦波频率值变化越小。
在本实施例中，所述波形变换电路可以采用现有的电路，本实施例就不在此展开详细说明。
在一个具体的实施例中，如图3所示，所述高通量复用模块包括第一状态机、计数器、多路选择器；
控制复位信号、时钟信号分别输入给所述第一状态机、计数器、多路选择器；
所述计数器输出的使能信号分别输入给第一状态机、高通量快速检测模块；
所述计数器输出的多路选择信号分别输入给多路选择器、高通量快速检测模块；
所述第一状态机输出的状态信号输入给多路选择器；
所述多路选择器接收M路波形变换电路输入的多脉冲信号，并在不同时间片内选择不同路的多脉冲信号输出，形成复用信号。
在本实施例中，所述计数器的输出端与多路选择器的选择输入端相连接，计数器用于对时间进行计数，当某路多脉冲信号在一个时间片传输完成时，计数器加1，控制多路选择器传输下一路多脉冲信号；第一状态机的作用是控制状态机、多路选择器所处的状态，多路选择器则为选择第n路多脉冲信号进行传输。
在本实施例中，所述第一状态机包括初始化状态、就绪状态、传输状态、多路选择状态；
当装置上电或复位信号RST＝0时，所述第一状态机为初始化状态；
当复位信号RST＝1时，所述第一状态机转换为就绪状态；
当时钟信号CLK改变时，所述第一状态机为多路选择状态；
当多路选择信号Sel＝1时，所述第一状态机转换为传输状态。
在本实施例中，所述高通量复用模块的工作过程包括：
上电后，所述计数器将1秒钟划分为n个时间片，所述第一状态机转换为就绪状态，多路选择信号Sel为0；
当使能信号En＝1时，所述第一状态机进入多路选择状态，计数器计数值加1，多路选择信号Sel加1；
当多路选择器根据多路选择信号Sel选择对应的多脉冲信号输入到所述多路选择器进行传输，所述第一状态机转换为传输状态，所述多路选择器输出复用信号；
当传输完成后，若使能信号En＝1，所述第一状态机转换为多路选择状态；若使能信号En＝0，所述第一状态机转换为就绪状态。
在一个具体的实施例中，如图4所示，所述高通量快速检测模块包括寄存器、第二状态机；
控制复位信号、时钟信号分别输入给所述寄存器、第二状态机；
所述寄存器、第二状态机接收所述计数器输出的多路选择信号；
所述第二状态机接收所述计数器输出的使能信号；
所述第二状态机接收多路选择器传输的复用信号；
所述第二状态机对复用信号进行解复用，检测复用信号的上升沿数值，并将上升沿数值寄存到寄存器中；
当传输完成后，所述第二状态机输出检测完成信号给所述终端，同时寄存器输出上升沿数值信号给所述终端；所述终端将上升沿数值转换为频率数值。
在本实施例中，所述寄存器的作用是暂存上升沿数值，所述第二状态机的作用是控制第二状态机的工作状态。
在一个具体的实施例中，所述第二状态机包括：初始化状态、就绪状态、上升沿检测状态、数据输出状态；
当装置上电或复位信号Rst＝0时，所述第二状态机为初始化状态；
当复位信号Rst＝1时，所述第二状态机为就绪状态；
当使能信号En＝1时，所述状态机转换为上升沿检测状态；
当多路选择信号Sel＝0时，所述第二状态机转换为数据输出状态。
本实施例中，所述高通量快速检测模块的工作过程如下：
上电后，所述第二状态机转换为就绪状态；
当使能信号En＝1时，所述第二状态机转换为上升沿检测状态，按多路选择信号Sel对复用信号Wave_mult进行解复用，检测复用信号的上升沿数值，并存入寄存器中；
当检测完成后，若使能信号En＝0，则所述第二状态机转换为数据输出状态，上升沿数值信号Rs_num传输寄存器中的数值，当传输完成后，检测完成信号Mea_done输出一个时间周期的高电平；若使能信号En＝1，则所述第二状态机转换为上升沿检测状态。
在本实施例中，所述高通量复用模块将传输多路多脉冲信号的时间划分成M个时间片，每路所述多脉冲信号分别在每个时间片进行传输，实现时分复用。
假设VOC传感器的路数为M路，传输时间为N秒；将N秒划分为M个时间片，在每个时间片内分别传输第m路的多脉冲信号。
若所述VOC传感器为100路，传输时间为1秒，则将传输时间划分为100个时间片，在第1个时间片内传输第1路多脉冲信号，在第2个时间片内传输第2路多脉冲信号，以此类推。
所述高通量快速检测模块按时间片对多路的多脉冲信号进行上升沿计数，得到上升沿数值，最后通过终端将上升沿数值转换为频率值，完成VOC气体种类检测，所述频率值也就是VOC气体种类数量。
实施例3
基于实施例1或实施例2所述的高通量多路VOC检测装置，本实施例还提供了一种高通量多路VOC检测方法，所述方法包括以下步骤：
将待检测的VOC气体注入所述VOC检测瓶；
控制所述高通量多路VOC检测装置上电；
所述VOC检测瓶中的M路VOC传感器对待检测的VOC气体进行检测产生电信号；
每路所述激励电路将电信号进行激励产生正弦波信号；
每路所述波形变换电路对输入的正弦波信号进行波形变换，产生多脉冲信号；
所述高通量复用模块将单位时间划分成M个时间片，控制M路波形变换电路输出的多脉冲信号在不同的时间片内进行传输，并输出复用信号；
所述高通量快速检测模块按时间片对高通量复用模块输出的复用信号进行上升沿计数，得到上升沿数值；
当完成复用信号传输之后，所述终端将上升沿数值转换为频率数值，完成VOC气体种类检测。
在一个优选的实施例中，假设：M＝100，高通量多路VOC检测装置工作的总时间为20秒，传输时间为1秒，高通量多路VOC检测装置上电后，本发明通过高通量多路VOC检测装置实现的检测方法过程包括：
D1：先控制电磁阀选通注入氮气30秒，排空VOC检测瓶中的空气；
D2：控制电磁阀停止注入氮气，静止60秒；
D3：控制电磁阀选通持续注入VOC气体30秒，同时控制高通量多路VOC检测装置上电；当然本实施例也可以在注入VOC气体之前，控制高通量多路VOC检测装置上电；
D4：控制电磁阀停止注入VOC气体，静止60秒；
D5：在激励电路及波形变换电路的驱动下，QCM传感器产生100路稳定的多脉冲信号Wave[0…100]，此多脉冲信号输出至高通量复用模块中的多路选择器的输入端Wave_in[0…100]；将1秒划分为100个时间片，将使能信号En置为1，并且按Sel信号采用时分复用方式，从多路选择器的输出端Wave_mult_out传输复用信号，每传输1路多脉冲信号，Sel加1，同时传输多路选择信号Sel给高通量快速检测模块。
D6：所述第二状态机检测到En信号为1时，第二状态机接收复用信号，并按接收到的多路选择信号Sel划分成时间片进行解复用，在每个时间片对上升沿计数，得到上升沿数值；
D7：若Sel＝100，则清零，同时En信号置为0。
D8：重复D5-D7，直至达到检测时间。
D9：将上升沿数值传输至终端进行转换，得到频率值，由此得到检测结果，如图5所示。
在本实施例中，当VOC传感器吸附VOC气体时，频率会下降，以下降的最低点(即频率的最小值)记录为通入氮气静止时的频率值，再记录通入VOC气体静止时的频率值。
在本实施例中，取通入氮气及VOC气体静止时频率的最小值的差值为石英晶体微天平传感器的频率值变化△f，按此方法，用分别涂敷MIL-101材料及MIL-101材料的衍生物MIL-101-EA、MIL-101-ED材料的石英晶体微天平传感器对同一组样品进行3次测量(D11-D9)，得到如图6所示该组样品传感器频率变化平均值的结果。
需要特别说的是，通入氮气、VOC气体及静止的时间不固定，可根据实际情况进行调整。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高通量多路VOC检测装置，其特征在于：包括：VOC检测瓶、M路VOC传感器、M路激励电路、M路波形变换电路、高通量复用模块、高通量快速检测模块、终端；其中M为大于0的正整数；
所述M路VOC传感器设置在VOC检测瓶中，用于检测M种不同的VOC气体；
所述VOC传感器的输出端与激励电路的输入端电性连接；所述激励电路将VOC传感器的电信号进行激励产生正弦波信号；
所述激励电路的输出端与所述波形变换电路的输入端电性连接；所述波形变换电路对输入的正弦波信号进行变换产生多脉冲信号；
所述M路波形变换电路的输出端均与高通量复用模块的输入端电性连接；所述高通量复用模块将单位时间划分成M个时间片，控制M路波形变换电路输出的多脉冲信号在不同的时间片内进行传输，并输出复用信号；
所述高通量复用模块的输出端与高通量快速检测模块的输入端电性连接，所述高通量快速检测模块按时间片对高通量复用模块输出的复用信号进行上升沿计数，得到复用信号的上升沿数值；
所述终端与高通量快速检测模块的输出端电性连接，将复用信号的上升沿数值转换为频率数值。
2.根据权利要求1所述的高通量多路VOC检测装置，其特征在于：所述装置还包括电磁阀；
通过控制电磁阀的通断，将待检测的VOC气体或氮气注入所述VOC检测瓶。
3.根据权利要求1所述的高通量多路VOC检测装置，其特征在于：所述VOC传感器包括石英晶体微天平传感器。
4.根据权利要求1所述的高通量多路VOC检测装置，其特征在于：所述激励电路第一电容(Cb)、第二电容(C4)、第三电容(C1)、第四电容(C2)、第五电容(C3)、第一电阻(Rb1)、第二电阻(Rb2)、第三电阻(R1)、第四电阻(R2)、第五电阻(Re)、第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)；
所述第一电容(Cb)的一端分别与VOC传感器的一端、第二电容(C4)的一端电性连接；
所述第一电容(Cb)的另一端与第一三极管(Q1)的基极电性连接；
所述第二电容(C4)的一端用于与VOC传感器的一端电性连接；
所述第二电容(C4)的另一端用于与VOC传感器的另一端电性连接，且接地；
所述第一电阻(Rb1)的一端与第一三极管(Q1)的基极电性连接；所述第一电阻(Rb1)的另一端接地；
所述第二电阻(Rb2)的一端与第一三极管(Q1)的基极电性连接；所述第二电阻(Rb2)的另一端分别与第一三极管(Q1)的集电极、第二三极管(Q2)的集电极、第五电容(C3)的一端电性连接，且接电源VCC；
所述第五电容(C3)的另一端接地；
所述第三电容(C1)的一端与第一三极管(Q1)的基极电性连接，所述第三电容(C1)的另一端分别与第四电容(C2)的一端、第一三极管(Q1)的发射极、第五电阻(Re)的一端电性连接；
所述第四电容(C2)的另一端、第五电阻(Re)的另一端均接地；
所述第一三极管(Q1)的发射极通过第三电阻(R1)与第二三极管(Q2)的基极电性连接；
所述第二三极管(Q2)的集电极与电源VCC电性连接；
所述第二三极管(Q2)的发射极输出正弦波信号，并与第四电阻(R2)的一端电性连接；
所述第四电阻(R2)的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的高通量多路VOC检测装置，其特征在于：所述高通量复用模块包括第一状态机、计数器、多路选择器；
控制复位信号、时钟信号分别输入给所述第一状态机、计数器、多路选择器；
所述计数器输出的使能信号分别输入给第一状态机、高通量快速检测模块；
所述计数器输出的多路选择信号分别输入给多路选择器、高通量快速检测模块；
所述第一状态机输出的状态信号输入给多路选择器；
所述多路选择器接收M路波形变换电路输入的多脉冲信号，并在不同时间片内选择不同路的多脉冲信号输出，形成复用信号。
6.根据权利要求5所述的高通量多路VOC检测装置，其特征在于：所述第一状态机包括初始化状态、就绪状态、传输状态、多路选择状态；
当装置上电或复位信号RST＝0时，所述第一状态机为初始化状态；
当复位信号RST＝1时，所述第一状态机转换为就绪状态；
当时钟信号CLK改变时，所述第一状态机为多路选择状态；
当多路选择信号Sel＝1时，所述第一状态机转换为传输状态。
7.根据权利要求6所述的高通量多路VOC检测装置，其特征在于：所述高通量复用模块的工作过程包括：
上电后，所述计数器将1秒钟划分为n个时间片，所述第一状态机转换为就绪状态，多路选择信号Sel为0；
当使能信号En＝1时，所述第一状态机进入多路选择状态，计数器计数值加1，多路选择信号Sel加1；
当多路选择器根据多路选择信号Sel选择对应的多脉冲信号输入到所述多路选择器进行传输，所述第一状态机转换为传输状态，所述多路选择器输出复用信号；
当传输完成后，若使能信号En＝1，所述第一状态机转换为多路选择状态；若使能信号En＝0，所述第一状态机转换为就绪状态。
8.根据权利要求5所述的高通量多路VOC检测装置，其特征在于：所述高通量快速检测模块包括寄存器、第二状态机；
控制复位信号、时钟信号分别输入给所述寄存器、第二状态机；
所述寄存器、第二状态机接收所述计数器输出的多路选择信号；
所述第二状态机接收所述计数器输出的使能信号；
所述第二状态机接收多路选择器传输的复用信号；
所述第二状态机对复用信号进行解复用，检测复用信号的上升沿数值，并将上升沿数值寄存到寄存器中；
当传输完成后，所述第二状态机输出检测完成信号给所述终端，同时寄存器输出上升沿数值信号给所述终端；所述终端将上升沿数值转换为频率数值。
9.根据权利要求8所述的高通量多路VOC检测装置，其特征在于：所述第二状态机包括：初始化状态、就绪状态、上升沿检测状态、数据输出状态；
当装置上电或复位信号Rst＝0时，所述第二状态机为初始化状态；
当复位信号Rst＝1时，所述第二状态机为就绪状态；
当使能信号En＝1时，所述状态机转换为上升沿检测状态；
当多路选择信号Sel＝0时，所述第二状态机转换为数据输出状态。
10.一种高通量多路VOC检测方法，其特征在于，基于权利要求1～9任一项所述的高通量多路VOC检测装置，所述方法包括以下步骤：
将待检测的VOC气体注入所述VOC检测瓶；
控制所述高通量多路VOC检测装置上电；
所述VOC检测瓶中的M路VOC传感器对待检测的VOC气体进行检测产生电信号；
每路所述激励电路将电信号进行激励产生正弦波信号；
每路所述波形变换电路对输入的正弦波信号进行波形变换，产生多脉冲信号；
所述高通量复用模块将单位时间划分成M个时间片，控制M路波形变换电路输出的多脉冲信号在不同的时间片内进行传输，并输出复用信号；
所述高通量快速检测模块按时间片对高通量复用模块输出的复用信号进行上升沿计数，得到上升沿数值；
当完成复用信号传输之后，所述终端将上升沿数值转换为频率数值，完成VOC气体种类检测。
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