CN200968958Y

CN200968958Y - 气体浓度测量装置

Info

Publication number: CN200968958Y
Application number: CN 200620159055
Authority: CN
Inventors: 田红兵
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-11-11
Filing date: 2006-11-11
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2016-11-11

Abstract

本实用新型是一种测量气体浓度的测量装置，名称为气体浓度测量装置。为解决现有的气体浓度测量装置不能根据不同需要更换气体传感器、没有扩展性、不便携带的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：气体浓度测量装置，包括外壳1、气泵2、气体传感器3、传感器电路和微机电路。气体传感器3和传感器电路安装在套筒4内，套筒4的外则具有传感器电路的连接端子8。外壳1上具有插座6，插座6上具有与套筒4对应的插孔7，插孔7内具有能够与传感器电路的连接端子8接触的微机电路的连接端子9。气泵2的控制输入端与微机电路连接，气泵2的出气口10与气体传感器3的气室5连通。本实用新型能够方便地更换气体传感器、具有扩展性、便于携带。

Description

气体浓度测量装置

技术领域：

本实用新型涉及一种测量气体浓度的测量装置。

背景技术：

大气污染问题已经受到国际社会的广泛关注，我国环保部门已经制定出台了环境空气质量标准(GB 3095-1996)，对针对二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧等主要污染气体引入了空气污染指数作为空气质量好坏评定的指标。

近几年来，办公场所、家居因装修和家具造成的空气污染致人患各种疾病的案例越来越多，室内空气污染已经成为影响人们身体健康的“新杀手”，人们开始认识到室内空气质量问题的严重性，并寻求治理办法。据研究，居室中常见的有害气体多达几十种，其中包括氡、甲醛、苯、二甲苯、氨、二氧化碳、一氧化碳等。

为了控制和治理空气污染，首先应当对污染气体的浓度进行准确地监测。

2002年1月16日，实用新型专利公报上公开了一名称为“室内空气质量监控装置”的实用新型专利，专利申请号为：01217964.7，公开号为：CN2472235。该“室内空气质量监控装置”包括气体传感器、单片微处理器构成的数据采集与控制装置、A/D转换电路、CO2、SO2、CO和氮氧气体传感器组、多路开关、信号放大调理电路，气体传感器组的输出连接多路开关、由多路开关连接运算放大器构成的信号放大调理电路，调理电路输出再连接A/D转换电路，然后再连接单片微处理器。它的基本工作原理是，采用多路模拟开关完成数据采集通道的切换，分时采集各路气体传感器输出的气体浓度信号，采集的气体浓度信号经过信号放大调理电路放大后，经A/D转换电路转换为数字信号输入单片微处理器进行数据处理，计算出相应的气体浓度。上述“室内空气质量监控装置”虽然能够分时对CO2、SO2、CO和氮氧气体等多种有害气体的浓度进行测量，但是由于其气体传感器是固定的，不能根据不同的测量需要更换不同的气体传感器，使用不方便，没有扩展性。另外，该“室内空气质量监控装置”的多个气体传感器固定安装，使整个装置的体积增大，不便于携带。

发明内容：

本实用新型要解决的技术问题是，现有的气体浓度测量装置不能根据不同需要更换气体传感器、没有扩展性、不便携带。为解决该技术问题，本实用新型采用以下技术方案：气体浓度测量装置，包括外壳1、气泵2、气体传感器3、传感器电路和微机电路。它的特殊之处是：气体传感器3和传感器电路安装在套筒4内，套筒4内具有气室5，气体传感器3的测量面11在气室5内，套筒4的外侧具有传感器电路的连接端子8。外壳1上具有插座6，插座6上具有与套筒4对应的插孔7，插孔7内具有能够与传感器电路的连接端子8接触的微机电路的连接端子9。气泵2的控制输入端与微机电路连接，气泵2的出气口10与气体传感器3的气室5连通。

外壳1用于安装其它零部件，气泵2、电源、微机电路、套筒4等零部件都安装在外壳1内。气泵2用于将待测气体抽进外壳1内，对气体传感器3产生一定的压力。气泵2受微机电路控制，可以使抽取的待测气体的压强符合气体传感器的要求。气体传感器3用于将气体的浓度转换成电信号输出。不同的气体传感器3分别安装在各自的套筒4内，套筒4与外壳1上的插孔7实现插拔式安装。传感器电路一般包括放大电路和存储器，气体传感器3输出的电信号经过放大电路放大后才能输入微机电路进行处理，存储器用于存储气体传感器3的代号以及该气体传感器3的标定数据，便于微机电路识别该气体传感器3。微机电路一般包括单片机、显示器、按键34等，单片机对气体传感器3输出的信号进行采集，并识别不同的气体传感器3，对气体传感器3输出的信号进行数据处理，计算出相应的气体的浓度，将气体的浓度输出到显示器显示。微机电路的单片机输出控制信号，控制气泵2的转速，使气泵2输出的气体的压强符合相应的气体传感器3的要求。套筒4插入插孔7后，套筒4外侧的传感器电路的连接端子8与插孔7内的微机电路的连接端子9接触，实现传感器电路与微机电路的连接。微机电路的连接端子9和传感器电路的连接端子8可以采用不同的形状，只要能够保证传感器电路与微机电路准确可靠的连接就可以。微机电路的连接端子9和传感器电路的连接端子8的其中之一可以采用弹性连接端子，当套筒4插入插孔7后，传感器电路的连接端子8与微机电路的连接端子9实现柔性连接，保证传感器电路与微机电路连接的可靠性。传感器电路的连接端子8最好设置在套筒4底部的外侧，微机电路的连接端子9最好设置在插孔7的底部。套筒4可以采用不同的形状，但最好采用圆柱形。与套筒4对应的插孔7也可以采用不同的形状，但最好采用圆形。

本实用新型的套筒4基本呈圆柱形，插座6的插孔7基本呈圆孔，插孔7的内径大于套筒4的外径。套筒4的外表面与插孔7的内表面之间具有第一“O”型密封圈14、第二“O”型密封圈15和第三“O”型密封圈16，三只“O”型密封圈之间沿套筒4的轴向相互间隔一定距离。插孔7的进气口17和套筒4的气室5的进气口18都位于第一“O”型密封圈14与第二“O”型密封圈15之间，插孔7的出气口19和套筒4的气室5的出气口20都位于第二“O”型密封圈15与第三“O”型密封圈16之间。气泵2的出气口10与插孔7的进气口17连通。

三只“O”型密封圈将套筒4的外表面与插孔7的内表面之间的空间分隔成两个相互密封的空间，便于套筒4与插孔7之间气路的连接。

本实用新型的套筒4上具有定位键12，插座6的插孔7上具有与定位键12对应的定位槽13。

套筒4插入插孔7后，定位键12位于定位槽13内。定位键12与定位槽13相互配合，能够防止套筒4在插孔7内转动，使传感器电路的连接端子8与相应的微机电路的连接端子9接触，保证传感器电路与微机电路连接的准确性。

本实用新型的套筒4的外表面上具有三个圆环形槽，第一“O”型密封圈14、第二“O”型密封圈15和第三“O”型密封圈16分别安装在三个圆环形槽中。

本实用新型还包括压力传感器21。压力传感器21的信号输出端与微机电路连接，压力传感器21的进气口22与插孔7的测压出气口23连通。插孔7的测压出气口23位于第二“O”型密封圈15与第三“O”型密封圈16之间。

压力传感器21用于将气体的压强转换为电信号。微机电路对压力传感器21输出的信号进行检测，将压力传感器21输出的信号与气体传感器3所需的压强值进行比较后，输出控制信号控制气泵2的转速，将气泵2输出的气体的压强调整到气体传感器3所需的压强。

本实用新型的传感器电路包括放大电路和存储器，微机电路包括单片机、液晶显示器33、按键34。气体传感器3的输出端与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端和存储器的输出端通过传感器电路的连接端子8以及微机电路的连接端子9与单片机的I/O口连接，液晶显示器33的输入端、按键34、压力传感器21的信号输出端和气泵2的控制输入端都与单片机的I/O口连接。

放大电路用于对气体传感器3输出的电信号进行放大和整形。存储器用于存储气体传感器3的代号以及该气体传感器3的标定数据。

由于本实用新型的气体传感器3安装在套筒4内，套筒4与外壳1上的插孔7可以进行插拔式安装和拆卸，并且实现传感器电路与微机电路之间的电路连接以及气泵2与套筒4的气室5之间的气路连接，因此，只要将测量不同气体浓度的气体传感器3以及相应的传感器电路安装在各自的套筒4内，各种气体传感器3的套筒4的外形尺寸与插孔7相适应，就可以在外壳1上只设一个插孔7，用同一个插孔7可以更换不同的气体传感器3，从而对不同气体的浓度进行测量。本实用新型由于可以预先将不同的气体传感器3及其传感器电路安装在各自的套筒4内，能够在外壳1上相应的插孔7内插拔套筒4来更换不同的气体传感器3，微机电路自动识别不同的气体传感器3，对气体传感器3输出的信号进行数据处理，并将计算出的气体浓度显示输出，因此与现有的气体浓度测量装置相比，本实用新型具有测量不同气体浓度的扩展性。由于本实用新型的气泵2、微机电路等零部件都可以安装在外壳1内，根据不同的测量需要可以更换不同的气体传感器3，使本实用新型的体积大大缩小，便于携带，可以手持进行测量。本实用新型的套筒4与插孔7插拔方便，对传感器电路与微机电路之间的电路连接和套筒4与插孔7之间的气路连接准确、可靠。

附图说明：

图1为本实用新型的外形示意图；

图2为本实用新型的外壳1、套筒4和固定盖24之间的连接关系图；

图3为图2中套筒4的局部剖视图(套筒4、气体传感器3之间的连接关系图)；

图4为图3中的A向视图；

图5为本实用新型的内部构造示意图(外壳1去掉侧盖，插座6全剖视)；

图6为图5中的B向视图；

图7为本实用新型的气泵2、插座6和压力传感器21之间的气路连接关系图；

图8为本实用新型的传感器电路的电路方框图；

图9为本实用新型的微机电路的电路方框图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细描述。

如图1至图9所示，本实施例是一种测量有害气体浓度的气体浓度测量装置，它包括外壳1、气泵2、气体传感器3、传感器电路、压力传感器21、微机电路和套筒4。根据不同的测量需要，气体传感器3可以选用瑞士Membrapor公司生产的CO/CF-200型CO气体传感器3、H2S/C-50型H₂S气体传感器3、O3/S-5型O₃气体传感器3、NO/C-25型NO气体传感器3、NO2/C-20型NO₂气体传感器3、SO2/C-20型SO₂气体传感器3、NH3/CB-200型NH₃气体传感器3等，上述气体传感器3具有各自的套筒4和传感器电路。套筒4采用塑料制造，它的横截面为圆形，外表面为圆柱面。套筒4内部的前端具有气室5，气体传感器3通过固定环25安装在气室5的底部。固定环25的外表面上具有外螺纹，套筒4的内表面上具有内螺纹，固定环25的外螺纹与套筒4的内表面上的内螺纹相互配合，使固定环25将气体传感器3压在套筒4的气室5底部的台阶上。气体传感器3的测量面11位于气室5的底部，气体传感器3的另一个面上的接线管脚26与传感器电路连接。传感器电路包括放大电路和存储器，它安装在套筒4内的后端的电路板27上，电路板27的外侧具有传感器电路的连接端子8。放大电路的输入端与气体传感器3的输出端连接，它用于将气体传感器3输出的信号放大和整形。存储器用于存储气体传感器3的代号以及该气体传感器3的标定数据，便于微机电路识别该气体传感器3。放大电路和存储器的输出端与电路板27外侧的连接端子8连接。外壳1采用塑料制造，它具有插座6，插座6上具有与套筒4对应的插孔7。插孔7为圆孔，它的内表面为圆柱面，它的内表面的直径大于套筒4的外表面的直径。插孔7底部具有能够与传感器电路的连接端子8接触的微机电路的连接端子9，该连接端子9采用压簧。套筒4上具有定位键12，插座6的插孔7上具有与定位键12对应的定位槽13。套筒4插在插孔7内，定位键12位于定位槽13内。套筒4的外表面与插孔7的内表面之间具有第一“O”型密封圈14、第二“O”型密封圈15和第三“O”型密封圈16，三只“O”型密封圈之间沿套筒4的轴向相互间隔一定距离。套筒4的外表面上具有三个圆环形槽，第一“O”型密封圈14、第二“O”型密封圈15和第三“O”型密封圈16分别安装在三个圆环形槽中。插孔7的进气口17和套筒4的气室5的进气口18都位于第一“O”型密封圈14与第二“O”型密封圈15之间，插孔7的出气口19和套筒4的气室5的出气口20都位于第二“O”型密封圈15与第三“O”型密封圈16之间。气泵2采用美国嘉仕达公司生产的5D-1034，它安装在外壳1内，它的出气口10通过软管28与插孔7的进气口17连通，它的进气口29通过软管30与外壳1的进气口31连通。压力传感器21采用SMI5501，它安装在外壳1内，它的进气口22通过软管32与插孔7的测压出气口23连通。插孔7的测压出气口23位于第二“O”型密封圈15与第三“O”型密封圈16之间。微机电路包括单片机、液晶显示器33、A/D转换器和按键34。如果单片机中带有内置A/D转换器，微机电路可以省略A/D转换器。本实施例的单片机采用Atmega64、液晶显示器33采用LCM128647、A/D转换器采用TLC2543、按键34采用薄膜开关。微机电路的连接端子9与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器的输出端与单片机的I/O口连接。液晶显示器33的输入端、按键34、压力传感器21的信号输出端和气泵2的控制输入端都与单片机的I/O口连接。单片机、液晶显示器33、A/D转换器和按键34都安装在外壳1内，液晶显示器33的显示面板和按键34的键露在外壳1外面。外壳1上具有电池槽和电池槽盖，电池放置在电池槽内，用电池槽盖封闭。电池用于对微机电路、气泵2等供电。套筒4具有固定盖24，固定盖24具有内螺纹，外壳1的插座6的前端具有外螺纹。套筒4插入插孔7后，固定盖24通过其内螺纹与插座6上的外螺纹的相互配合将套筒4固定在插孔7内。使用时，根据要监测的有害气体的种类，选取安装有测量该有害气体浓度的气体传感器3的套筒4。将该套筒4插入插座6的插孔7中，并使定位键12进入定位槽13内。再将固定盖24旋在插座6上，固定盖24将套筒4在插孔7内的轴向位置固定。此时，套筒4底部的传感器电路的连接端子8与插孔7底部的微机电路的连接端子9接触，并将连接端子9压缩，实现传感器电路与微机电路之间的电路连接。同时，气泵2的出气口10与套筒4的气室5以及压力传感器21之间的气路也被接通。通过按键34启动本实用新型工作，单片机读取传感器电路的存储器中的数据，识别气体传感器3的种类，运行相应的程序。气泵2通过外壳1上的进气口31抽取待测的气体，气泵2的出气口10输出的气体经过插孔7的进气口17进入插孔7内的第一“O”型密封圈14与第二“O”型密封圈15之间空间，再经过套筒4的气室5的进气口18进入气室5，气体的浓度在气室5内被气体传感器3的测量面11检测转换为电信号。被检测气体经过气室5的出气口20进入插孔7内的第二“O”型密封圈15与第三“O”型密封圈16之间的空间，最后通过插孔7的出气口19排出外壳1。同时，插孔7的测压出气口23通过软管32将被检测气体输入压力传感器21的进气口22内，压力传感器21将被检测气体的压强转换为电信号输入单片机中。单片机对压力传感器21输出的压强值与气体传感器3所需的压强值进行比较，输出控制信号调节气泵2的转速，从而将进入气室5的气体的压强调节到该气体传感器3所需的压强。气体传感器3将被检测的有害气体的浓度转换为电信号，经过放大电路放大和整形后，被A/D转换器转换为数字信号输入单片机进行数据处理，单片机计算出的有害气体的浓度输入液晶显示器33显示。

如果需要监测其它有害气体的浓度，可以将固定盖24旋下，将套筒4拔出，重新将安装有需要测量的有害气体浓度的气体传感器3的套筒4插入插座6的插孔7中，重复上述步骤。

Claims

1.气体浓度测量装置，包括外壳(1)、气泵(2)、气体传感器(3)、传感器电路和微机电路；其特征是：气体传感器(3)和传感器电路安装在套筒(4)内，套筒(4)内具有气室(5)，气体传感器(3)的测量面(11)在气室(5)内，套筒(4)的外侧具有传感器电路的连接端子(8)；外壳(1)上具有插座(6)，插座(6)上具有与套筒(4)对应的插孔(7)，插孔(7)内具有能够与传感器电路的连接端子(8)接触的微机电路的连接端子(9)；气泵(2)的控制输入端与微机电路连接，气泵(2)的出气口(10)与气体传感器(3)的气室(5)连通。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征是：套筒(4)基本呈圆柱形，插座(6)的插孔(7)基本呈圆孔，插孔(7)的内径大于套筒(4)的外径；套筒(4)的外表面与插孔(7)的内表面之间具有第一“O”型密封圈(14)、第二“O”型密封圈(15)和第三“O”型密封圈(16)，三只“O”型密封圈之间沿套筒(4)的轴向相互间隔一定距离；插孔(7)的进气口(17)和套筒(4)的气室(5)的进气口(18)都位于第一“O”型密封圈(14)与第二“O”型密封圈(15)之间，插孔(7)的出气口(19)和套筒(4)的气室(5)的出气口(20)都位于第二“O”型密封圈(15)与第三“O”型密封圈(16)之间；气泵(2)的出气口(10)与插孔(7)的进气口(17)连通。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征是：套筒(4)上具有定位键(12)，插座(6)的插孔(7)上具有与定位键(12)对应的定位槽(13)。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征是：套筒(4)的外表面上具有三个圆环形槽，第一“O”型密封圈(14)、第二“O”型密封圈(15)和第三“O”型密封圈(16)分别安装在三个圆环形槽中。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征是：还包括压力传感器(21)；压力传感器(21)的信号输出端与微机电路连接，压力传感器(21)的进气口(22)与插孔(7)的测压出气口(23)连通；插孔(7)的测压出气口(23)位于第二“O”型密封圈(15)与第三“O”型密封圈(16)之间。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的测量装置，其特征是：传感器电路包括放大电路和存储器，微机电路包括单片机、液晶显示器、按键；气体传感器(3)的输出端与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端和存储器的输出端通过传感器电路的连接端子(8)以及微机电路的连接端子(9)与单片机的I/O口连接，液晶显示器的输入端、按键、压力传感器(21)的信号输出端和气泵(2)的控制输入端都与单片机的I/O口连接。