CN206270254U - 一种新型气体浓度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型气体浓度测量装置，包括颜色信息采集装置、光源、风扇、信号处理模块、显色反应单元和壳体；所述壳体内设有通气道；所述显色反应单元和颜色信息采集装置均安装于壳体用于通过颜色信息采集装置记录显色反应单元与通气道内的气体反应所产生的颜色变化；所述壳体上设有用于安装显色反应单元的中空圆柱体和用于安装颜色信息采集装置的安装座，所述光源与颜色信息采集装置并列布置用于照明显色反应单元的拍摄面；所述风扇镶嵌于通气道内的一端，所述颜色信息采集装置、光源和风扇与所述信号处理模块导电连接。本实用新型降低了成本，简化了整体结构，操作方便，便于携带，提高了测量精度，同时也扩大了测量范围。

Description

一种新型气体浓度测量装置

技术领域

本实用新型涉及气体浓度检测技术领域，具体涉及一种新型气体浓度测量装置。

背景技术

随着现代社会产业化和城市化水平的不断提高，环境污染源也随着扩大。无论是大气污染(如NO、NO2、SO2等)还是人体健康诊断(O2，CO2，CO等)，还是采矿安全(CO、CH4等)都涉及到气体含量及存在与否的测量问题，特别是现代工业化带来的全球臭氧层破坏、温室效应、光化学烟雾等严重后果，对国家发展和人类健康具有深远的影响，面对这种形势，人们对环境技术的研究不断深入，对环境产业市场的投资不断加大。

目前，气体传感的方法非常多，可大致分为物理和化学两大类。物理的方法可以通过电流、电导、超声、光折射率、光强度等物理量的变化来检测气体的成分及浓度；而化学的方法则是通过化学反应、电化学反映引起物理量的变化(如温度、颜色变化)来检测的。

现有技术中的气体浓度测量装置存在一些缺陷，比如电化学传感器存在成本高、选择性差、有较大的漂移；分光光度计操作复杂，需要专业人士；变色试纸的测量数值会随着不同人读取而结果不一样，也会引入偶然误差；其他大型仪器，比如气相色谱等，其成本高，体积大，需要专业人士操作。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种新型气体浓度测量装置，降低了成本，简化了整体结构，操作方便，便于携带，提高了测量精度，同时也扩大了测量范围。

一种新型气体浓度测量装置，其特征在于：包括颜色信息采集装置、光源、风扇、信号处理模块、显色反应单元和壳体；所述壳体内设有通气道；所述显色反应单元和颜色信息采集装置均安装于壳体用于通过颜色信息采集装置记录显色反应单元与通气道内的气体反应所产生的颜色变化；所述壳体上设有用于安装显色反应单元的中空圆柱体和用于安装颜色信息采集装置的安装座，所述光源与颜色信息采集装置并列布置用于照明显色反应单元的拍摄面；所述风扇镶嵌于通气道内的一端，所述颜色信息采集装置、光源和风扇与所述信号处理模块导电连接优选地，所述中空圆柱体的进口端设有相适配的端盖，所述中空圆柱体出口端呈锥形。锥形端口限定了显色反应单元的测量位置。

优选地，所述中空圆柱体与通气道垂直并相通，中空圆柱体的外端设有相适配的端盖，显色反应单元设于中空圆柱体内部，所述中空圆柱体内端呈锥形以防止显色反应单元掉落。设置中空圆柱体，方便更换显色反应单元。

优选地，所述端盖与中空圆柱体之间通过螺纹连接，端盖的内侧面与显色反应单元设有压缩弹簧。端盖与中空圆柱体的进口端通过螺纹紧固后，端盖的弹簧将显色反应单元推向锥形端口并顶住，锁定显色反应单元和颜色信息采集装置之间的拍摄距离。

优选地，所述壳体对应颜色信息采集装置的镜头设有圆孔；所述中空圆柱体的中心线与所述圆孔的中心线在同一条直线上。保证了颜色信息采集装置与显色反应单元在同一条直线上，使拍摄更准确无误。

优选地，所述颜色信息采集装置的镜头设于所述圆孔，所述颜色信息采集装置的后端设于所述安装座。使颜色信息采集装置更牢固的固定在壳体上，不会轻易松动而影响拍摄。

优选地，所述光源为两个并且沿通气道的走向分布于所述镜头的两侧。光源提供足够了的亮度，使拍摄更清晰。

优选地，所述信号处理模块设有电池、信号传输接口、充电接口、开关按钮和设置按钮。电池集成在信号处理模块上，不占用单独空间，使产品更小型化。

本实用新型的有益效果体现在：颜色信息采集装置和显色反应单元设于壳体通气道的两侧，风扇安装于通气道的一端内，信号处理模块与风扇、颜色信息采集装置和光源导电连接；通过端盖将显色反应单元推进中空圆柱体内的锥形出口，端盖的弹簧将显色反应单元顶住，风扇将被测气体迅速吸入通气道内，并与显色反应单元反应，颜色信息采集装置拍摄显色反应单元的颜色变化，信号处理模块将显色反应单元的颜色变化信息传送至配套的外部设备，通过被套的外部设备分析处理，得出相应的气体浓度。显色反应单元可根据不同的测量气体而更换，极大的扩大测量范围，同时也降低了测量的成本；信号处理模块实现全自动的摄像采集、光源控制、通风控制和信号传递，使操作方便易行；通过延长测量时间，采取多组数据进行处理的方式，提高测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型的结构示意图之一；

图2为本实用新型的结构示意图之二；

图3为本实用新型中运算公式的拟合曲线图。

附图中，1-颜色信息采集装置，2-光源，3-风扇，4-信号处理模块，5-显色反应单元，6-壳体，7-端盖，8-弹簧，9-安装座，10-中空圆柱体

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能

以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1和图2所示，新型气体浓度测量装置，包括颜色信息采集装置1、光源2、风扇3、信号处理模块4、显色反应单元5和壳体6。壳体6的两侧面分别设有用于安装显色反应单元5和颜色信息采集装置1的中空圆柱体10和安装座9，颜色信息采集装置1可以是摄像头，也可以是颜色识别器，壳体6的中部设有与壳体6的两侧面和上面平行且贯穿于整个壳体的通气道，中空圆柱体10和圆孔分别与通气道相连通，中空圆柱体10外端设有相适配的端盖7，端盖7与中空圆柱体10的外端螺纹连接，端盖7的内侧面设有弹簧8，中空圆柱体10的内端呈锥形。显色反应单元5包括多孔的二氧化硅球体和附着在二氧化硅球体的检测物质，检测物质与被测气体反应并呈现颜色变化，颜色随被测气体的浓度大小而改变。颜色信息采集装置1的镜头设于圆孔，颜色信息采集装置1的后端与安装座9通过螺栓连接紧固，中空圆柱体10的中心线与所述圆孔的中心线在同一条直线上，保证颜色信息采集装置1与二氧化硅球体相对。光源2包括两个LED灯，LED灯分布于镜头的水平两侧，颜色信息采集装置1摄像时，LED灯的亮起，提供足够的亮度。风扇3镶嵌于通气道内的一端，将被测气体迅速的吸进通气道内。通过四个螺栓将信号处理模块4的四个角安装在壳体的上面，信号处理模块4设有电池、信号传输接口、充电接口、开关按钮和设置按钮，充电接口为电池充电，电池为整个装置供电，颜色信息采集装置1、LED灯和风扇3与信号处理模块4导电连接。

如图1和图2所示，通过信号处理模块4上的开关按钮将新型气体浓度测量装置打开，风扇3开始转动，被测气体被吸进通气道并与附着在二氧化硅球体的检测物质反应，检测物质发生颜色变化，通气一分钟时，信号处理模块发出信号并传向颜色信息采集装置1和LED灯，LED亮起的同时颜色信息采集装置1第一次拍摄检测物质，信号处理模块4将拍摄到的图像数据通过信号传输接口传送到配套的外部设备中，通气两分钟时，信号处理模块4发出信号并传向颜色信息采集装置1和LED灯，LED亮起的同时颜色信息采集装置1第二次拍摄检测物质，信号处理模块4将拍摄到的图像数据通过信号传输接口传送到配套的外部设备，通气三分钟时，信号处理模块4发出信号并传向颜色信息采集装置1和LED灯，LED亮起的同时颜色信息采集装置1第三次拍摄检测物质，信号处理模块4将拍摄到的图像数据通过信号传输接口传送到配套的外部设备中。信号处理模块4按照以上摄像规律，每隔一分种获取一次检测物质的图像数据并传输至配套的外部设备中，按照时间依次循环下去。在外部设备中进行图像数据处理：提取每次传输来的图像数据中的R值、G值和B值，将第一次和第十一次的图像数据中R值、G值和B值进行对比，再通过运算公式计算出被测气体的浓度C11并显示在外部设备的显示器上；将第二次和第十二次的图像数据中R值、G值和B值进行对比，再通过运算公式计算出被测气体的浓度C12并显示在外部设备的显示器上；将第三次和第十三次的图像数据中R值、G值和B值进行对比，再通过运算公式计算出被测气体的浓度C13并显示在外部设备的显示器上。信号处理模块按照以上规律至到第二十分钟的图像数据传输至外部设备，外部设备按照以上规律运算出十组被测气体的浓度C11至C110，并将浓度的最高数值、最低数值和平均数值在外部设备的显示器上显示出来。

本实施例中通过信号处理模块的设置按钮，延长颜色信息采集装置的拍摄时间至三十分钟并将依次拍摄的图像数据传输至外部设备，在外部设备中将第一次和第二十一次的图像数据中R值、G值和B值进行对比，再通过运算公式依次计算出被测气体的浓度C21至C210，并将浓度的最高数值、最低数值和平均数值在外部设备的显示器上显示出来。

本实施例中图像数据中的R值、G值和B值，是RGB色彩模式工业界的一种颜色标准，通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的，图像数据中的所有颜色都由红色、绿色和蓝色这三种色光按照不同的比例混合而成的，RGB各有256级亮度，用数字表示为从0、1、2、3至到255，图像数据的R值、G值和B值实际上是三组0到255数值的排列，改变其中一组或者多组数值就可以改变某一种颜色。检测物质的颜色变化，实际是R值、G值和B值中的一组或者多组值的变化。

如图3所示，运算公式为其中M、N均为常数，M＝0.1，N＝9.6；C为被测气体浓度，单位：mg/m³；Δx为图像数据中R值、G值和B值的变化量，只有一组值变化时，Δx＝ΔR或者Δx＝ΔG或者Δx＝ΔB，当有两组值变化时，Δx＝ΔR+ΔB或者Δx＝ΔR+ΔG或者Δx＝ΔB+ΔG，当有三组值变化时，Δx＝ΔR+ΔG+ΔB；f(x)函数为修正函数，f(x)＝1。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (7)

1.一种新型气体浓度测量装置，其特征在于：包括颜色信息采集装置、光源、风扇、信号处理模块、显色反应单元和壳体；所述壳体内设有通气道；所述显色反应单元和颜色信息采集装置均安装于壳体用于通过颜色信息采集装置记录显色反应单元与通气道内的气体反应所产生的颜色变化；所述壳体上设有用于安装显色反应单元的中空圆柱体和用于安装颜色信息采集装置的安装座，所述光源与颜色信息采集装置并列布置用于照明显色反应单元的拍摄面；所述风扇镶嵌于通气道内的一端，所述颜色信息采集装置、光源和风扇与所述信号处理模块导电连接。

2.根据权利要求1所述的新型气体浓度测量装置，其特征在于：所述中空圆柱体与通气道垂直并相通，中空圆柱体的外端设有相适配的端盖，显色反应单元设于中空圆柱体内部，所述中空圆柱体内端呈锥形以防止显色反应单元掉落。

3.根据权利要求2所述的新型气体浓度测量装置，其特征在于：所述端盖与中空圆柱体之间通过螺纹连接，端盖的内侧面与显色反应单元设有压缩弹簧。

4.根据权利要求3所述的新型气体浓度测量装置，其特征在于：所述壳体对应颜色信息采集装置的镜头设有圆孔；所述中空圆柱体的中心线与所述圆孔的中心线在同一条直线上。

5.根据权利要求4所述的新型气体浓度测量装置，其特征在于：所述颜色信息采集装置的镜头设于所述圆孔，所述颜色信息采集装置的后端设于所述安装座。

6.根据权利要求5所述的新型气体浓度测量装置，其特征在于：所述光源为两个并且沿通气道的走向分布于所述镜头的两侧。

7.根据权利要求1所述的新型气体浓度测量装置，其特征在于：所述信号处理模块设有电池、信号传输接口、充电接口、开关按钮和设置按钮。