CN206330856U - 环境空气质量综合监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种环境空气质量综合监测装置，包括石英晶体微天平传感器、振荡电路、基准频率源和微处理器，并且还包括门限控制器和计数器。其中，石英晶体微天平传感器的电极表面镀有敏感金属层，敏感金属层能够与空气中的污染气体发生化学反应，振荡电路的输入端与石英晶体微天平传感器连接，振荡电路的输出端、基准频率源的输出端分别与门限控制器的输入端连接，各计数器的输入端分别与门限控制器的输出端连接，各计数器的输出端分别与微处理器连接，微处理器与门限控制器的控制端连接。本实用新型的频率测量精度不受被测信号频率以及门限时间精度的影响，减小了系统功耗，可同时对环境空气的氧化、硫化、酸化等多种腐蚀性问题进行综合监测。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种环境空气质量综合监测装置，适用于博物馆、计算机房、实验室、洁净车间等环境下对空气的氧化、硫化、酸化等腐蚀性进行综合监测与评估。
背景技术
随着我国工业化发展，大气污染日益加剧，空气质量进一步恶化，影响人们日常生产生活，其中影响最大的主要是氧化性气体、硫化性气体和酸性气体。在博物馆，这些污染气体会对馆藏文物产生腐蚀，对这些珍贵的文化遗产造成不可逆转的损害。在计算机房，这些污染气体会造成电子设备腐蚀损坏，导致系统故障、数据丢失等严重事故。在洁净车间，这些污染气体会吸附到精密器件表面。对其造成腐蚀，影响工艺质量。因此，对环境空气中的这些污染气体进行监测控制十分重要。然而博物馆、计算机房、实验室、洁净车间等环境下的空气污染物浓度低且种类繁多，要对各类气体具体浓度值进行精确测定非常困难，当前的气体监测传感器无法满足实际需求。因此，对环境空气质量综合监测，对环境空气的氧化、硫化、酸化等腐蚀性进行综合监测与评估成为最合适的选择。
现有的对环境空气腐蚀性监测的设备有国外Purafil公司的产品，其原理也是通过两个分别镀有铜和银的石英晶体微天平传感器，来监测环境空气对铜和银的腐蚀速率，从而对环境空气质量进行评估。其产品采用的是直接测频法，由时基信号形成闸门，对被测信号进行计数，计数值存在正负一个被测信号脉冲的误差，存在频率测量精度与被测信号频率有关、对门限时间精度要求高等问题。此外，其产品对酸性气体腐蚀性无法监测，且该产品功耗高，数据通过有线的互联网发送，不适合于博物馆等环境使用。
实用新型内容
针对现有技术的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种环境空气质量综合监测装置，其频率测量精度不受被测信号频率以及门限时间精度的影响。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术手段是：本实用新型环境空气质量综合监测装置包括石英晶体微天平传感器、振荡电路、基准频率源和微处理器，其特征在于：还包括门限控制器和计数器，所述石英晶体微天平传感器的电极表面镀有敏感金属层，所述敏感金属层能够与空气中的污染气体发生化学反应，所述振荡电路的输入端与石英晶体微天平传感器连接，所述振荡电路的输出端、基准频率源的输出端分别与门限控制器的输入端连接，各计数器的输入端分别与门限控制器的输出端连接，各计数器的输出端分别与微处理器连接，微处理器与门限控制器的控制端连接。
进一步地，本实用新型所述计数器为两个。
进一步地，本实用新型所述微处理器根据以下公式（1）计算获得所述石英晶体微天平传感器的频率值：
F=（C1×Fb）/C2 （1）
公式（1）中，F表示石英晶体微天平传感器的频率值，Fb表示基准频率源的频率值，C1、C2分别为两个计数器的计数值。
进一步地，本实用新型还包括电源管理模块，所述电源管理模块与微处理器连接。
进一步地，本实用新型还包括通讯模块，所述通讯模块与微处理器连接。
进一步地，本实用新型还包括温湿度检测模块，所述温湿度检测模块与所述微处理器连接。
进一步地，本实用新型还包括显示模块，所述显示模块与所述微处理器连接。
进一步地，本实用新型还包括通道选择器，所述石英晶体微天平传感器和振荡电路为两个以上，且石英晶体微天平传感器和振荡电路的数量相同。
进一步地，本实用新型各所述石英晶体微天平传感器的敏感金属层的材料互不相同。
本实用新型石英晶体微天平传感器的敏感金属层的材料可以选用铜、银、铅、铁、锌、铝、镍、铅、锡、青铜等多种材料。作为其中的一种典型的实施方式，本实用新型所述石英晶体微天平传感器和振荡电路均为三个，三个所述石英晶体微天平传感器的敏感金属层的材料分别为铜、银、铅。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
（1）本实用新型通过引入门限控制器和计数器，使得微处理器根据计数器的计数值和基准频率源的频率值就可以计算出石英晶体微天平传感器的频率值，不仅能够提高频率测量精度，而且其频率测量精度与被测信号的频率无关，不受门限时间精度的影响。
（2）本实用新型通过电源管理模块对装置中的各部件的供电进行管理控制，减小了系统功耗，克服了现有技术系统功耗高的缺陷。
（3）本实用新型通过采用多个敏感金属层材料互不相同的石英晶体微天平传感器，不仅克服了现有技术无法对空气中的酸性气体的腐蚀性进行监测的缺陷，而且实现了同时对环境空气的氧化、硫化、酸化等多种腐蚀性问题进行综合的监测。
附图说明
图1为本实用新型环境空气质量综合监测装置的第一种实施方式的结构示意图；
图2为石英晶体微天平传感器的结构示意图；
图3为本实用新型环境空气质量综合监测装置的第二种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细的说明。
如图1所示，本实用新型环境空气质量综合监测装置的第一种实施方式包括石英晶体微天平传感器、振荡电路、基准频率源、门限控制器、计数器1、计数器2和微处理器。其中，如图2所示，石英晶体微天平传感器包括石英晶体基片、电极和敏感金属层，电极镀在石英晶体基片的两面，敏感金属层镀在电极上，敏感金属层的形状一般为圆形，敏感金属层能够与空气中的污染气体发生化学反应，从而改变石英晶体微天平传感器的频率。振荡电路的输入端与石英晶体微天平传感器连接，振荡电路的输出端、基准频率源的输出端分别与门限控制器的输入端连接，计数器1、计数器2的输入端分别与门限控制器的输出端连接，计数器1、计数器2的输出端分别与微处理器连接，微处理器与门限控制器的控制端连接。振荡电路的输出端输出与石英晶体微天平传感器的频率对应的待测振荡信号。基准频率源的输出端输出与基准频率源的频率对应的基准振荡信号。微处理器向门限控制器的控制端发送控制信号，连通门限控制器的输入端与输出端。门限控制器的输出端分别输出待测振荡信号和基准振荡信号，计数器1、计数器2分别对待测振荡信号和基准振荡信号同时开启计数，经过门限时间T后，微处理器向门限控制器的控制端发送控制信号，断开门限控制器的输入端与输出端，计数器1、计数器2同时停止计数，并将各自的计数值发送给微处理器，微处理器根据计数器1、计数器2的计数值以及基准频率源的频率值就可以计算出石英晶体微天平传感器的频率值，其计算过程与石英晶体微天平传感器的频率和门限时间T无关，因此，本实用新型环境空气质量综合监测装置的频率测量精度不受石英晶体微天平传感器的频率和门限时间精度的影响。
本实用新型的微处理器可根据以下公式（1）计算获得石英晶体微天平传感器的频率值：
F=（C1×Fb）/C2 （1）
公式（1）中，F表示石英晶体微天平传感器的频率值，Fb表示基准频率源的频率值，C1、C2分别为计数器1、计数器2的计数值。
优选地，为了减小环境空气质量综合监测装置的功耗，本实用新型环境空气质量综合监测装置可包括电源管理模块，电源管理模块与微处理器连接。微处理器向电源管理模块发送控制信号，电源管理模块可以开启和关闭其他部件的供电。电源管理模块的具体工作方式为：在计数周期内，开启电源管理模块对振荡电路、基准频率源、门限控制器、计数器计数器1、计数器2和微处理器的供电，在完成计数后，关闭电源管理模块对振荡电路、基准频率源、门限控制器、计数器1、计数器2的供电，仅保留对微处理器的供电。
为了将测试结果输出到计算机或网络系统，本实用新型环境空气质量综合监测装置还可以包括通讯模块，通讯模块与微处理器连接。
为了在装置上直接显示测试结果，本实用新型环境空气质量综合监测装置还可包括显示模块，显示模块与微处理器连接，用于显示测试数据、传感器状态、报警信息等。
为了排除环境温湿度对石英晶体微天平传感器的频率的影响，本实用新型环境空气质量综合监测装置还可包括温湿度检测模块，用于检测环境温湿度信息，并针对环境温湿度信息对石英晶体微天平传感器的频率进行补偿。
在本实用新型中，石英晶体微天平传感器的敏感金属层使用不同的材料可以测试环境对不同材质文物的腐蚀性。敏感金属层的材料可以选用铜、银、铅、铁、锌、铝、镍、铅、锡、青铜等多种材料。
为了同时测试环境对文物的多种腐蚀性，本实用新型环境空气质量综合监测装置中的石英晶体微天平传感器和振荡电路可以为两个以上，且石英晶体微天平传感器和振荡电路的数量相同，石英晶体微天平传感器的敏感金属层的材料则互不相同。本实用新型环境空气质量综合监测装置的一种典型实施方式是包括三个石英晶体微天平传感器和三个振荡电路。三个石英晶体微天平传感器的敏感金属层的材料分别为铜、银、铅，其中，铜可以与空气中的二氧化氮、臭氧、二氧化硫等发生化学反应，银可以与空气中的硫化氢等发生化学反应，铅可以与空气中的甲酸、乙酸等酸性气体发生化学反应，从而同时对环境空气中的氧化、硫化、酸化等多种腐蚀性进行综合的监测。
Claims (10)
1.一种环境空气质量综合监测装置，包括石英晶体微天平传感器、振荡电路、基准频率源和微处理器，其特征在于：还包括门限控制器和计数器，所述石英晶体微天平传感器的电极表面镀有敏感金属层，所述敏感金属层能够与空气中的污染气体发生化学反应，所述振荡电路的输入端与石英晶体微天平传感器连接，所述振荡电路的输出端、基准频率源的输出端分别与门限控制器的输入端连接，各计数器的输入端分别与门限控制器的输出端连接，各计数器的输出端分别与微处理器连接，微处理器与门限控制器的控制端连接。
2.根据权利要求1所述的环境空气质量综合监测装置，其特征在于：所述计数器为两个。
3. 根据权利要求2所述的环境空气质量综合监测装置，其特征在于：所述微处理器根据以下公式（1）计算获得所述石英晶体微天平传感器的频率值：
F=（C1×Fb）/C2 （1）
公式（1）中，F表示石英晶体微天平传感器的频率值，Fb表示基准频率源的频率值，C1、C2分别为两个计数器的计数值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的环境空气质量综合监测装置，其特征在于：还包括电源管理模块，所述电源管理模块与微处理器连接。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的环境空气质量综合监测装置，其特征在于：还包括通讯模块，所述通讯模块与微处理器连接。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的环境空气质量综合监测装置，其特征在于：还包括温湿度检测模块，所述温湿度检测模块与所述微处理器连接。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的环境空气质量综合监测装置，其特征在于：还包括显示模块，所述显示模块与所述微处理器连接。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的环境空气质量综合监测装置，其特征在于：还包括通道选择器，所述石英晶体微天平传感器和振荡电路为两个以上，且石英晶体微天平传感器和振荡电路的数量相同。
9.根据权利要求8所述的环境空气质量综合监测装置，其特征在于：各所述石英晶体微天平传感器的敏感金属层的材料互不相同。
10.根据权利要求9所述的环境空气质量综合监测装置，其特征在于：所述石英晶体微天平传感器和振荡电路均为三个，三个所述石英晶体微天平传感器的敏感金属层的材料分别为铜、银、铅。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201621461604.7U CN206330856U (zh) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | 环境空气质量综合监测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201621461604.7U CN206330856U (zh) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | 环境空气质量综合监测装置 |
Publications (1)
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| CN206330856U true CN206330856U (zh) | 2017-07-14 |
Family
ID=59292060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201621461604.7U Active CN206330856U (zh) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | 环境空气质量综合监测装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN206330856U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106596317A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-04-26 | 杭州先仪传感科技有限公司 | 一种环境空气质量综合监测装置 |
| CN109799850A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-05-24 | 北京航空航天大学 | 用于多个qcm的温度控制系统及温度控制方法 |
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2016
- 2016-12-29 CN CN201621461604.7U patent/CN206330856U/zh active Active
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| CN109799850A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-05-24 | 北京航空航天大学 | 用于多个qcm的温度控制系统及温度控制方法 |
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