CN213843194U - 一种气体检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气体检测装置，包括外壳、供气模组和探测分析模组，供气模组包括气管和第一活塞，探测分析模组包括气体传感器、位移传感器和MCU控制分析模块，气管设有开口与气体传感器的检测端形成检测空间，外壳设有进出气口，第一活塞在重力或者惯性作用力下沿气管内壁轴向自由滑动以吸进或排出气体，气体传感器用于检测气体成分数量，位移传感器用于检测第一活塞的运动距离，以获得吸入或者排出的气体体积，MCU控制分析模块用于计算得到气体成分浓度。本实用新型的供气模组通过在气管内设置第一活塞滑动以吸进或者排出气体，仅仅依靠重力或惯性驱动，不需要其它接触式或非接触式驱动，其噪音小、体积小，适用于较小管径，测量精度高。

Description

一种气体检测装置

技术领域

本实用新型涉及气体检测技术领域，特别涉及一种气体检测装置。

背景技术

随着我国近年来城市化和工业化的快速发展等因素，空气中各种污染物和悬浮颗粒物大量增加，给人们带来了更多健康安全方面的危害和威胁，环境问题被越来越重视，尤其是空气质量方面更是备受关注，如何应对环境的恶化，环境空气成分的检测成为了有效解决环境问题的第一步。气体成分检测的原理为：输入定量的气体，针对其中特定成分(如粉尘，VOC，二氧化碳等)进行检测，通过检测获取该定量气体内特定成分的含量或数量，从而得到相应成分的浓度值。

气体检测装置一般包括供气模组与探测分析模组，供气模组提供一定流量的气体，探测分析模组针对气体成分含量以及所供气体体积进行测量以获得具体气体成分的浓度。而现有供气模组多采用风扇或气泵，必须通电才能运行，其噪音大、体积大；在发明CN105823714B《一种可穿戴粉尘检测装置及方法》中，通过人体动作，利用激光粉尘传感器内的气流通道来实现空气流入，因管壁对流体的阻滞作用等影响，当通道口较小时，空气难以流入甚至无空气流入，因此采样量小或无法采样，并不适用较小管径的气体检测装置，而且所配备的电机在长期使用后容易老化，影响输入探测分析模组空气体积的大小，从而导致测量结果与实际值不符合。因此，现有技术有待发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种噪音小、体积小以及测量精度高的气体检测装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供了一种气体检测装置，包括外壳、以及设置于外壳内的供气模组、探测分析模组，所述供气模组包括气管、以及设置于气管内的第一活塞，所述探测分析模组包括气体传感器、位移传感器和MCU控制分析模块，所述气管设置有开口与所述气体传感器的检测端形成检测空间，所述外壳设置有连通所述检测空间的进出气口，所述第一活塞在重力或者惯性作用力下沿着所述气管内壁轴向自由滑动以吸进气体或者排出气体，所述气体传感器用于检测气体成分数量，所述位移传感器用于检测所述第一活塞的运动距离，以获得吸入或者排出的气体体积，所述MCU控制分析模块用于根据所测得的气体成分数量和气体体积计算得到气体成分浓度。

进一步地，所述供气模组还包括第二活塞，所述气管包括连通的大直径气管和小直径气管，所述第一活塞贴合于所述大直径气管内壁，所述第二活塞贴合于所述小直径气管内壁，所述第一活塞与所述第二活塞之间充满液态介质以使所述第一活塞和所述第二活塞联动。

进一步地，所述气管远离所述开口的一端设置有挡块，所述挡块设有通孔用于排出气体。

进一步地，所述气体传感器设置有两个，对应地所述开口设置有两个，分别设置于所述气管的两端，每一所述气体传感器与对应的开口形成所述检测空间。

进一步地，所述探测分析模组包括固定管，所述固定管与所述气管连通，所述气体传感器置于所述固定管内，且其检测端朝向所述第一活塞以形成所述检测空间，所述固定管/气管设置有连通所述检测空间的气孔，所述气孔与所述进出气口连通。

进一步地，所述气管设置有多个，每一所述大直径气管内设置有第一活塞，每一所述小直径气管内设置有第二活塞；

所述供气模组还包括互通件，所述互通件连通所述小直径气管，所述互通件与所述第二活塞之间充满所述液态介质以使所述第二活塞相互联动。

进一步地，所述MCU控制分析模块还包括显示模组、通讯模组、电源和控制按键。

进一步地，所述液态介质为与所述气管内壁低湿润性的液体。

本实用新型技术方案具有的有益效果：

本实用新型的气体检测装置，通过在气管内设置第一活塞滑动以吸进或者排出气体，仅仅依靠重力或惯性驱动，不需要其它接触式或非接触式驱动即可进行，其噪音小、体积小，适用于较小管径，测量精度高。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例的结构示意图；

图2是图1的拆解图；

图3是图1的拆解图；

图4是本实用新型第一实施例的另一角度的结构示意图；

图5是本实用新型第二实施例的结构示意图；

图6是图5的拆解图；

图7是本实用新型第二实施例的剖面示意图；

图8是本实用新型第三实施例的结构示意图；

图9是图8的拆解图；

图10是图8的拆解图；

图11是本实用新型第四实施例的供气模组的结构示意图；

图12是图11的拆解图；

附图标记说明：

100a、100b、100c-气体检测装置，10-外壳，11-进出气口，20-供气模组， 21-气管，211-开口，212-检测空间，213-大直径气管，214-小直径气管，217- 挡块，218-通孔，22-第一活塞，23-第二活塞，24-互通件，31-气体传感器，311- 激光发射端，312-光电二极管，32-位移传感器，33-MCU控制分析模块，34- 固定管，341-气孔，35-显示模组，36-电源。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

请参考图1至图4，为本实用新型第一实施例的气体检测装置100a，包括外壳10、以及设置于外壳10内的供气模组20、探测分析模组，所述供气模组 20包括气管21、以及设置于气管21内的第一活塞22，所述探测分析模组包括气体传感器31、位移传感器32和MCU控制分析模块33，所述气管21设置有开口与所述气体传感器31的检测端形成检测空间212，所述外壳10设置有连通所述检测空间212的进出气口11。

所述第一活塞22在重力或者惯性作用力下沿着所述气管21内壁轴向自由滑动以吸进气体或者排出气体，气体经所述进出气口11进入所述检测空间212 内，所述气体传感器31用于检测气体成分数量Q，所述位移传感器32用于检测所述第一活塞22的运动距离L，而所述气管21内径D可以通过测量得到，吸入或者排出的气体体积V＝D²*Pi/4*L，因此所述MCU控制分析模块33可以根据所测得的气体成分数量Q和气体体积V计算得到气体成分浓度C＝Q/(D²*Pi/4*L)；

其中：C为气体浓度，Q为气体中某种成分的成分含量，D为气管21内径，Pi为圆周率，L为第一活塞22的运动距离。

由于本实用新型采用第一活塞22进行吸气或者排气，其在重力或者惯性力作用下(比如将所述气管21摇晃)可以沿着所述气管21内壁自由滑动，不需要其它接触式或非接触式驱动才能运行，因此本实用新型的气体检测装置 100a相对于传统的风扇或者气泵省电，结构简单，体积小，噪音小，便于携带，而且测量精度高。

在本实施方式中，因所述气管21内壁、第一活塞22外壁对气流的阻滞作用，以及所述气管21内壁与所述第一活塞22外壁之间的毛细作用而携带部分静止气体，所述气管21内壁与所述第一活塞22间的气体流动阻力远大于所述气管21开口211的阻力，在所述第一活塞22运动时，所述气管21内壁与所述第一活塞22间的气体流量远小于所述气管21开口的气体流量，因此所述气管21内壁与所述第一活塞22间的可忽略不计。

在其他实施方式中，为了减少测量值与实际值的误差，所述气管21内壁与所述第一活塞22间的气体流量与进出所述检测空间212内的气体流量体积的比值为K，K为修正系数，其与所述第一活塞22、气管21内壁的间隙、第一活塞22长度及测试环境等相关，可以依照使用需求，设定在一定尺寸后通过实际测量标定该修正系数K，即进入或者排出所述检测空间212的气体体积为V＝K*D²*Pi*L/4，进一步提高所述气体检测装置100a的测量精确性，减少误差。

在本实用新型中，所述气体传感器31可以采用激光粉尘传感器或者TVOC 传感器，分别用于检测空气中的粉尘浓度或者有机污染物，为解决环境问题迈出了重要的第一步。其中，所述激光粉尘传感器包括激光发射端311和光电二极管312，所述激光发射端311和光电二极管312分别设置于所述检测空间212 的两侧，用于对所述检测空间212内的粉尘进行计数。所述位移传感器32可以是液位传感器、微型光幕传感器或者其他能够量测出所述第一活塞22行程的检测器。

本实用新型的气体检测装置100a可以安装在汽车上，用于检测汽车尾气的成分检测，方便对汽车尾气排放进行监测，也可以安装在自行车上，在骑行过程中所述第一活塞22因路面颠簸而在所述气管21内自由往复运行，进而对气体成分进行检测，方便骑行爱好者确认空气质量。当然的，所述气体传感器 31也可以采用其他成分检测的传感器，可以安装在其他位置上，以满足使用者的不同检测需求。

在第一实施例中，所述气管21远离开口的一端设置有挡块217，防止所述第一活塞22脱出所述气管21，所述挡块217设有通孔218，有助于所述第一活塞22滑动时气体的排出，保证正常使用。

请参考图5至图7，为本实用新型第二实施例的气体检测装置100b，所述探测分析模组包括固定管34，所述固定管34与所述气管21连通，所述气体传感器31置于所述固定管34内，且其检测端朝向所述第一活塞22以形成所述检测空间212，所述固定管34/气管21设置有连通所述检测空间212的气孔341，所述气孔341与所述进出气口11连通。由于所述气体传感器31通过所述固定管34与所述气管21连通，所述固定管34和所述气管21连接形成所述外壳10，因此，该实施例的气体检测装置100b体积更小，可以制成杆状结构，方便携带，节省空间。

请参考图8至图10，为本实用新型第三实施例的气体检测装置100c，所述供气模组20还包括第二活塞23，所述气管21包括连通的大直径气管213 和小直径气管214，所述第一活塞22贴合于所述大直径气管213内壁，所述第二活塞23贴合于所述小直径气管214内壁，所述第一活塞22与所述第二活塞 23之间充满液态介质以使所述第一活塞22和所述第二活塞23联动，所述液态介质的存在使得所述第一活塞22与所述第二活塞23之间的空间体积不会发生改变，因此所述第一活塞22滑动的空间体积与所述第二活塞23滑动的空间体积相同。

分别测得所述第一活塞22滑动的距离为L1，大直径气管213内径为D1，所述第一活塞22滑动的空间体积V1＝L1*D1²*Pi/4，所述第二活塞23滑动的距离为L2，小直径气管214内径为D2，所述第二活塞23滑动的空间体积为 V2＝L2*D2²*Pi/4，由于V1＝V2，即L1*D1²*Pi/4＝L2*D2²*Pi/4，得到

L1＝L2*(D2/D1)²，因此，气体成分浓度C为：C＝Q/(D2²*Pi/4*L2)。

由于所述第一活塞22需要吸气或者排气，因此所述第一活塞22的位置需要靠近所述大直径气管213的开口211以保证足够的吸力，故所述大直径气管 213的长度一般很短，而所述第一活塞22的运动距离过短会导致滑动距离L1 难以测量或者测量结果与实际值相差太多，从而影响所述气体检测装置100c 的精确性。

本实用新型通过设置小直径气管214以及在小直径气管214内设置第二活塞23来放大所述第一活塞22的运动状况，所述小直径气管214的长度可以做的很长，因此所述第二活塞23的运动距离较大，滑动距离L2容易测量，与实际值误差小，而且由于所述第一活塞22的直径远大于所述第二活塞23的直径，所述第一活塞22运动一小段距离即可驱动所述第二活塞23运动一大段距离，通过检测所述第二活塞23的运动距离L2可以得到所述第一活塞22的运动距离L1，进而得到进入所述检测空间212内的气体体积V以及气体成分浓度Q，所获得的气体体积V更加精确，从而提高所述气体检测装置100c的测量精确性。

在本实施方式中，所述气体传感器31设置有两个，对应地所述开口211 设置有两个，分别设置于所述气管21的两端，每一所述气体传感器31与对应的开口211形成所述检测空间212，能够两边同时进行检测，提高所述气体检测装置100c的使用率。当所述第一活塞22往左移动时，所述气管21的一端吸进气体，另一端排出气体。对应地，当所述第一活塞22往右移动时，所述气管21的一端排出气体，另一端吸进气体。

当位于左端的气体传感器31为VOC传感器，当所述第一活塞22从左端向右端移动时，气体经所述开口21进入所述VOC传感器的检测空间212内，所述VOC传感器开始工作计量空气中VOC的数量Q；当所述第一活塞22从右端向左端移动，为排出所述检测空间212内气体，此时停止所述VOC传感器工作，因空气经所述VOC传感器检测后，VOC成分已发生化学反应而部分消耗，故所述气管21内空气的VOC浓度小于外界实际VOC浓度，所以停止所述VOC传感器工作，避免影响对外界实际VOC浓度的量测。

第四实施例中，综前所述，易理解所述供气模组20与所述气体传感器之间的关系，此处仅示意所述供气模组20，如图11和图12所示，所述气管21 设置有四个，每一所述大直径气管213内设置有第一活塞22，每一所述小直径气管214内设置有第二活塞23，可按需在各个进出气口内设置相应的气体传感器，对如VOC，CO₂，CH₄，CO等气体成分进行单独量测，减小甚至消除了阵列型气体传感器量测中的气体成分相互干扰，以及复杂的数据分析所带来的系统误差；

所述供气模组20还包括互通件24，所述互通件24连通所述小直径气管 214，所述互通件24与所述第二活塞23之间充满所述液态介质以使所述第二活塞23相互联动。

在本实施方式中，4个所述气体传感器是同时进行气体成分数量的检测，而且相互独立，不互相影响，可以按照用户需要，对多个位置不同的气体成分进行具体检测。所述气体传感器以及气管21的数量可以根据用户需要具体设置。

当其中一个所述第一活塞22推动所述液态介质时会影响到另外一个所述第一活塞22的运动，由于所述液态介质体积难于被压缩，各个第一活塞22的运动均为随机。根据所述气管21所组成的平面的倾斜状况，会出现三种运动情况，分别为：“1个第一活塞22吸进气体和3个第一活塞22排出气体”、“2 个第一活塞22吸进气体和2个第一活塞22排出气体”以及“3个第一活塞22吸进气体和1个第一活塞22排出气体”，各个第一活塞22的运动情况均被其对应的第二活塞23进行放大，以获得精准的气体体积。

在第三实施例和第四实施例中，所述液态介质为与所述气管21内壁低湿润性的液体，液体不会粘黏在所述气管21内，而且由于液体难于被压缩，液体体积保持不变，从而保证所述第一活塞22滑动的空间体积与所述第二活塞 23滑动的空间体积相同。

优选地，所述MCU控制分析模块33还包括显示模组35、通讯模组和电源36，所述显示模组35显示所获得的各项数据，直观；所述通讯模组用于连接外部设备，方便进行远程检测；所述电源36给所述显示模组35提供电量。

在本实施方式中，所述气体检测装置可以通过有线或者无线的方式进行数据的传输，如通过数据线或者蓝牙通信等方式传输，方便用户进行选择。

综上所述，本实用新型的气体检测装置，通过在气管21内设置第一活塞22滑动以吸进或者排出气体，仅仅依靠重力或惯性驱动，不需要其它接触式或非接触式驱动即可进行，其结构简单、噪音小、体积小，适用于较小管径，测量精度高。

本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种气体检测装置，其特征在于，包括外壳、以及设置于外壳内的供气模组、探测分析模组，所述供气模组包括气管、以及设置于气管内的第一活塞，所述探测分析模组包括气体传感器、位移传感器和MCU控制分析模块，所述气管设置有开口与所述气体传感器的检测端形成检测空间，所述外壳设置有连通所述检测空间的进出气口，所述第一活塞在重力或者惯性作用力下沿着所述气管内壁轴向自由滑动以吸进气体或者排出气体，所述气体传感器用于检测气体成分数量，所述位移传感器用于检测所述第一活塞的运动距离，以获得吸入或者排出的气体体积，所述MCU控制分析模块用于根据所测得的气体成分数量和气体体积计算得到气体成分浓度。

2.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述供气模组还包括第二活塞，所述气管包括连通的大直径气管和小直径气管，所述第一活塞贴合于所述大直径气管内壁，所述第二活塞贴合于所述小直径气管内壁，所述第一活塞与所述第二活塞之间充满液态介质以使所述第一活塞和所述第二活塞联动。

3.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述气管远离所述开口的一端设置有挡块，所述挡块设有通孔用于排出气体。

4.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述气体传感器设置有两个，对应地所述开口设置有两个，分别设置于所述气管的两端，每一所述气体传感器与对应的开口形成所述检测空间。

5.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述探测分析模组包括固定管，所述固定管与所述气管连通，所述气体传感器置于所述固定管内，且其检测端朝向所述第一活塞以形成所述检测空间，所述固定管/气管设置有连通所述检测空间的气孔，所述气孔与所述进出气口连通。

6.根据权利要求2所述的气体检测装置，其特征在于，所述气管设置有多个，每一所述大直径气管内设置有第一活塞，每一所述小直径气管内设置有第二活塞；

所述供气模组还包括互通件，所述互通件连通所述小直径气管，所述互通件与所述第二活塞之间充满所述液态介质以使所述第二活塞相互联动。

7.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述MCU控制分析模块还包括显示模组、通讯模组和电源。

8.根据权利要求2所述的气体检测装置，其特征在于，所述液态介质为与所述气管内壁低湿润性的液体。

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