CN2646715Y - 环境空气质量自动监测仪 - Google Patents

Abstract

一种环境空气质量自动监测仪，包括气路部分，信号处理部分，控制部分和输出部分。其中信号处理部分包括气体传感器以及信号变换及处理器件，其中气体传感器采用电化学传感器。本实用新型测量速度快、灵敏度高、准确可靠、抗干扰性、稳定性好，可连续自动进行监测。而且制备成本低，可检测多种气体，适应市场的多样化要求。

Description

环境空气质量自动监测仪

技术领域

本实用新型涉及一种环境空气质量自动监测仪，特别是一种利用干法测量环境空气质量的仪器。

背景技术

随着经济的高速发展，人类对环境的破坏日益显示出其严重的危害性。全球变暖，臭氧层的破坏，这些都使得人类提高了对环境的关注，环保意识越来越强。进而，对空气质量的监测要求也越来越高，实现空气质量的在线监测成为一种起码的要求。而我国现阶段使用较多的监测手段仍为手工方式，由采样器取样，再将样品带回、测量分析后出结果。这种方式的测量精度不高，而且分析过程较长，有较大的滞后性。远远不能满足对空气质量监测的要求。光谱监测仪可以实现快速准确地测量空气质量的要求，测量精度及效率均得以大大提高，但其造价高，维修费用昂贵，不利于在国内大面积推广。

发明内容

本实用新型的目的在于研制一种造价低、精确度及灵敏度高的空气质量自动监测仪。

本实用新型的环境空气质量自动监测仪包括：

气路部分I，由进气管路，过滤器，泵组成；

信号处理部分II，由气体传感器、恒温度装置以及信号变换及处理器件组成；

控制部分III，包括温度控制装置；

输出部分IV；

气体由气路部分I，经进气管路，过滤器，泵送至信号变换及处理部分II，由气体传感器将被测气体浓度变成电信号，该电信号经信号变换及处理器件调整后，得到标准输出信号及控制信号；输出信号经输出部分IV输出显示，控制信号反馈回控制部分III，由温度控制装置控制仪器的温度。

上述的气体传感器是电化学传感器。通常由电解液和浸没在电解液中的三个电极，即工作电极、参比电极和对电极构成。其中最主要的是工作电极，它通常是一种具有催化活性的金属，例如：铂，金将其涂覆在一种透气但是憎水的膜上做成。另外，在电极上还涂覆有VIB族及VIII族中除铂外的其它金属，如钯、铑、钌、钼等。被测量的气体扩散透过多孔的膜在其上进行电化学氧化或还原反应。其反应的性质依工作电极的热力学电位和分析气体的电化学(氧化还原)性质而定。电化学反应中参加反应的电子，流向(还原)或流出(氧化)工作电极，通过外电路成为传感器的输出信号。

为了氧化还原反应得以进行，工作电极的热力学电位是一个极为重要的因素。参比电极则是为了使电解液中的工作电极具有一种稳定的电化学电位而设。参比电极通常需要保护使之不暴露于样气中，这样参比电极的热力学电位就总是具有同一数值保持稳定。

另外，传感器的气体流量是恒温、恒定的。

输出信号包括模拟信号输出(0-2V根据用户要求可改变)和数字信号输出(ppm或mg/m³)供面板LED显示。

由于传感器信号的输出与温度有关系，该仪器为提高准确度设计了温度控制装置，根据传感器的温度变化及时调整制冷和制热系统，保证了传感器的最佳使用状态。控制部分还包括电源保护，开关，泵及标校整定电位器，其作用是保证系统安全可靠。

本实用新型的监测仪具有测量速度快、灵敏度高、准确可靠、抗干扰、稳定性好的特点，可连续自动进行监测。而且制备成本低，可检测多种气体，适应市场的多样化要求。

附图说明

图1为本实用新型监测仪的结构框图；

图2为本实用新型监测仪的基本工作原理图；

图3为本实用新型所用的电化学传感器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的环境空气质量自动监测仪进行详细的描述，但应当理解本实用新型的保护范围不受具体实施方式的限制。

参见图1及图2，该监测仪主要包括：

气路部分I，由进气管路1，过滤器2，抽气泵3组成；

信号变换及处理部分II，由气体传感器4、恒温装置、信号变换及处理器件5组成；

控制部分III，：包括温度控制装置6

输出部分IV；

气体由气路部分I，经进气管路1，过滤器2，抽气泵3送至信号变换及处理部分II，由气体传感器4将被测气体浓度变成电信号，该电信号经信号变换及处理器件5调整后，得到标准输出信号及控制信号；输出信号经输出部分IV输出显示，控制信号反馈回控制部分III，由温度控制装置6控制仪器的温度。

上述的气体传感器4采用电化学传感器。

另在传感器后安装有流量调节器7以排出尾气。

输出信号包括模拟信号输出8(0-2V根据用户要求可改变)以及数字信号(ppm或mg/m³)LED输出9。

由于传感器信号的输出与温度有关系，该仪器为提高准确度设计了温度控制装置6，根据传感器的温度变化即使调整制冷和制热系统，保证了传感器的最佳使用状态。控制部分还包括电源保护，开关，泵及标校整定电位器，其作用是保证系统安全可靠。

该仪器所用的气体传感器4是电化学传感器(恒电位电解法)，其结构见图3：

电化学传感器有三个电极：10代表参比电极RE，11代表对电极CE，12代表工作电极WE。其中最主要的是工作电极，由铂涂覆在透气憎水性膜上做成。另外，在电极上还涂覆有钯。被测量的气体扩散透过多孔的膜在其上进行电化学氧化或还原反应。在工作电极与参比电极之间加上预先给定的极化电压，然后，将气体样品通过透气性薄膜使其中的待测成分作用电极表面，进行电化学反映，由此而来所产生正比被测气体在传感器中发生如下反应：

无论采用上述那种方式都将根据下式的电解电流求得待侧气体成分的浓度。

$I=N\×\frac{F\×A\×D\×C}{E}$

式中：I：电解电流(安培)

      A：气体扩散的面积(平方厘米)

      N：每摩尔气体的电子数

      D：扩散系数

      E：扩散层的厚度(厘米)

      C：被测气体浓度(摩尔/毫升)

      F：法拉第常数

由传感器产生的电流I，经转换电路变换成所要求的标准信号，并在LED上显示出结果。

本实用新型的检测仪主要技术参数为：

型号：CPR-K

测定气体：	一氧化碳	二氧化硫	二氧化氮	硫化氢
					测量范围：	0-50ppm	0-2ppm	0-2ppm	0-2ppm

响应时间：＜3分钟

精    度：满刻度±2％

线    性：满刻度±2％

漂    移：零与满跨均＜2％

电    源：AC220V 50HZ

输出方式：LED数字现实、模拟信号

环境温度：0~+45℃

工作方式：连续

采样流量：350ml/min

重    量：4.3Kg

本实用新型的监测仪，采用电化学传感器技术，进行干法监测。具有测量速度快、灵敏度高、准确可靠、抗干扰、稳定性好的特点，可连续自动进行监测。而且制备成本低，可检测多种气体，适应市场的多样化要求。

Claims (9)

1.一种环境空气质量自动监测仪，其特征在于，该仪器包括：

气路部分(I)，由进气管路、过滤器、泵组成；

信号处理部分(II)，由气体传感器、恒温度装置以及信号变换及处理器件组成；

控制部分(III)，包括温度控制装置；

输出部分(IV)；

气体由气路部分(I)，经进气管路、过滤器、泵送至信号处理部分(II)，由可将被测气体浓度变成电信号的气体传感器转换，并经信号变换及处理器件调整后，得到标准输出信号及控制信号；输出信号经输出部分(IV)输出显示，控制信号反馈回控制部分(III)，由温度控制装置控制仪器的温度。

2.按照权利要求1所述的空气质量自动监测仪，其特征在于，上述的气体传感器是电化学传感器。

3.按照权利要求2所述的空气质量自动监测仪，其特征在于，

所说的电化学传感器包括电解液及浸没在其中的工作电极、参比电极和对电极。

4.按照权利要求3所述的空气质量自动监测仪，其特征在于，所述工作电极是由铂或金涂覆在一种透气但是憎水的膜上做成的。

5.按照权利要求4所述的空气质量自动监测仪，其特征在于，所述工作电极上还涂覆有VIB族及VIII族中除铂外的其它金属。

6.按照权利要求5所述的空气质量自动监测仪，其特征在于，所述其它金属为钯、铑、钌、钼。

7.按照权利要求1或2所述的空气质量自动监测仪，其特征在于，传感器的气体流量是恒温、恒定的。

8.按照权利要求1所述的空气质量自动监测仪，其特征在于，输出信号包括模拟信号输出和数字信号输出。

9.按照权利要求1所述的空气质量自动监测仪，其特征在于，所述控制部分(III)还包括电源保护，开关，泵及标校整定电位器，其作用是保证系统安全可靠。

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