TWI489104B - 臭氧檢測器及臭氧濃度量測方法 - Google Patents

Description

臭氧檢測器及臭氧濃度量測方法

本發明係關於一種臭氧檢測器，特別是一種精確且可連續偵測臭氧濃度之臭氧檢測器。

傳統臭氧的檢測方法有碘量法、電化學法、比色法等化學方法，係利用各種化學溶液或電解質以與臭氧進行反應檢測臭氧；亦有半導體檢測法，係利用氣體在固體表面之吸附作用檢測氣體之種類及濃度。

然而，前述方法各有難以連續測定、不精確及可測濃度低等缺點，因此，目前工業上使用之臭氧檢測器多以紫外光吸收方式進行。其原理係利用臭氧對波長等於254奈米的紫外光有最大吸收值，因而紫外光在臭氧中會產生衰減；而藉由光電元件的轉換可量測出紫外光衰減程度，進而可判斷出臭氧濃度。此一方法精確且可連續測得較大量高濃度的臭氧，已成為生產、研究單位使用之標準檢測方法，但因其裝置複雜且價格昂貴，故在對使用者而言是相當大的成本負擔。

因此，實有必要研發一種新的臭氧檢測器及新的檢測方法，以改善前述缺失。

本發明之主要目的係在提供一種精確且可連續偵測臭氧濃度之臭氧檢測器。

本發明之另一主要目的係在提供一種臭氧濃度量測方法。

為達成上述之目的，本發明之臭氧檢測器包括有金屬導體及量測裝置。臭氧可於金屬導體之表面產生解離反應，其中解離反應為吸熱反應，使得金屬導體之電阻值因金屬導體之溫度下降而變小。量測裝置係與金屬導體電性連接，用以獲得金屬導體之電阻值，藉以根據金屬導體之電阻值的獲得以計算出臭氧濃度。

依據本發明之一實施例，本發明之量測裝置包括有電流供應器及電壓量測器。電流供應器係與金屬導體電性連接，用以提供一定電流；電壓量測器用以量測金屬導體兩端於定電流通過時之電壓值，以藉由電壓值之量測獲得金屬導體之電阻值，而計算出臭氧濃度。

依據本發明之一實施例，本發明之量測裝置包括有電源供應器及電流量測器。電源供應器係與金屬導體電性連接，電源供應器用以提供一定電壓；電流量測器用以量測通過金屬導體之電流之電流值，以藉由該電流值之量測獲得電阻值，而計算出臭氧濃度。

依據本發明之一實施例，本發明之臭氧檢測器更包括有一對傳輸導線，該對傳輸導線用以使金屬導體與量測裝置電性連接；其中該對傳輸導線之阻抗值小於金屬導體之阻抗值。

依據本發明之一實施例，本發明之金屬導體係彎折而呈現彎曲狀，以使金屬導體彎折突出部分形成探針。

依據本發明之一實施例，更包括有氣體收納裝置，其中氣體收納裝置具有容納空間，而金屬導體設置於容納空間中。氣體收納裝置用以導引臭氧流動，以使臭氧可於容納空間中與金屬導體產生解離反應。

依據本發明之一實施例，本發明之金屬導體之材質為鉑、鎳、銅或不鏽鋼。

本發明之臭氧濃度量測方法包括以下步驟：提供金屬導體，以使臭氧於金屬導體之表面產生解離反應，其中該解離反應為吸熱反應；以及，提供量測裝置，並使量測裝置電性連接該金屬導體，以利用量測裝置獲得金屬導體之電阻值，藉以根據電阻值的獲得以計算出臭氧濃度。

依據本發明之一實施例，本發明之量測裝置包括有電流供應器及電壓量測器，而提供該量測裝置，並使該量測裝置電性連接該金屬導體之步驟包括以下步驟：使電流供應器電性連接金屬導體，並使其提供金屬導體一定電流；以及，使電壓量測器電性連接金屬導體之兩端，以量測金屬導體兩端於定電流通過時之電壓值。

依據本發明之一實施例，本發明之量測裝置包括有電源供應器及電流量測器，而提供量測裝置，並使量測裝置電性連接金屬導體之步驟包括以下步驟：使電源供應器電性連接金屬導體，並使其提供金屬導體一定電壓；以及，使電流量測器以串聯方式連接金屬導體，以量測通過金屬導體之電流之電流值。

依據本發明之一實施例，本發明之臭氧濃度量測方法更包括有以下步驟：提供一對傳輸導線，並使量測裝置利用該對傳輸導線電性連接金屬導體，其中該對傳輸導線之阻抗值小於金屬導體之阻抗值。

依據本發明之一實施例，本發明之臭氧濃度量測方法更包括有以下步驟：使金屬導體彎折而呈現彎曲狀，以使金屬導體彎折突出部分形成探針。

依據本發明之一實施例，本發明之臭氧濃度量測方法更包括有以下步驟：提供氣體收納裝置，其中氣體收納裝置具容納空間；以及，使金屬導體置於容納空間中，以使臭氧於容納空間中與金屬導體產生解離反應。

依據本發明之一實施例，本發明所提供之金屬導體，其材質為鉑、鎳、銅或不鏽鋼。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請先參考圖1關於本發明之臭氧檢測器之第一實施例之示意圖。

於本發明之第一實施例中，本發明之臭氧檢測器1係可用以檢測空氣中的臭氧濃度。如圖1所示，於本發明之第一實施例中，本發明之臭氧檢測器1包括有金屬導體10、量測裝置20、一對傳輸導線30及絕緣外殼50。

於本發明之第一實施例中，金屬導體10為金屬材質之細線，且係彎折而呈現如圖1所示之彎曲狀，以使該金屬導體10彎折突出之部分形成探針。臭氧係可於金屬導體10之表面上產生解離反應，而此一解離反應為一種吸熱反應，其反應式如下： O₃ +25Kcal /mole→O₂ +O        (1)

由式(1)可知，每莫耳的臭氧於金屬表面吸收了25000卡的熱後會產生解離反應。一旦臭氧於金屬導體10之表面11發生上述之解離反應，金屬導體10之溫度即會因臭氧的吸熱而下降。而由於典型金屬材質導體，其電阻值係與溫度成正比(即R=R₀ *[1+α（T-T₀ ）])，因此金屬導體10之電阻值即會因本身溫度的下降而變小。於本發明之具體實施例中，金屬導體10之材質為鉑，但本發明不以此為限，金屬導體10也可由鎳、銅、不鏽鋼或其他金屬材質製成。

於本發明之第一實施例中，量測裝置20包括有電流供應器21及電壓量測器22。電流供應器21用以提供定電流，而電壓量測器22用以量測金屬導體10之兩端於定電流通過時之電壓值，以藉由電壓值之量測獲得金屬導體10之電阻值，而計算出臭氧濃度。詳言之，當通過金屬導體10兩端的電流為固定時，利用歐姆定律(V=I*R)，即可藉由電壓值的量測而獲得電阻值。而一旦可以獲得電阻值(或電壓值)，即可利用式(1)、公式R=R₀ *[1+α（T-T₀ ）]以及公式H=M*S*(T-T₀ )來計算求得臭氧濃度，其中M為金屬導體10之質量，S為金屬導體10之比熱，H為金屬導體10被吸收的熱量。

如圖1所示，於本發明之第一實施例中，該對傳輸導線30分別連接於金屬導體10之兩端與電流供應器21、電壓量測器22之間，藉以使量測裝置20可利用該對傳輸導線30電性連接金屬導體10，以使電流供應器21提供之定電流可通過金屬導體10，並使電壓量測器22可量測金屬導體10之兩端於定電流通過時之電壓值。在本發明之實施例中，傳輸導線30之切面孔徑大於金屬導體10的切面孔徑，亦即傳輸導線30是比金屬導體10粗的；此一設計目的在於儘量使傳輸導線30阻抗小一點，以減少電壓量測時之誤差，並且使金屬導體10電阻大一點，以使金屬導體10兩端電壓可在無需提供太大電流的情況下被量測到。

絕緣外殼50用以包覆量測裝置20及傳輸導線30，而讓使用者可以手持握臭氧檢測器1。

接著請參考圖2關於本發明之臭氧檢測器之第二實施例之示意圖。

如圖2所示，於本發明之第二實施例中，臭氧檢測器1之用法係與前述有所不同，其主要被應用於檢測臭氧產生器產生出來的臭氧濃度。於本發明之第二實施例中，臭氧檢測器1包括有金屬導體10、量測裝置20、傳輸導線30及氣體收納裝置40，其中氣體收納裝置40具有容納空間41、入口處42及出口處43，而金屬導體10設於容納空間41中，量測裝置20同樣藉由傳輸導線30而與金屬導體10電性連接。

使用時，會將臭氧產生器(圖未示)之氣體輸出口連接氣體收納裝置40之入口處42，使產生的臭氧進入容納空間41中，以使臭氧在容納空間41中於金屬導體10之表面上進行解離反應；之後臭氧再由出口處43排出。

由於在本發明之第二實施例中，其檢測臭氧濃度之原理係與前述第一實施例相同，故在此即不再重複贅述。

接著請參考圖3。藉由前揭說明及公式換算可知，被臭氧所吸收的熱量會與量測到的電壓成反比關係，也就是說，當被量測到的電壓越小，代表臭氧吸走的熱就越多，相對而言，即表示臭氧濃度越高。圖3即是由實驗測得臭氧濃度與電壓間之關係圖表，由圖表可知，臭氧濃度係與電壓為成反比的函數關係，此與由公式推得結果相符。

需注意的是，上述各實施方式僅例示本發明之較佳實施例，為避免贅述，並未詳加記載所有可能的變化組合。然而，本領域之通常知識者應可理解，上述各元件未必皆為必要。且為實施本發明，亦可能包含其他較細節之習知元件。各元件皆可能視需求加以省略或修改。舉例而言，電阻值的獲得也可藉由固定電壓量測電流來實現，也就是說，本發明之量測裝置20也可配置為提供固定電壓的電源供應器及電流量測器(圖未示)，其中電源供應器係與金屬導體10電性連接，電流量測器係以串聯方式與金屬導體10連接，以藉由量測通過金屬導體10之電流的電流值，進而計算出臭氧濃度。

再來請一併參考圖1及圖4。其中圖4係本發明之臭氧濃度量測方法之第一實施例之步驟流程圖。以下將配合圖1以說明圖4所示之各步驟。惟需注意的是，以下雖是以前述第一實施例之臭氧檢測器1為例，說明本發明所揭露之臭氧濃度量測方法，惟本方法並不以使用於前述第一實施例之臭氧檢測器1為限。

首先進行步驟401：提供金屬導體，並使其彎折而呈現彎曲狀。

為使臭氧產生前述之解離反應，故提供金屬導體10，並使其彎折形成如圖1所示之彎曲狀，使臭氧可於金屬導體10之表面產生解離反應。

進行步驟402：提供量測裝置。

如圖1所示，為能在臭氧於金屬導體10表面發生解離反應後獲得金屬導體10之電阻值，故提供量測裝置20。在本發明之實施例中，量測裝置20包括有電流供應器21及電壓量測器22，其中電流供應器21用以提供定電流，而電壓量測器22用以量測金屬導體10兩端於定電流通過時之電壓值，以藉由該電壓值之量測來獲得金屬導體10之電阻值。

進行步驟403：提供一對傳輸導線，並使量測裝置利用傳輸導線電性連接金屬導體。

最後，為量測金屬導體10之電阻值，即提供一對傳輸導線30，並使量測裝置20利用傳輸導線30電性連接金屬導體10。而在使量測裝置20利用傳輸導線30電性連接金屬導體10時，包含有使電流供應器21電性連接金屬導體10，並使其提供金屬導體10一定電流以及使電壓量測器22電性連接金屬導體10之兩端兩個步驟，藉以在定電流通過金屬導體10時，利用量測金屬導體10兩端之電壓值以獲得電阻值。

最後請一併參考圖2及圖5。其中圖5係本發明之臭氧濃度量測方法之第二實施例之步驟流程圖。以下將配合圖2說明圖5所示之各步驟。惟需注意的是，以下雖是以前述第二實施例之臭氧檢測器1為例，說明本發明所揭露之臭氧濃度量測方法，惟本方法並不以使用於前述第二實施例之臭氧檢測器1為限。

首先進行步驟501：提供氣體收納裝置。

為精確量測臭氧產生器產生的臭氧濃度，有必要將其集中於容器內進行反應，故提供氣體收納裝置40，其中氣體收納裝置40包括有容納空間41。

進行步驟502：提供金屬導體，並將其置於容納空間中。

為使臭氧解離反應可於容器內進行，故提供金屬導體10，並將其置於氣體收納裝置40之容納空間41中。

進行步驟503：提供量測裝置。

同樣地，為獲得金屬導體10在臭氧進行解離反應後的電阻值，故提供量測裝置20。

進行步驟504：提供一對傳輸導線，並使量測裝置利用該對傳輸導線電性連接金屬導體。

同樣地，和前述實施例步驟403一樣，須提供傳輸導線30，以使量測裝置20利用傳輸導線30電性連接金屬導體10，方能使量測裝置20量測到金屬導體10之電壓值。同理，在步驟504中，於使量測裝置20利用傳輸導線30電性連接金屬導體10時，同樣包含有使電流供應器21電性連接金屬導體10，並使其提供金屬導體10一定電流以及使電壓量測器22電性連接金屬導體10之兩端兩個步驟。

需注意的是，本發明所揭露之臭氧濃度量測方法並不以上述各實施例中所述之步驟次序為限，只要能達成本發明之目的，上述之步驟次序亦可加以改變。

經由以上說明可知，本發明之臭氧檢測器1係利用臭氧會於金屬表面吸熱而解離之現象，藉由量測金屬導體10之電壓值(也可說是量測電阻值)，以計算出臭氧濃度。此一方法可連續偵測高濃度臭氧，且亦無須花費太多成本。

綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，懇請  貴審查委員明察，早日賜准專利，俾嘉惠社會，實感德便。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

臭氧檢測器1                                    金屬導體10 量測裝置20                                      電流供應器21 電壓量測器22                                  傳輸導線30 氣體收納裝置40                              容納空間41 入口處42                                          出口處43 絕緣外殼50

圖1係本發明之臭氧檢測器之第一實施例之示意圖。 圖2係本發明之臭氧檢測器之第二實施例之示意圖。 圖3係表示電壓與臭氧濃度關係之圖表。 圖4係本發明之臭氧濃度量測方法之第一實施例之步驟流程圖。 圖5係本發明之臭氧濃度量測方法之第二實施例之步驟流程圖。

臭氧檢測器1                                 金屬導體10 量測裝置20                                   電流供應器21 電壓量測器22                               傳輸導線30 絕緣外殼50

Claims (14)

1. 一種臭氧檢測器，用以檢測一臭氧之濃度，該臭氧檢測器包括：一金屬導體，該臭氧可於該金屬導體之表面產生一解離反應，其中該解離反應為吸熱反應，使得該金屬導體之一電阻值因該金屬導體之溫度下降而變小；以及一量測裝置，係與該金屬導體電性連接，用以獲得該電阻值，藉以根據該電阻值的獲得以計算出該臭氧濃度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之臭氧檢測器，其中該量測裝置包括一電流供應器及一電壓量測器，該電流供應器係與該金屬導體電性連接，用以提供一定電流；該電壓量測器用以量測該金屬導體兩端於該定電流通過時之一電壓值，以藉由該電壓值之量測獲得該電阻值，而計算出該臭氧濃度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之臭氧檢測器，其中該量測裝置包括一電源供應器及一電流量測器，該電源供應器係與該金屬導體電性連接，用以提供一定電壓；該電流量測器用以量測通過該金屬導體之電流之一電流值，以藉由該電流值之量測獲得該電阻值，而計算出該臭氧濃度。
4. 如申請專利範圍第2或3項所述之臭氧檢測器，更包括一對傳輸導線，該對傳輸導線用以使該金屬導體與該量測裝置電性連接，其中該對傳輸導線之阻抗值徑小於該金屬導體之阻抗值。
5. 如申請專利範圍第4項所述之臭氧檢測器，其中該金屬導體係彎折而呈現彎曲狀，以使該金屬導體彎折突出之部分形成一探針。
6. 如申請專利範圍第4項所述之臭氧檢測器，更包括一氣體收納裝置，該氣體收納裝置具有一容納空間，該金屬導體設置於該容納空間中；該氣體收納裝置用以導引該臭氧流動，以使該臭氧可於該容納空間中與該金屬導體產生該解離反應。
7. 如申請專利範圍第5項所述之臭氧檢測器，其中該金屬導體之材質為鉑、鎳、銅或不鏽鋼。
8. 一種臭氧濃度量測方法，用以檢測一臭氧之濃度，該臭氧濃度量測方法包括以下步驟：提供一金屬導體，以使該臭氧於該金屬導體之表面產生一解離反應，其中該解離反應為吸熱反應；以及提供一量測裝置，並使該量測裝置電性連接該金屬導體，以利用該量測裝置獲得該金屬導體之一電阻值，藉以根據該電阻值的獲得以計算出該臭氧濃度。
9. 如申請專利範圍第8項所述之臭氧濃度量測方法，其中該量測裝置包括一電流供應器及一電壓量測器，而提供該量測裝置，並使該量測裝置電性連接該金屬導體之步驟包括以下步驟：使該電流供應器電性連接該金屬導體，並使其提供該金屬導體一定電流；以及使該電壓量測器電性連接該金屬導體之兩端，以量測該金屬導體兩端於該定電流通過時之一電壓值。
10. 如申請專利範圍第8項所述之臭氧濃度量測方法，其中該量測裝置包括一電源供應器及一電流量測器，而提供該量測裝置，並使該量測裝置電性連接該金屬導體之步驟包括以下步驟：使該電源供應器電性連接該金屬導體，並使其提供該金屬導體一定電壓；以及使該電流量測器以串聯方式連接該金屬導體，以量測通過該金屬導體之電流之一電流值。
11. 如申請專利範圍第9或10項所述之臭氧濃度量測方法，更包括以下步驟：提供一對傳輸導線，並使該量測裝置利用該對傳輸導線電性連接該金屬導體，其中該對傳輸導線之阻抗值小於該金屬導體之阻抗值。
12. 如申請專利範圍第11項所述之臭氧濃度量測方法，更包括以下步驟：使該金屬導體彎折而呈現彎曲狀，以使該金屬導體彎折突出之部分形成一探針。
13. 如申請專利範圍第11項所述之臭氧濃度量測方法，更包括以下步驟：提供一氣體收納裝置，其中該氣體收納裝置具一容納空間；以及使該金屬導體置於該容納空間中，以使該臭氧於該容納空間中與該金屬導體產生該解離反應。
14. 如申請專利範圍第12項所述之臭氧濃度量測方法，其中該金屬導體之材質為鉑、鎳、銅或不鏽鋼。