室内空气质量检测与传感器的应用

1、室内空气质量检测与传感器的应用 摘要 室内空气品质对人的影响至关重要 , 利用传感器检测空气质 量是当今流行的一种方法 , 本文介绍了传感器在空气质量检测方面的 原理应用 ,分析了当前气体传感器的优点和不足 , 以及气体传感器的 发展趋势和前景。 关键词 空气质量 气体传感器 室内环境污染一、空气对于人的重要性人们每时每刻都离不开氧 , 并通过吸入空气而获得氧。 一个成年人每 天需要吸入空气达 6500 升以获得足够的氧气 ,因此, 被污染了的空气 对人体健康有直接的影响。人的一生中有 90%以上时间在室内度过 , 可见, 室内空气品质对人的影响更是至关重要。二、室内环境污染背景 当今,人类正

2、面临“煤烟污染”、“光化学烟雾污染”之后 , 又出现 了“室内空气污染”为主的第三次环境污染。美国专家检测发现 , 在 室内空气中存在 500 多种挥发性有机物 , 其中致癌物质就有 20 多种, 致病病毒 200 多种。危害较大的主要有 : 氡、甲醛、苯、氨以及酯、 三氯乙烯等。大量触目惊心的事实证实 , 室内空气污染已成为危害人 类健康的“隐形杀手” , 也成为全世界各国共同关注的问题。 据统计 , 全球近一半的人处于室内空气污染中 , 室内环境污染已经引起 35.7%的呼吸道疾病 ,22%的慢性肺病和 15%的气管炎、支气管炎和肺癌。三、关于开展室内空气质量服务的几点设想1. 着手调查国

3、内家庭和办公室内空气质量的基本情况。2. 了解并着手引进室内空气质量检测设备。3. 进行规模较大的宣传活动 , 首先应由气象主管部门与环保主管部 门联合建立室内空气质量问题的管理机制。4. 对国际环保部门有关室内空气质量的法规、技术标准、室内污染 测定方法及对测定仪器等问题进行专门的调查和研究。四、空气检测仪的强力武器传感器 检测技术是人们认识和改造世界的一种必不可少的重要技术手段。而传感器是科学实验和工业生产等活动中对信息资源的开发获取、 传 输与处理的一种重要工具。 下面将介绍六种在空气质量检测方面发挥 重要作用的传感器。1. 金属氧化物半导体式传感器。金属氧化物半导体式传感器利用被 测气

4、体的吸附作用 ,改变半导体的电导率 , 通过电流变化的比较 , 激发 报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大 , 输出线形不 稳定。金属氧化物半导体式传感器 ,因其反应十分灵敏 , 故目前广泛使 用的领域为测量气体的微漏现象。2. 催化燃烧式传感器。催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的 检测可燃气体的原理之一 , 具有输出信号线形好、指数可靠、价格便 宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。 催化燃烧式传感器采用 惠斯通电桥原理 , 感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧 , 是温 度使感应电阻的阻值发生变化 , 打破电桥平衡 , 使之输出稳定的电流 信号, 再经过后期电路的放大、

5、稳定和处理最终显示可靠的数值。3. 定电位电解式传感器。定电位电解式传感器是目前测毒类现场最 广泛使用的一种技术 , 在此方面国外技术领先 , 因此此类传感器大都 依赖进口。定电位电解式气体传感器的结构 : 在一个塑料制成的筒状 池体内,安装工作电极、对电极和参比电极 , 在电极之间充满电解液 , 由多孔四氟乙烯做成的隔膜 , 在顶部封装。前置放大器与传感器电极 的连接,在电极之间施加了一定的电位 , 使传感器处于工作状态。 气体 与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应 , 在对电极发生还原或 氧化反应 , 电极的平衡电位发生变化 , 变化值与气体浓度成正比。4. 迦伐尼电池式氧气传感器。

6、迦伐尼电池式氧气传感器的结构 : 在塑 料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10-30 卩 m 的聚四氟乙烯透气膜,在其容器内侧紧粘着贵金属 （铂、黄金、银等）阴电极, 在容器 的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极 （ 用铅、镉等离子化倾向大 的金属 ） 。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原 反应,使阳极金属离子化 ,释放出电子 ,电流的大小与氧气的多少成正 比,由于整个反应中阳极金属有消耗 , 所以传感器需要定期更换。 目前 国内技术已日趋成熟 , 完全可以国产化此类传感器5. 红外式传感器。红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸 收原理,具有抗中毒性好 , 反应灵敏,

7、 对大多数碳氢化合物都有反应。 但结构复杂 , 成本高。6. PID 光离子化气体传感器。 PID 由紫外灯光源和离子室等主要部分 构成,在离子室有正负电极 ,形成电场 ,待测气体在紫外灯的照射下 , 离子化,生成正负离子 ,在电极间形成电流 ,经放大输出信号。 PID 具 有灵敏度高 ,无中毒问题 , 安全可靠等优点。五、气体检测仪器仪表产业发展现状深度分析 科学技术的进步为气 体检测仪器仪表行业的发展提供了条件 , 市场和政府政策的推动、人 们安全意识的提高、 相关法规法律的完善是气体检测行业发展的核心 动力, 这些推动使气体检测仪器仪表行业处于产业高速增长期。从技术发展的角度看 , 根据

8、使用传感器原理的不同 , 常见的气体检测 仪器仪表各自有适用气体及应用领域 , 新技术新产品正在成为未来气 体检测仪器仪表的主流。六、对未来空气质量检测的展望 随着人们生活水平的不断提高和对环保的日益重视 , 对各种有毒、有 害气体的探测 , 对大气污染、工业废气的监测以及对食品和居住环境 质量的检测都对气体传感器提出了更高的要求。纳米、薄膜技术等新 材料研制技术的成功应用为气体传感器集成化和智能化提供了很好 的前提条件。 气体传感器将在充分利用微机械与微电子技术、 计算机 技术、信号处理技术、传感技术、故障诊断技术、智能技术等多学科 综合技术的基础上得到发展。 研制能够同时监测多种气体的全自动数 字式的智能气体传感器将是该领域的重要研究方向。参考文献