研究室中揮發(fā)乙醚氣體檢測裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及環(huán)境安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種能夠快速、準(zhǔn)確檢測實驗室環(huán)境 中乙酸濃度的研究室中揮發(fā)乙酸氣體檢測裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 乙酸通常為無色透明液體，有特殊刺激氣味，帶甜味，極易揮發(fā)。其蒸汽重于空氣。 在空氣的作用下能氧化成過氧化物、醒和乙酸，暴露于光線下能促進(jìn)其氧化。當(dāng)乙酸中含 有過氧化物時，在蒸發(fā)后所分離殘留的過氧化物加熱到ioo°cw上時能引起強烈爆炸。乙 酸溶于低碳醇、苯、氯仿、石油酸和油類，微溶于水。相對密度0. 7134,烙點-116. 3°C，沸點 34. 6°C，折光率 1. 35555,閃點（閉杯）-45°C。
[0003]目前對于低濃度乙酸檢測方法主要依靠儀器分析的方法，如氣相色譜法等。上述 檢測方法雖然可W準(zhǔn)確的檢測環(huán)境中微量乙酸的濃度，但是普遍存在檢測周期長、成本昂 貴等不足，而且，需要經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的熟練技術(shù)人員操作儀器設(shè)備，無法實現(xiàn)環(huán)境中微量乙 酸的現(xiàn)場準(zhǔn)確快速檢測。
[0004]因此，目前使用的用于微量乙酸的檢測系統(tǒng)存在靈敏度低、選擇性差、穩(wěn)定性差或 者不能長期使用的問題。
[0005]中國專利授權(quán)公告號：CN101846610A，授權(quán)公告日2010年9月29日，公開了一種 氣體檢測裝置及氣體檢測系統(tǒng)，其包括石英板、第一電極、第二電極及吸附層，所述石英板 具有相對的第一表面和第二表面，所述第一電極形成于第一表面，所述第二電極形成于第 二表面，所述吸附層形成于第一電極表面，所述吸附層由銀-二氧化銀納米棒組成，用于吸 附待檢測氣體，W使氣體檢測裝置的質(zhì)量發(fā)生變化，從而獲得待檢測氣體的濃度。該發(fā)明存 在檢測速度慢，檢測精度低的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的氣體檢測方法的檢測周期長、成本高、設(shè)備昂貴 的不足，提供了一種能夠快速、準(zhǔn)確檢測實驗室環(huán)境中乙酸濃度的研究室中揮發(fā)乙酸氣體 檢測裝置和方法。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[0008]-種研究室中揮發(fā)乙酸氣體檢測裝置，包括控制器，存儲器、支撐平臺，設(shè)于支撐 平臺上的橫截面呈矩形的氣室和豎向支撐板，設(shè)于豎向支撐板上的氣缸；
[0009]所述氣室內(nèi)壁頂部設(shè)有用于向下吹風(fēng)的若干個風(fēng)扇，氣室內(nèi)側(cè)壁由上至下依次設(shè) 有氣體敏感膜、由電熱絲構(gòu)成的第一金屬網(wǎng)、氣體敏感膜、由電熱絲構(gòu)成的第二金屬網(wǎng)，位 于第二金屬網(wǎng)下部并將氣室內(nèi)分隔為上下兩部分的水平隔板，氣室內(nèi)底部設(shè)有托板、檢測 頭和沿托板上表面環(huán)形分布的軌道，檢測頭上設(shè)有MQ-2傳感器、MQ-135傳感器和乙酸傳感 器；每個氣體敏感膜上均設(shè)有若干個通孔；
[0010] 所述氣室上設(shè)有用于插入水平隔板的開口，水平隔板外端與氣缸的伸縮桿連接， 檢測頭下部設(shè)有用于帶動檢測頭沿軌道運動的第一電機，位于水平隔板上部和下部的氣室 上分別設(shè)有一組進(jìn)氣管和出氣管；進(jìn)氣管和出氣管上均設(shè)有電磁閥；開口和水平隔板之間 設(shè)有密封結(jié)構(gòu)；
[0011] 所述氣室包括上下插接的下端開口氣室組件和上端開口氣室組件，下端開口氣室 組件與支撐平臺固定連接，上端開口氣室組件底部和支撐平臺之間設(shè)有豎向絲桿，豎向絲 桿上部與上端開口氣室組件底部螺紋配合，豎向絲桿下部通過設(shè)于支撐平臺上的軸承與支 撐平臺連接，絲桿下端與設(shè)于上端開口氣室組件內(nèi)的第二電機的轉(zhuǎn)軸連接；
[0012] 控制器分別與存儲器、各個電扇、各個電磁閥、第一金屬網(wǎng)、第二金屬網(wǎng)、第一電 機、第二電機、MQ-2傳感器、MQ-135傳感器和乙酸傳感器電連接。
[0013] 氣體敏感膜用于吸附實驗室氣體，氣體敏感膜具有氣體富集作用，可將氣體敏感 膜依次在HN03(1 : 1)、丙酬和雙蒸水中超聲清洗15min，清洗后的電極置于室溫下驚干備 用；按一定比例將蘋果汁與聚乙二醇溶液混合，用超聲振蕩均勻得到混合物，用微量注射器 吸取5yL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 %化fion的混合物，滴涂于氣體敏感膜表面，室溫下驚干待用。
[0014] 第一金屬網(wǎng)、第二金屬網(wǎng)用于加熱氣體敏感膜，各個風(fēng)扇用于將經(jīng)過烘烤從氣體 敏感膜中散發(fā)出來的氣體吹向氣室下部，便于各個傳感器檢測；水平隔板用于分隔氣室上 部和下部，從而方便氣室上部和下部同時進(jìn)行氣體富集和傳感器清洗；豎向支撐板和氣缸 用于帶動水平隔板水平移動，從而使控制器可通過第一電機控制水平隔板將氣室內(nèi)分為上 下兩部分或者使氣室恢復(fù)為一個整體；托板給軌道提供支撐，軌道給檢測頭提供移動至托 板不同部位的導(dǎo)向，MQ-2傳感器和MQ-135傳感器分別用于檢測環(huán)境信號，乙酸傳感器用于 檢測乙酸氣體信號；第二電機用于帶動上端開口氣室組件上升。
[0015] 由于傳感器對被檢測的目標(biāo)氣體均具有交叉敏感特性，因此本發(fā)明采用MQ-2 傳感器和MQ-135傳感器作為輔助傳感器，乙酸傳感器作為檢測乙酸氣體的主傳感器，將 MQ-2傳感器、MQ-135傳感器和乙酸傳感器檢測的信號進(jìn)行融合，得到了傳感器融合信號 signal(t)，從而既保留了主傳感器的檢測信息，又保留了主傳感器與輔助傳感器之間的信 號差異信息，提高了檢測精度。
[0016] 因此，本發(fā)明具有靈敏度高、穩(wěn)定性好且響應(yīng)時間短，對乙酸具有較好的選擇性， 能夠檢測出濃度更低的微量乙酸氣體，從而有效的保障人們身體健康的特點。
[0017] 作為優(yōu)選，所述軌道包括基板、設(shè)于基板上表面的兩條間隔設(shè)置的凹槽，所述凹槽 底面上設(shè)有等間隔排列的齒條；所述檢測頭底部設(shè)有兩個與凹槽相配合的齒輪；所述第一 電機的轉(zhuǎn)軸與設(shè)于兩個齒輪之間的連接軸相連接。
[0018] 作為優(yōu)選，所述基板上設(shè)有第一擋板，與第一擋板相對的第二擋板；第一擋板、第 二擋板上設(shè)有對應(yīng)的導(dǎo)向滑槽；所述齒輪的連接軸兩端設(shè)有用于插入第一擋板、第二擋板 的導(dǎo)向滑槽的延伸軸；檢測頭下表面設(shè)有與第一擋板、第二擋板上表面滾動接觸的若干個 滾珠。
[0019] 導(dǎo)向滑槽、延伸軸和滾珠的設(shè)置，使檢測頭的穩(wěn)定性更好，摩擦力更小。
[0020] 作為優(yōu)選，所述下端開口氣室組件外周面通過4個L形支撐桿與支撐平臺固定連 接。
[0021] 作為優(yōu)選，氣體敏感膜內(nèi)設(shè)有若干個間隔分布的空腔，空腔內(nèi)設(shè)有伸出氣體敏感 膜上下表面之外的碳納米管。空腔和碳納米管增加了氣體敏感膜對氣體的吸附能力。
[0022] 一種研究室中揮發(fā)乙酸氣體檢測裝置的控制方法，包括如下步驟：
[002引 （6-1)控制器控制氣室下部的進(jìn)氣管和出氣管上的電磁閥均打開，通過進(jìn)氣管向 氣室下部內(nèi)充入氮氣，對MQ-2傳感器、MQ-135傳感器和乙酸傳感器清洗8至15分鐘，清洗 完畢后，控制器控制氣室下部的進(jìn)氣管和出氣管上的電磁閥均關(guān)閉；
[0024] (6-2)控制器控制氣室上部的進(jìn)氣管和出氣管上的電磁閥打開，通過進(jìn)氣管向氣 室內(nèi)循環(huán)充入待檢測的實驗室氣體，氣體敏感膜吸附氣體，7至15分鐘后控制器控制氣室 上部的進(jìn)氣管和出氣管上的電磁閥關(guān)閉；
[00巧](6-3)控制器控制氣缸的伸縮桿帶動水平隔板向氣室外水平移動，使水平隔板內(nèi) 端移至與開口相接觸位置時，控制器控制氣缸停止工作；
[0026] (6-4)控制器控制第一金屬網(wǎng)、第二金屬網(wǎng)通電，同時控制各個電扇工作，氣體敏 感膜吸附的氣體進(jìn)入氣室下部，8至15分鐘后，控制器控制第一金屬網(wǎng)、第二金屬網(wǎng)斷電， 各個電扇停止工作；
[0027] (6-5)控制器控制氣缸的伸縮桿帶動水平隔板向氣室內(nèi)水平移動，使水平隔板外 端移至與開口相接觸位置相接觸時，控制器控制氣缸停止工作；
[0028] (6-6)控制器通過第一電機帶動檢測頭沿軌道移動，通過第二電機帶動上端開口 氣室組件由與支撐平臺接觸位置逐漸上升至控制器中預(yù)定的高度L，MQ-2傳感器、MQ-135 傳感器和乙酸傳感器檢測氣體信號，控制器收到乙酸傳感器的檢測信號S1 (t)、MQ-2傳感 器的檢測信號S2(t)，MQ-135傳感器的檢測信號S3 (t);控制器利用公式signal(t) =S12 (t) +(SI(t) -S2 (t)) 2+(SI(t) -S3 (t))2計算傳感器融合信號signal(t);
[002引 （6-7)存儲器中預(yù)先存儲有隨機共振模型和乙酸濃度預(yù)測模型，將signal(t)輸 入隨機共振模型中，控制器計算隨機共振模型共振時的輸出信噪比SNR，
[0030] 將SNR輸入乙酸濃度預(yù)測模型中，得到被檢測的實驗室氣體的乙酸濃度。
[0031] 由于傳感器對被檢測的目標(biāo)氣體均具有交叉敏感特性，因此本發(fā)明采用MQ-2傳 感器和MQ-135傳感器作為輔助