室內空氣質量檢測與感測器的應用 [摘要]室內空氣品質對人的影響至關重要,利用感測器檢測空氣質量是當今流行的一種方法,本文介紹了感測器在空氣質量檢測方面的原理應用,分析了當前氣體感測器的優點和不足,以及氣體感測器的發展趨勢和前景。 [關鍵詞]空氣質量 氣體感測器 室內環境汙染 一、空氣對於人的重要性 人們每時每刻都離不開氧,並透過吸入空氣而獲得氧。一個成年人每天需要吸入空氣達6500升以獲得足夠的氧氣,因此,被汙染了的空氣對人體健康有直接的影響。人的一生中有90%以上時間在室內度過,可見,室內空氣品質對人的影響更是至關重要。 二、室內環境汙染背景 當今,人類正面臨“煤煙汙染”、“光化學煙霧汙染”之後,又出現了“室內空氣汙染”為主的第三次環境汙染。美國專家檢測發現,在室內空氣中存在500多種揮發性有機物,其中致癌物質就有 20多種,致病病毒 200多種。危害較大的主要有:氡、甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等。大量觸目驚心的事實證實,室內空氣汙染已成為危害人類健康的“隱形殺手”,也成為全世界各國共同關注的問題。據統計,全球近一半的人處於室內空氣汙染中,室內環境汙染已經引起35.7%的呼吸道疾病,22%的慢性肺病和15%的氣管炎、支氣管炎和肺癌。 三、關於開展室內空氣質量服務的幾點設想 1.著手調查國內家庭和辦公室內空氣質量的基本情況。 2.瞭解並著手引進室內空氣質量檢測裝置。 3.進行規模較大的宣傳活動,首先應由氣象主管部門與環保主管部門聯合建立室內空氣質量問題的管理機制。 4.對國際環保部門有關室內空氣質量的法規、技術標準、室內汙染測定方法及對測定儀器等問題進行專門的調查和研究。 四、空氣檢測儀的強力武器――感測器 檢測技術是人們認識和改造世界的一種必不可少的重要技術手段。而感測器是科學實驗和工業生產等活動中對資訊資源的開發獲取、傳輸與處理的一種重要工具。下面將介紹六種在空氣質量檢測方面發揮重要作用的感測器。 1.金氧半導體式感測器。金氧半導體式感測器利用被測氣體的吸附作用,改變半導體的電導率,透過電流變化的比較,激發報警電路。由於半導體式感測器測量時受環境影響較大,輸出線形不穩定。金氧半導體式感測器,因其反應十分靈敏,故目前廣泛使用的領域為測量氣體的微漏現象。 2.催化燃燒式感測器。催化燃燒式感測器原理是目前最廣泛使用的檢測可燃氣體的原理之一,具有輸出訊號線形好、指數可靠、價格便宜、無與其他非可燃氣體的交叉干擾等特點。催化燃燒式感測器採用惠斯通電橋原理,感應電阻與環境中的可燃氣體發生無焰燃燒,是溫度使感應電阻的阻值發生變化,打破電橋平衡,使之輸出穩定的電流訊號,再經過後期電路的放大、穩定和處理最終顯示可靠的數值。 3.定電位電解式感測器。定電位電解式感測器是目前測毒類現場最廣泛使用的一種技術,在此方面國外技術領先,因此此類感測器大都依賴進口。定電位電解式氣體感測器的結構:在一個塑膠製成的筒狀池體內,安裝工作電極、對電極和參比電極,在電極之間充滿電解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜,在頂部封裝。前置放大器與感測器電極的連線,在電極之間施加了一定的電位,使感測器處於工作狀態。氣體與的電解質內的工作電極發生氧化或還原反應,在對電極發生還原或氧化反應,電極的平衡電位發生變化,變化值與氣體濃度成正比。 4.迦伐尼電池式氧氣感測器。迦伐尼電池式氧氣感測器的結構:在塑膠容器的一面裝有對氧氣透過性良好的、厚10-30μm的聚四氟乙烯透氣膜,在其容器內側緊粘著貴金屬(鉑、黃金、銀等)陰電極,在容器的另一面內側或容器的空餘部分形成陽極(用鉛、鎘等離子化傾向大的金屬)。用氫氧化鉀。氧氣在透過電解質時在陰陽極發生氧化還原反應,使陽極金屬離子化,釋放出電子,電流的大小與氧氣的多少成正比,由於整個反應中陽極金屬有消耗,所以感測器需要定期更換。目前國內技術已日趨成熟,完全可以中國產化此類感測器 5.紅外式感測器。紅外式感測器利用各種元素對某個特定波長的吸收原理,具有抗中毒性好,反應靈敏,對大多數碳氫化合物都有反應。但結構複雜,成本高。
6.PID
室內空氣質量檢測與感測器的應用 [摘要]室內空氣品質對人的影響至關重要,利用感測器檢測空氣質量是當今流行的一種方法,本文介紹了感測器在空氣質量檢測方面的原理應用,分析了當前氣體感測器的優點和不足,以及氣體感測器的發展趨勢和前景。 [關鍵詞]空氣質量 氣體感測器 室內環境汙染 一、空氣對於人的重要性 人們每時每刻都離不開氧,並透過吸入空氣而獲得氧。一個成年人每天需要吸入空氣達6500升以獲得足夠的氧氣,因此,被汙染了的空氣對人體健康有直接的影響。人的一生中有90%以上時間在室內度過,可見,室內空氣品質對人的影響更是至關重要。 二、室內環境汙染背景 當今,人類正面臨“煤煙汙染”、“光化學煙霧汙染”之後,又出現了“室內空氣汙染”為主的第三次環境汙染。美國專家檢測發現,在室內空氣中存在500多種揮發性有機物,其中致癌物質就有 20多種,致病病毒 200多種。危害較大的主要有:氡、甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等。大量觸目驚心的事實證實,室內空氣汙染已成為危害人類健康的“隱形殺手”,也成為全世界各國共同關注的問題。據統計,全球近一半的人處於室內空氣汙染中,室內環境汙染已經引起35.7%的呼吸道疾病,22%的慢性肺病和15%的氣管炎、支氣管炎和肺癌。 三、關於開展室內空氣質量服務的幾點設想 1.著手調查國內家庭和辦公室內空氣質量的基本情況。 2.瞭解並著手引進室內空氣質量檢測裝置。 3.進行規模較大的宣傳活動,首先應由氣象主管部門與環保主管部門聯合建立室內空氣質量問題的管理機制。 4.對國際環保部門有關室內空氣質量的法規、技術標準、室內汙染測定方法及對測定儀器等問題進行專門的調查和研究。 四、空氣檢測儀的強力武器――感測器 檢測技術是人們認識和改造世界的一種必不可少的重要技術手段。而感測器是科學實驗和工業生產等活動中對資訊資源的開發獲取、傳輸與處理的一種重要工具。下面將介紹六種在空氣質量檢測方面發揮重要作用的感測器。 1.金氧半導體式感測器。金氧半導體式感測器利用被測氣體的吸附作用,改變半導體的電導率,透過電流變化的比較,激發報警電路。由於半導體式感測器測量時受環境影響較大,輸出線形不穩定。金氧半導體式感測器,因其反應十分靈敏,故目前廣泛使用的領域為測量氣體的微漏現象。 2.催化燃燒式感測器。催化燃燒式感測器原理是目前最廣泛使用的檢測可燃氣體的原理之一,具有輸出訊號線形好、指數可靠、價格便宜、無與其他非可燃氣體的交叉干擾等特點。催化燃燒式感測器採用惠斯通電橋原理,感應電阻與環境中的可燃氣體發生無焰燃燒,是溫度使感應電阻的阻值發生變化,打破電橋平衡,使之輸出穩定的電流訊號,再經過後期電路的放大、穩定和處理最終顯示可靠的數值。 3.定電位電解式感測器。定電位電解式感測器是目前測毒類現場最廣泛使用的一種技術,在此方面國外技術領先,因此此類感測器大都依賴進口。定電位電解式氣體感測器的結構:在一個塑膠製成的筒狀池體內,安裝工作電極、對電極和參比電極,在電極之間充滿電解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜,在頂部封裝。前置放大器與感測器電極的連線,在電極之間施加了一定的電位,使感測器處於工作狀態。氣體與的電解質內的工作電極發生氧化或還原反應,在對電極發生還原或氧化反應,電極的平衡電位發生變化,變化值與氣體濃度成正比。 4.迦伐尼電池式氧氣感測器。迦伐尼電池式氧氣感測器的結構:在塑膠容器的一面裝有對氧氣透過性良好的、厚10-30μm的聚四氟乙烯透氣膜,在其容器內側緊粘著貴金屬(鉑、黃金、銀等)陰電極,在容器的另一面內側或容器的空餘部分形成陽極(用鉛、鎘等離子化傾向大的金屬)。用氫氧化鉀。氧氣在透過電解質時在陰陽極發生氧化還原反應,使陽極金屬離子化,釋放出電子,電流的大小與氧氣的多少成正比,由於整個反應中陽極金屬有消耗,所以感測器需要定期更換。目前國內技術已日趨成熟,完全可以中國產化此類感測器 5.紅外式感測器。紅外式感測器利用各種元素對某個特定波長的吸收原理,具有抗中毒性好,反應靈敏,對大多數碳氫化合物都有反應。但結構複雜,成本高。
6.PID
光離子化氣體感測器。PID由紫外燈光源和離子室等主要部分構成,在離子室有正負電極,形成電場,待測氣體在紫外燈的照射下,離子化,生成正負離子,在電極間形成電流,經放大輸出訊號。PID具有靈敏度高,無中毒問題,安全可靠等優點。 五、氣體檢測儀器儀表產業發展現狀深度分析 近年來,隨著中國經濟的高速發展,儀器儀表產業也得到了快速發展,自2004年產銷首次突破千億元大關,行業發展進入了快車道,2006年行業總產值突破兩千億元;2007年儀器儀表行業總產值達3078億元,增長率高達28.5%;據儀器儀表行業協會統計,08年上半年儀器儀表行業總產值實現 1755.9億元,同比增長23.8%,其中分析儀器、環境監測儀器儀表增長率高達32%。 科學技術的進步為氣體檢測儀器儀表行業的發展提供了條件,市場和政府政策的推動、人們安全意識的提高、相關法規法律的完善是氣體檢測行業發展的核心動力,這些推動使氣體檢測儀器儀表行業處於產業高速增長期。 從技術發展的角度看,根據使用感測器原理的不同,常見的氣體檢測儀器儀表各自有適用氣體及應用領域,新技術新產品正在成為未來氣體檢測儀器儀表的主流。 六、對未來空氣質量檢測的展望 隨著人們生活水平的不斷提高和對環保的日益重視,對各種有毒、有害氣體的探測,對大氣汙染、工業廢氣的監測以及對食品和居住環境質量的檢測都對氣體感測器提出了更高的要求。奈米、薄膜技術等新材料研製技術的成功應用為氣體感測器整合化和智慧化提供了很好的前提條件。氣體感測器將在充分利用微機械與微電子技術、計算機技術、訊號處理技術、感測技術、故障診斷技術、智慧技術等多學科綜合技術的基礎上得到發展。研製能夠同時監測多種氣體的全自動數字式的智慧氣體感測器將是該領域的重要研究方向。 參考文獻: [1]陳艾.敏感材料與感測器[M].北京:高等教育出版社. [2]高曉蓉.感測器技術[M].成都:西安交通大學出版社. [3]彭軍.感測器與檢測技術[M].北京:高等教育出版社. [4]王元慶.新型感測器原理及應用[M].北京:機械工業出版社. [5]趙茂泰.智慧儀器原理及應用[M].北京:電子工業出版社.