德州學(xué)院機(jī)電工程系 馬傳彬 王志坤

空氣質(zhì)量檢測(cè)與傳感器的應(yīng)用

德州學(xué)院機(jī)電工程系 馬傳彬 王志坤

隨著人們發(fā)展腳步的不斷推進(jìn)，由于各種因素導(dǎo)致的空氣污染也越發(fā)的嚴(yán)重。因此為了保證人們的生活質(zhì)量，我們需要對(duì)我們所在的生活環(huán)境進(jìn)行空氣質(zhì)量檢測(cè)，以使我們的生活達(dá)到更加健康的水準(zhǔn)。傳感器逐漸成為了檢測(cè)應(yīng)用中的重要應(yīng)用技術(shù)，接下來對(duì)傳感器在空氣檢測(cè)方面的應(yīng)用原理做了詳細(xì)介紹，在推廣使用上做了詳細(xì)的分析，并在針對(duì)當(dāng)前利用傳感器來檢測(cè)空氣質(zhì)量的前景以及趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

空氣質(zhì)量；傳感器；檢測(cè)

人們時(shí)時(shí)刻刻都生活的一個(gè)被氣體充斥著的環(huán)境里，并且通過吸入空氣中的氧氣來生存，對(duì)于一個(gè)成年人一天需要吸入6500升空氣才能達(dá)到機(jī)體所需氧氣的需求量，由此可見空氣質(zhì)量關(guān)乎每一個(gè)人的健康。對(duì)空氣質(zhì)量的檢測(cè)轉(zhuǎn)換到應(yīng)用技術(shù)上來說就是利用微處理器檢測(cè)空氣中污染物的種類和濃度，并反饋統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)值。

圖1 重要運(yùn)行過程圖

1.空氣檢測(cè)系統(tǒng)原理簡(jiǎn)介

空氣乃是人類一生賴以生存的必要物質(zhì)，這就決定了空氣環(huán)境的好與壞對(duì)人體的健康起著至關(guān)重要的作用。居室作為人主要活動(dòng)場(chǎng)所，家飾材料中的化學(xué)成分也成了對(duì)人體至關(guān)重要的影響成分。本套檢測(cè)系統(tǒng)主要對(duì)氡、甲醛、氨、苯、PM2.5及TVOC等污染物質(zhì)進(jìn)行精確檢測(cè)，準(zhǔn)確的計(jì)算出他們的濃度，系統(tǒng)的計(jì)算出空氣質(zhì)量指數(shù)，進(jìn)而通過無線輸出設(shè)備傳送到云端進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理保存，并傳送到空氣監(jiān)測(cè)儀顯示屏上，當(dāng)所測(cè)得的數(shù)據(jù)超過所設(shè)定的標(biāo)注值時(shí)觸發(fā)警報(bào)器。

2.空氣檢測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)功能及設(shè)計(jì)

空氣的純凈不純凈對(duì)人類身體的生命健康起關(guān)鍵作用，為了實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)空氣污染物質(zhì)的精確檢測(cè)空氣質(zhì)量檢測(cè)儀內(nèi)部配備了甲醛傳感器，PM2.5傳感器，TVOC傳感器以及溫度濕度傳感器等多種傳感器。為了保證各種污染氣體成分受當(dāng)前空氣溫度濕度的影響，此套系統(tǒng)中還加入了溫濕度傳感器模塊，空氣的溫度濕度同時(shí)一并進(jìn)行精確檢測(cè)并顯示在檢測(cè)儀顯示屏上。

同時(shí)為了此套系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的識(shí)別檢測(cè)多種氣體成分，系統(tǒng)中必定含有大量的傳感器在內(nèi)，所以我們優(yōu)化了傳感器在本套系統(tǒng)中的排列陣型，除去了傳感器之間相互交叉的敏感性，使其效用發(fā)揮到最佳。

本系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)體系是，首先由平衡列陣的氣體傳感器對(duì)收集到的氣體檢測(cè)處理，我們用運(yùn)算放大器把收集到的信號(hào)進(jìn)行放大并且利用濾波器優(yōu)化信號(hào)，然后通過信號(hào)調(diào)理電路傳送到MCU通過MCU對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的分析和處理，最終將整理的內(nèi)容傳送到顯示器上。此外還用到了其他一些硬件部分，包括無線通信模塊、報(bào)警系統(tǒng)和換氣系統(tǒng)等。重要運(yùn)行過程如圖1所示。

3.空氣檢測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)的應(yīng)用及前景展望

當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展和國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，我們面臨著嚴(yán)重的空氣污染問題，空氣質(zhì)量也進(jìn)入到一個(gè)警戒階段，現(xiàn)在越來越多的人開始注重空氣質(zhì)量的健康，對(duì)于工廠有毒氣體的檢測(cè)，工業(yè)廢氣監(jiān)測(cè)以及對(duì)居住環(huán)境氣體的檢測(cè)都離不開空氣檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)于空氣檢測(cè)我們?nèi)祟惖奈骞俑兄峭耆荒芙鉀Q的，對(duì)于空氣檢測(cè)傳感器是必不可少的，只有借靠這套檢測(cè)系統(tǒng)才能進(jìn)行精確地檢測(cè)才更好的提供一個(gè)優(yōu)良的生活環(huán)境，可以說空氣質(zhì)量的檢測(cè)關(guān)乎每個(gè)人的生命健康。

本產(chǎn)品利用微電子技術(shù)，傳感技術(shù)，信號(hào)處理技術(shù)等多種綜合性技術(shù)，它做到硬件成本最低化，體積最小化，軟件產(chǎn)品使用簡(jiǎn)單，操作快捷，廣泛的使用面無論是在家居還是公共場(chǎng)所他都能夠擔(dān)以重任，生產(chǎn)利潤(rùn)上有很大空間。對(duì)于當(dāng)前現(xiàn)階段的空氣質(zhì)量問題以及人們對(duì)健康標(biāo)準(zhǔn)的不斷高空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)將會(huì)有更加深入的研究以及更廣闊的市場(chǎng)空間。

[1]施京毅．基于氣體傳感器陣列的多氣體檢測(cè)及應(yīng)用[D]．西安:西北工業(yè)大學(xué)檢測(cè)技術(shù)及自動(dòng)化裝置,2001．

[2]馬黎君．氣體傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀及前景研究[J]．中國(guó)科技信息,2005．

[3]光電子技術(shù)與器件光學(xué)傳感、傳感器[J]．中國(guó)光學(xué)與應(yīng)用光學(xué),2007．

[4]崔九思．室內(nèi)空氣污染監(jiān)測(cè)方法[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002．

The application of air quality detection and sensor

Machuanbin Wangzhikun
（Mechanical and Electronic Engineering Department of Dezhou University，Dezhou Shandong，253023）

With the advancement of people development pace, due to various factors lead to air pollution is increasingly serious. So in order to guarantee the quality of people’s lives, we need for our own living environment air quality testing, in order to make our life more healthy level. Sensor has become the important application in the detection technology, the application of sensor in the air made a detailed introduction of principle of the detailed analysis on promote the use, and on the current use of prospect and trend of sensors to detect the air quality was discussed.

Air quality；Sensor；Detection

馬傳彬（1996—），男，山東聊城人，大學(xué)本科，現(xiàn)就讀于德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)。

王志坤（1982—），男，山東德州人，碩士研究生，講師，主要從事指導(dǎo)大學(xué)生科技文化創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的研究。