室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測與傳感器的應用
1、空氣對于人的重要性
人們每時每刻都離不開氧，并通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，被污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(nèi)度過，可見，室內(nèi)空氣品質(zhì)對人的影響更是至關重要。
2、室內(nèi)環(huán)境污染背景
當今，人類正面臨“煤煙污染”、“光化學煙霧污染”之后，又出現(xiàn)了“室內(nèi)空氣污染”為主的第三次環(huán)境污染。美國專家檢測發(fā)現(xiàn)，在室內(nèi)空氣中存在五百多種揮發(fā)性有機物，其中致癌物質(zhì)就有二十多種，致病病毒二百多種。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(nèi)空氣污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(jù)統(tǒng)計，全球近一半的人處于室內(nèi)空氣污染中，室內(nèi)環(huán)境污染已經(jīng)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。
3、空氣檢測儀的強力武器——傳感器
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，而傳感器是科學實驗和工業(yè)生產(chǎn)等活動中對信息資源的開發(fā)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(zhì)量檢測方面發(fā)揮重要作用的傳感器。
3.1金屬氧化物半導體式傳感器
3.2催化燃燒式傳感器。催化燃燒式傳感器原理是目前最廣泛隨使用的檢測可燃氣體的原理之一，具有輸出信號線形好、指數(shù)可靠、價格便宜、無與其他非可燃氣體的交叉干擾等特點。催化燃燒式傳感器采用惠斯通電橋原理，感應電阻與環(huán)境中的可燃氣體發(fā)生變化，打破電橋平衡，使之輸出穩(wěn)定的電流信號，再經(jīng)過后期電路的放大、穩(wěn)定和處理最終顯示可靠的數(shù)值。
3.3定電位電解式傳感器。定電位電解式傳感器是目前測毒類現(xiàn)場最廣泛使用的一種技術，在此方面國外技術領先，因此此類傳感器大都依賴進口。定電位電解式氣體傳感器的結構：在一個塑料制成的筒狀池體內(nèi)，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。前置放大器與傳感器電極的連接，在電極之間施加了一定的電位，使傳感器處于工作狀態(tài)。氣體與電解質(zhì)內(nèi)的工作電極發(fā)生氧化或還原反應，在對電極發(fā)生還原或氧化反應，電極的平衡電位發(fā)生變化，變化值與氣體濃度成正比。
3.4迦伐尼電池式氧氣傳感器。迦伐尼電池式氧氣傳感器的結構：在塑料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(nèi)側緊粘著貴金屬 (鉑、黃金、銀等)陰電極，在容器的另一面內(nèi)側或容器的空余部分形成陽極(用鉛、鎘等離子化傾向大的金屬)用氫氧化鉀。氧氣在通過電解質(zhì)時在陰陽極發(fā)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，由于整個反應中陽極金屬有消耗，所以傳感器需要種定期更換。目前國內(nèi)技術已日趨成熟，完全可以國產(chǎn)化此類傳感器。
3.5紅外式傳感器。紅外式傳感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(shù)碳氫化合物都有反應。但結構復雜，成本高。
3.6PID光離子化氣體傳感器。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(jīng)放大輸出信號。PID具有靈敏度高，中毒問題，安全可靠等優(yōu)點。
4、對未來空氣質(zhì)量檢測的展望
隨著人們生活水平的不斷提高和對環(huán)保的日益重視，對各種有毒、有害氣體的探測，對大氣污染、工業(yè)廢氣的監(jiān)測以及對食品和居住環(huán)境質(zhì)量的檢測都對氣體傳感器提出了更高的要求。納米、薄膜技術等新材料研制技術的成功應用為氣體傳感器集成化和智能化提供了很好的前提條件。氣體傳感器將在充分利用微機械和微電子技術、計算機技術、信號處理技術、傳感技術、故障診斷技術、智能技術等多學科綜合技術的基礎上得到發(fā)展。研制能夠同時監(jiān)測多種氣體的全自動數(shù)字式的智能氣體傳感器將是該領域的重要研究方向。
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