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传感器分类

对于空气中微量气体的检测

  环境保护监测先行,自动化、信息化是做好环境监测的前提和保障,多年来在地方经济迅速发展的同时,各地区不断出现不同程度的水、气、噪声等环境污染事件,严重影响了人们的生活质量,阻碍了当地经济的持续发展。随着国家制定的各种环境保护政策及法规的颁布实施,各级地方政府在对辖区内的环境治理日益重视的同时,加大了对环境监测及应急监测的投资力度,各地区陆续规划安装了大气环境质量监测地面站 。但监测站只能测量本地区的平均空气质量,便携式空气质量监测设备对于多点城市流动环境监测、突发事件处理后的空气质量应急监测、重点污染企业的不定期抽查更方便、快捷。

  城市大气环境监测仪完全可以实现区域环境保护监测部门对城市环境、工业企业环境监测的实际需要,满足现场空气质量预报的要求。

  空气检测仪是自主研发生产的,是基于定电位电解传感器原理检测污染气体、光散射原理检测粉尘,并结合国际上成熟的电子技术和网络通讯技术研制、开发出来的最新科技产品。该设备符合国家对城市环境空气自动监测系统的各项技术指标要求,国产化程度高,具有较强的实用性和理想的性能价格比,可替代同类进口产品,是开展城市环境空气自动监测的理想仪器。

  仪器可以同时监测气体和可吸入颗粒物浓度,在同一显示屏显示。一台仪器可以同时监测四种参数,该仪器工作方式为自动采样自动分析,测量浓度直接在显示屏上显示,并自动计算日平均、月平均值,可以储存30天的监测数据(包括日平均、月平均值)。仪器带USB、RS485数据转存接口,可以将储存的数据转存到计算机上。仪器设计为可充电锂电池供电,也可以用AC220V供电,当使用AC220V供电时,同时也是给内置锂电池充电,当没有AC220V电源时仪器会自动启动锂电池供电,这样既可以作便携式仪器使用,也可作为在线仪器使用。仪器体积小,并配备便携式拉杆箱,便于可以移动式监测。上位机软件系统根据历史记录数据和分析结果预测、预报辖区环境污染状况及发展趋势,为有效控制辖区内环境状况提供科学依据。

  大气污染物参数二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物PM10(可扩展参数:H2S、CO、O3、HF等其它有毒气体) 现场校准设备 为了保证仪器的准确度,需要定期对仪器进行零点及量程校准。需要配备一套高精度配气仪、标准气体,零气或零气发生器; 上位机软件(选配) 便携式监测仪的历史数据可以通过USB导出转存至电脑,上位机软件完成统计报表、数据分析、制作曲线、打印等功能。

  结构设计合理,亦可作为便携式仪器使用,也可自动在线连续监测; 可以同时监测气体参数和可吸入颗粒物,并在屏幕上显示出检测值; 当作为便携式仪器使用时,可连续自动采样自动分析,摒弃了试剂配置→现场采样→实验室分析的传统操作及大气采样器; 采用进口高灵敏度的传感器,响应速度快,分辨率高,线性好,检测下限可达ppb级; 测量浓度值可以实现mg/m、ppm、ppb单位的切换,同时有动态图象显示; 采用大屏幕图形液晶显示,可直观动态显示各种检测数据、图形、仪器工作状态,提供全中文菜单和友好的人机对话界面; 应用单片机技术和网络通讯技术相结合,采用数据存储功能,不仅可提供方便的数据查询方式;还可以通过USB接口将数据转存至计算机,利用配套的上位机软件自动计算日平均值、月平均值、污染指数、生成各种图形数据标,并进行打印; 采用机内锂电池供电或外接交流市电供电方式,如果外电源断电后,设备内的电池可供仪器可连续工作8小时; 性能稳定、精确度高、操作方便、易于维护,具有掉电保护功能。 应用领域:城市大气环境监测、企业环境监测、工厂厂区无组织排放污染气体监测、应急监测环境评价监测。

  本仪器采用高灵敏度电化学传感器原理,结合单片机技术和网络通讯技术,可以连续监测大气层中的SO2、NO2、O3、CO、H2S、NH3、HF气体,全面显示需要的测量数据。首先由抽气泵将环境空气通过过滤器,经流量调节器后分别以300mL/min的流量送到传感器气室,通过传感器时所产生的信号经放大、A/D转换后,由微处理器进行采集、计算、数据处理,产生浓度结果数据,同时保存数据结果或通过RS485串行接口送至信息中心。

  对于空气中微量气体的检测,不同气体之间的交叉干扰尤其突出,如处理不好,对测试结果会产生极大的影响。我们采用了两项关键技术解决了此问题:一是采用面对环境空气质量专用传感器;二是使用选择性合适过滤器,由此使本系统监测结果准确、可靠。

  传感器通常由三个电极构成,其中最主要的是工作电极。它通常是用一种具有催化活性的金属,例如:铂,将其喷镀在一种透气但是憎水的膜上做成。被测量的气体扩散透过多孔的膜在其上进行氧化或还原反应。其反应的性质以工作电极的热力学电位和分析气体的(氧化还原)性质而定。氧化还原反应中参加反应的电子,流向(还原)或流出(氧化)工作电极,通过外电路成为传感器的输出信号。为了氧化还原反应得以进行,工作电极的热力学电位是一个极为重要的因素。参考电极则是为了提供电解中的工作电极具有一种稳定的电位而设。参考电极通常需要保护,使之不暴露在样气中,这样参考电极的热力学电位就总是具有同一数值保持稳定。此外,参考电极不允许有电流需要的第二电极,它的作用主要是允许电子进入或流出传感器内部。

  控制工作电极电位和将信号电流转换为电压信号的电路称之恒电位电路(或恒电位器)。工作电极的工作信号需经运放U2转换为电压信号。电路同时保持工作电极的电压使之处于其偏压Vbias之值。参考电极电位与一个经过仔细选择的稳定的输入电压Vbias比较后,线在对电极产生一电压信号,其大小正好是产生一个与工作电极电流相等相反的电流信号。同时恒电位电路使工作电极与参考电极之间保持一恒定的电位差(电压)

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