高精度电化学甲醛检测系统的性能提升与标定研究

发布时间：2020-06-03 20:17

【摘要】：甲醛是一种致畸、致癌的物质,严重威胁着老百姓的健康安全,对甲醛快速检测仪的市场要求已经提升到一个新的高度。传统的甲醛检测方法使用的仪器价格昂贵,检测时间长,专业性强,难以实现快速实时检测,目前市场上的甲醛快检仪器普遍精度较低,误差较大。这些仪器大多采用电化学传感器,易受温湿度、干扰气体的影响,仪器的性能较差,其误差也因标定方法的不科学而变大,不能满足甲醛检测的要求,因此提升甲醛快检技术十分迫切。本文从电路抗干扰、温湿度影响、标定方法等角度进行系统研究,在硬件和软件上进行性能提升,对批量标定的方法及策略进行实验研究,以期提高批量标定的可靠性和一致性,降低检测成本,为甲醛快速检测技术的普及提供理论指导。具体研究内容包括:1)首先对甲醛快速检测原理进行研究,在众多甲醛气体检测原理中,从检测的准确性、分辨率、设备制作工艺以及性价比等角度对甲醛检测原理进行了分析和筛选,选择电化学原理检测甲醛,其更适合微型设备,便于建立标定与测试实验室。2)研制了甲醛快速检测系统,甲醛电化学传感器采用扩散式的采样方式;设计了甲醛快速检测系统的数据采集、数据处理、电源和温湿度模块等,对数字电路和模拟电路合理布线;建立了测试与标定实验室,设计了气体配置模块快速调节甲醛气体浓度,远程监控上位机控制标定过程,温湿度控制模块为实验提供稳定的环境,缩短了标定时间,提高了实验的准确性。3)温湿度是对甲醛检测精度影响最大的参数,本文考察了温湿度对测量精度的影响,建立了温湿度数学模型,进行了相关实验,验证了所建立数学模型的正确性;4)进行了标定实验研究,得出甲醛检测仪的检测特性曲线,考察了样机的误差、重复性、响应时间、试剂消耗量等,提出批量标定的方法,进行了快速标定方法的研究,甲醛消耗量是传统方法的四十分之一;结果表明,本文所设计的甲醛快速检测仪各项指标满足甲醛检测的要求,最低检出限可达0.005mg/m~3,0~0.5mg/m~3的绝对误差小于0.04mg/m~3,0.5~2mg/m~3的相对误差小于7.2%。
【图文】：

气敏传感器,电化学,工作电极,电流信号

安徽理工大学硕士学位论文质的工作电极的一端接触，工作电极的另一端连接电解液，当工作电极被，产生电子转移，导致对外电阻减小或者增大，输出的电流信号就会发生把电流信号输出到传感器的引脚。一般会把电流信号转换成易于测量的电电压信号与待测气体的浓度关系即可定量得出结果，也可以根据电压信号得出气体的种类[43]。

惠斯通电桥,基本结构

安徽理工大学硕士学位论文到各种因素干扰，选择性较差，，浓度较低或者较高。因此，比较适合在温湿度比较稳定、中高浓度或型气敏传感器原理感器内部将 Al2O3粘在铂材质的线圈上，加热后形铂(Pt)等稀有金属涂抹在敏感元件上，最外层的稀用于高温度场合，基本结构如图 2.5 所示。性气体与敏感元器件表面的催化层充分接触后开始离子发生化学反应，化学反应过程中释放的热能会导致阻值增大，浓度与阻值存在对应的关系，因此燃性气体浓度[51]。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X84;O657.1

【参考文献】