一种VOC气体检测的光离子化传感器研制
发布时间：2021-05-15 03:38
光离子化传感器（PID传感器）是一种可以用来检测低浓度的挥发性有机化合物（VOC）的传感器,高浓度的VOC气体对人类的生产生活是有危害的,具有致命性和爆炸的风险。由于光离子化传感器具有非破坏性测量、安全性好的特点,相对于其他种类的VOC气体检测传感器应用范围更广,除了在医疗、环境监测以及工业检测当中广泛使用以外,近年来在反恐军事领域也被用来进行毒气检测。由于光离子化传感器的应用领域越来越广泛,光离子化传感器在VOC气体检测中的地位越来越高。本文通过对国内外商业化光离子化传感器的发展情况和存在问题的研究,结合现有的光离子化传感器设计技术,设计一款光离子化传感器解决当前光离子化传感器存在的问题,优化光离子化传感器的性能。传感器采用德国贺利氏公司的PKR 106-6-14型紫外灯作为紫外光源,该紫外灯输出的光子能量为10.6 e V。使用555定时器、变压器和三个三极管搭建推挽放大电路作为紫外灯的驱动电源。选择PTFE材料设计传感器零部件,使用轴向结构作为电离室结构的同时采用不锈钢设计电离室中的偏置电极和测量电极,使用XC9103和TPS40210完成DC/DC直流电源设计,输出300V电压...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 VOC气体检测研究现状
1.3 光离子化传感器研究现状
1.4 本文的主要研究内容
第2章 光离子化传感器校准方法和计算模型
2.1 光离子化传感器工作原理
2.2 光离子化传感器面向不同测量气体类型的校准方法
2.3 光离子化传感器的电流计算模型
2.4 本章小结
第3章 光离子化传感器系统设计与分析
3.1 光离子化传感器关键零部件选择
3.1.1 紫外灯选型
3.1.2 光离子化传感器零部件选材
3.2 光离子化传感器结构设计
3.2.1 系统整体设计
3.2.2 电离室结构设计
3.2.3 电极结构设计
3.2.4 紫外灯灯座结构设计
3.2.5 传感器整体装配图
3.3 本章小结
第4章 光离子化传感器电路设计与分析
4.1 传感器电流信号计算
4.2 信号处理电路设计
4.3 直流电源设计
4.3.1 5V-3.3V直流电源设计
4.3.2 5V-300V直流电源设计
4.4 紫外灯驱动电路设计
4.5 电路输出特性测试
4.6 本章小结
第5章 光离子化传感器的实验验证与分析
5.1 仪表样机和控制程序
5.2 灵敏度和线性度测试
5.3 重复性和稳定性测试
5.4 响应时间和最小分辨率测试
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于车用材料VOC在线分析的便携式电子鼻设计[J]. 徐耀宗,崔晨,童丽萍,刘雪峰,徐树杰. 汽车实用技术. 2017(23)
[2]比像素级还精细的电流水平上出现了这样一款放大器[J]. 李晓延. 今日电子. 2017(12)
[3]罗杰斯推出适用于5G和其他毫米波应用的CLTE-MW（TM）层压板[J]. 电子制作. 2017(17)
[4]机场油库油品泄漏监测的无线传感器节点设计[J]. 陈祥勇. 油气储运. 2015(07)
[5]空气中VOC检测方法的现状及研究方向[J]. 王黎明,周瑶,赵婕,姜建洲. 上海工程技术大学学报. 2011(02)
[6]真空紫外到深紫外波段基底材料的光学特性[J]. 薛春荣,易葵,魏朝阳,邵建达,范正修. 强激光与粒子束. 2009(02)
[7]光离子化技术发展综述[J]. 张,魏庆农,张伟,彭夫敏. 现代科学仪器. 2007(02)
[8]用于挥发性有机化合物总量检测的光离子化检测器电离室的设计[J]. 张驭风,魏庆农,张伟. 分析仪器. 2006(02)
[9]膜技术在挥发性有机蒸汽（VOC）处理中的应用[J]. 邢巍巍. 辽宁城乡环境科技. 2005(06)
[10]光离子化技术在肼类气体监测中的应用[J]. 吴利刚,王煊军,华明军. 宇航计测技术. 2003(06)
硕士论文
[1]在线式VOC检测仪的研制[D]. 刘畅.哈尔滨工业大学 2016
[2]光离子化气体传感器的研究与设计[D]. 刘洋.哈尔滨工程大学 2013
[3]光离子化气体传感器的基础研究[D]. 菅傲群.中北大学 2008
本文编号：3186873
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 VOC气体检测研究现状
1.3 光离子化传感器研究现状
1.4 本文的主要研究内容
第2章 光离子化传感器校准方法和计算模型
2.1 光离子化传感器工作原理
2.2 光离子化传感器面向不同测量气体类型的校准方法
2.3 光离子化传感器的电流计算模型
2.4 本章小结
第3章 光离子化传感器系统设计与分析
3.1 光离子化传感器关键零部件选择
3.1.1 紫外灯选型
3.1.2 光离子化传感器零部件选材
3.2 光离子化传感器结构设计
3.2.1 系统整体设计
3.2.2 电离室结构设计
3.2.3 电极结构设计
3.2.4 紫外灯灯座结构设计
3.2.5 传感器整体装配图
3.3 本章小结
第4章 光离子化传感器电路设计与分析
4.1 传感器电流信号计算
4.2 信号处理电路设计
4.3 直流电源设计
4.3.1 5V-3.3V直流电源设计
4.3.2 5V-300V直流电源设计
4.4 紫外灯驱动电路设计
4.5 电路输出特性测试
4.6 本章小结
第5章 光离子化传感器的实验验证与分析
5.1 仪表样机和控制程序
5.2 灵敏度和线性度测试
5.3 重复性和稳定性测试
5.4 响应时间和最小分辨率测试
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于车用材料VOC在线分析的便携式电子鼻设计[J]. 徐耀宗,崔晨,童丽萍,刘雪峰,徐树杰. 汽车实用技术. 2017(23)
[2]比像素级还精细的电流水平上出现了这样一款放大器[J]. 李晓延. 今日电子. 2017(12)
[3]罗杰斯推出适用于5G和其他毫米波应用的CLTE-MW（TM）层压板[J]. 电子制作. 2017(17)
[4]机场油库油品泄漏监测的无线传感器节点设计[J]. 陈祥勇. 油气储运. 2015(07)
[5]空气中VOC检测方法的现状及研究方向[J]. 王黎明,周瑶,赵婕,姜建洲. 上海工程技术大学学报. 2011(02)
[6]真空紫外到深紫外波段基底材料的光学特性[J]. 薛春荣,易葵,魏朝阳,邵建达,范正修. 强激光与粒子束. 2009(02)
[7]光离子化技术发展综述[J]. 张,魏庆农,张伟,彭夫敏. 现代科学仪器. 2007(02)
[8]用于挥发性有机化合物总量检测的光离子化检测器电离室的设计[J]. 张驭风,魏庆农,张伟. 分析仪器. 2006(02)
[9]膜技术在挥发性有机蒸汽（VOC）处理中的应用[J]. 邢巍巍. 辽宁城乡环境科技. 2005(06)
[10]光离子化技术在肼类气体监测中的应用[J]. 吴利刚,王煊军,华明军. 宇航计测技术. 2003(06)
硕士论文
[1]在线式VOC检测仪的研制[D]. 刘畅.哈尔滨工业大学 2016
[2]光离子化气体传感器的研究与设计[D]. 刘洋.哈尔滨工程大学 2013
[3]光离子化气体传感器的基础研究[D]. 菅傲群.中北大学 2008
本文编号：3186873
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