一种催化燃烧型油烟浓度传感器的制造方法
【专利摘要】一种催化燃烧型油烟浓度传感器，由分别处于两个隔离室的催化活性小珠和参比小珠连接成惠斯通电桥测量电路组成，在清洁空气中，电桥处于平衡状态，当油烟通过网栅进入，接触催化活性小珠时，油烟在催化活性小珠上发生催化燃烧，燃烧放出的热使小珠内的铂丝温度升高，电阻发生变化，导致电桥失去平衡，输出端的电压与油烟量相关，故可测油烟浓度。活性催化剂大大降低了油烟催化燃烧所需的温度，避免了长期高温对铂丝寿命的影响；支撑柱避免了小珠内细铂丝的承重易断，可有效延长传感器的寿命；隔离室避免了参比小珠受到污染和燃烧放热的影响；故本发明的油烟浓度传感器，能实时监测油烟的浓度，结果准确、性能可靠、寿命长。
【专利说明】一种催化燃烧型油烟浓度传感器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种油烟浓度传感器，特别涉及一种催化燃烧型油烟浓度传感器。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，餐饮业蓬勃发展，但随之而来的是油烟污染环境，油烟扰民现象越来越严重，引发的环境问题和投诉越来越多，对餐饮油烟污染纳入常规的环保监管工作已成为今后发展的必然趋势。餐饮油烟排放的大气污染物主要为气、液和固三相组成的气溶胶，其中含有食用油及食品在高温下的挥发物，食用油及食品的氧化、裂解、水解而形成的醛类、酮类、链烷类和链烯类、多环芳烃等产物，成分极为复杂。油烟液固相颗粒物的粒径一般小于ΙΟμπι，粘着性强，大部分不溶于水，极性小。随着各研究机构对厨房油烟研究的深入，厨房油烟对人体的危害越来越引起人们的广泛关注。
[0003]现有的餐饮油烟国标检测方法有很大的局限性，难以满足日常监督检查的需要。国家环境保护总局颁布的GB18483-2001《饮食业油烟排放标准(试行)》附录A中规定的油烟采样及分析方法为现场不锈钢金属滤筒采样，实验室红外分光光度法分析(简称国标法)。所规定的具体测量方法是:先用特别的采样机在规定的条件下对油烟雾采样，让含油烟雾的气流通过装有不锈钢丝网滤芯的采集头以截留微小的油烟气溶胶颗粒，然后将收集了油烟的滤芯取出放于盛有四氯化碳溶剂的容器中，在超声波作用下让油烟凝结物溶解，将溶有油烟凝结物的溶剂移入比色管中定容，最后用红外分光光度法测出其油烟含量，再换算成所测的油烟浓度。该方法由于步骤繁多，测量精度受采样过程和设备、四氯化碳纯度、操作人员经验等因素的影响较大，四氯化碳的致癌性也使得分析人员心存顾虑。虽然文件规定了餐饮业单位油烟的最高允许排放浓度(不大于2.0mg/m3)和油烟净化设备的最低去除效率(要求小型单位净化效率不小于60%，中型单位不小于75%，大型单位不小于85%)。但使用国标法检测，样品需带回实验室分析，监测周期长、费用高、步骤繁琐、现场测试条件要求高，常常是执法人员来到现场，“案发地”已经改颜换貌难以取证了，难以满足餐饮业油烟监督检查和现场执法监测的需要。另外，由于城市餐饮店数量多、覆盖面广、污染源分散，难以有足够的人力和物力实行监管。因此亟需实时、准确获取油烟浓度且适用于烟道恶劣环境的新型油烟监测装置，能方便地将数据接入环保监管网络，真正实现对油烟污染快速反应、有的放矢地进行高效率的监管，实现从人防到技防的转变，可大大提高环保监管的反应速度和效率。另外，现有基于烟尘监测的各种技术和手段因无法适应粘附性高的油烟污染，而无法适用于油烟监测，无法解决油烟粘附造成的测量误差和仪器寿命短的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种能有效解决上述问题，能准确在线获取油烟浓度、抗污染、寿命长、性能可靠、适用于烟道恶劣环境的油烟浓度传感器。[0005]本发明的技术方案如下:
一种催化燃烧型油烟浓度传感器，主要包括:保护壳体、封闭面板、网栅、底盘、电极固定座、电极柱、支撑柱、参比小珠、催化活性小珠、隔热分离板、电极引出脚；
其进一步的方案为:所述的支撑柱位于电极柱之间，对参比小珠和催化活性小珠起支撑作用；
其进一步的方案为:所述的隔热分离板将由保护壳体围成的测量室分为隔离的参比室和催化燃烧室；
其进一步的方案为:所述的参比室的上方为密封面板；
其进一步的方案为:所述的催化燃烧室的上方为网栅；
其进一步的方案为:所述的支撑柱优选为陶瓷材料；
其进一步的方案为:所述的隔热分离板优选为陶瓷材料；
其进一步的方案为:所述的参比小珠，包括珠体、螺旋形钼丝，其中珠体将钼丝包裹在
内；
其进一步的方案为:所述的催化活性小珠，包括珠体、螺旋形钼丝，其中珠体将钼丝包裹在内；
其进一步的方案为:所述的保护壳体优选为不锈钢材料；
其进一步的方案为:所述的网栅优选为不锈钢材料；
其进一步的方案为:所述的封闭面板优选为不锈钢材料；
其进一步的方案为:参比小珠和催化活性小珠中的钼丝分别连接在接线柱上，构成惠斯通电桥测量回路；
其进一步的方案为:所述的催化活性小珠的制备工艺为:20g壳聚糖溶于500mL的3%体积比的醋酸水溶液中，得壳聚糖醋酸溶液，55g Al (NO3) 3.9H20溶于250mL去离子水中，得硝酸铝溶液；将硝酸铝溶液边搅拌边滴加至所述壳聚糖醋酸溶液中，得铝-壳聚糖混合溶液，将所述铝-壳聚糖混合溶液边搅拌边滴加至浓氨水(25wt%)与去离子水按1:1的体积比稀释所得的氨水溶液中，然后向其中加入4克Cu (CH3COO) 2.H2O和43g FeCl3.6H20,搅拌5h,过滤，得滤饼；在螺旋状钼丝的外面裹上一层所述滤饼，成小珠状，小珠的两端各有一段钼丝裸露在外，以利于接线；将所得小珠110°C干燥lh，500°C煅烧2h，700°C煅烧lh，得催化活性小珠；
其进一步的方案为:所述的参比小珠的制备工艺为:20g壳聚糖溶于500mL的3%体积比的醋酸水溶液中，得壳聚糖醋酸溶液，55g Al (NO3) 3.9H20溶于250mL去离子水中，得硝酸铝溶液。将硝酸铝溶液边搅拌边滴加至所述壳聚糖醋酸溶液中，得铝-壳聚糖混合溶液，将所述铝-壳聚糖混合溶液边搅拌边滴加至浓氨水(25wt%)与去离子水按1:1的体积比稀释所得的氨水溶液中，过滤，得滤饼；在螺旋状钼丝的外面裹上一层所述滤饼，成小珠状，小珠的两端各有一段钼丝裸露在外，以利于接线；将所得小珠110°C干燥lh，500°C煅烧2h，700°C煅烧Ih，得参比小珠。
[0006]本发明的催化燃烧型油烟浓度传感器，油烟浓度检测原理为:如图1和图2所示，传感器主要包括:保护壳体1、密封面板2a、网栅2b、底盘3、电极固定座4、电极柱6、支撑柱
5、参比小珠7、催化活性小珠8、隔热分离板9、电极引出脚10 ;其中催化活性小珠8和参比小珠7按照图7所示电路测量图连接成惠斯通电桥测量电路，在没有油烟的清洁空气中，电桥处于平衡状态，给定的电压使得参比小珠7和催化活性小珠8加热到相同的温度，输出电压为零；当油烟通过网栅2b进入催化燃烧室时，由于催化活性小珠上有催化油烟燃烧的活性催化剂，因而油烟在催化小珠上发生催化燃烧，燃烧放出的热使小珠内的钼丝温度升高，电阻发生变化；而参比小珠由于没有催化剂，温度维持不变，钼丝的电阻不变，因而导致电桥失去平衡，输出端的电压与油烟浓度相关，通过清洁空气的零点校正和标准油烟的标定，(PU对输出电压进行数据处理后，可知油烟的浓度。
[0007]本发明的有益效果为:本发明的催化燃烧型油烟浓度传感器，其中催化活性小珠中的油烟催化剂可大大降低催化燃烧所需的温度，避免了长期高温对小珠内钼丝寿命的影响；另外，支撑柱避免了小珠内细钼丝的承重易断，可有效延长传感器的寿命；隔热分离板能有效地将参比室和催化燃烧室隔离开，保护了参比室的温度不受催化燃烧室燃烧放热的影响，确保了测量结果的准确性；参比室上方的盖板为封闭式，油烟不能透过；催化燃烧室上方的盖板为油烟可透过的网栅，从而防止了参比小珠可能受到的油烟粘附污染，进一步保证了测量的准确性。总之，本发明的催化燃烧型油烟浓度传感器，能实时监测油烟的浓度，结果准确、性能可靠、寿命长。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明实施例1的催化燃烧型油烟浓度传感器立体外观图。
[0009]图2为本发明实施例1的催化燃烧型油烟浓度传感器立体剖视图。
[0010]图3为本发明实施例1的催化燃烧型油烟浓度传感器中参比小珠立体外观图。
[0011]图4为本发明实施例1的催化燃烧型油烟浓度传感器中参比小珠立体剖视图。
[0012]图5为本发明实施例1的催化燃烧型油烟浓度传感器中催化活性小珠立体外观图。
[0013]图6为本发明实施例1的催化燃烧型油烟浓度传感器中催化活性小珠立体剖视图。
[0014]图7为本发明实施例1的催化燃烧型油烟浓度传感器的测量电路图。
[0015]图8为本发明实施例2的催化燃烧型油烟浓度传感器的零点漂移图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述:
实施例1
本实施例为本发明催化燃烧型油烟浓度传感器的结构。如图1和图2所示，传感器主要包括:保护壳体1、密封面板2a、网栅2b、底盘3、电极固定座4、电极柱6、支撑柱5、参比小珠7、催化活性小珠8、隔热分离板9、电极引出脚10 ;其中催化活性小珠8和参比小珠7按照图7所示电路测量图连接成惠斯通电桥测量电路，在没有油烟的清洁空气中，电桥处于平衡状态，给定的电压使得参比小珠7和催化活性小珠8共同加热到400°C左右，此时参比小珠7和催化活性小珠8所处温度相同，输出电压为零；当油烟通过网栅2b进入催化燃烧室12时，由于催化活性小珠上有催化油烟燃烧的活性催化剂，因而油烟在催化活性小珠8上发生催化燃烧，燃烧放出的热使得小珠内的钼丝温度升高，电阻发生变化；而参比小珠7由于没有催化剂，温度维持不变，钼丝的电阻不变，因而导致电桥失去平衡，输出端的电压与油烟浓度相关，通过清洁空气的零点校正和标准油烟的标定，CPU对输出电压进行数据处理后，可知油烟的浓度。进一步的结构为，所述支撑柱5位于电极柱6之间，对参比小珠7和催化活性小珠8起支撑作用；所述隔热分离板9将测量室分为隔离的参比室11和催化燃烧室12 ;所述参比室的上方为密封面板2a ;所述催化燃烧室的上方为网栅2b ;所述的支撑柱5为陶瓷材料；所述的隔热分离板9为陶瓷材料；所述的参比小珠7，包括珠体7-1、螺旋形钼丝7-2，其中珠体7-1将钼丝7-2包裹在内，如图3和图4所示；所述的催化活性小珠8，包括珠体8-1、螺旋形钼丝8-2，其中珠体8-1将钼丝8-2包裹在内，如图5和图6所示；所述的保护壳体I为不锈钢材料；所述的保护网栅2为不锈钢材料。
[0017]实施例2
本实施例为实施例1的油烟浓度传感器的零点漂移测量。连续使用5个月，测量其零点漂移的数据，零点为清洁空气中的输出电压，结果见图8。由图8可知，传感器的性能稳定、结果可靠。
[0018]实施例3
本实施例为实施例1的催化燃烧型油烟浓度传感器的测试结果与国标法结果对比，见表1。由表1结果可知:本发明催化燃烧型油烟浓度传感方法所得结果与国标法相比较，结果可靠，没有显著性差异。
[0019]表1
【权利要求】
1.一种催化燃烧型油烟浓度传感器，主要包括:保护壳体、封闭面板、网栅、底盘、电极固定座、电极柱、支撑柱、参比小珠、催化活性小珠、隔热分离板、电极引出脚。
2.根据权利要求1所述的一种催化燃烧型油烟浓度传感器，其特征在于:所述的支撑柱位于电极柱之间，对参比小珠和催化活性小珠起支撑作用。
3.根据权利要求1所述的一种催化燃烧型油烟浓度传感器，其特征在于:所述的隔热分离板将保护壳体围成的测量室分为隔离的参比室和催化燃烧室。
4.根据权利要求1所述的一种催化燃烧型油烟浓度传感器，其特征在于:所述的支撑柱优选为陶瓷材料。
5.根据权利要求1所述的一种催化燃烧型油烟浓度传感器，其特征在于:所述的隔热分离板优选为陶瓷材料。
6.根据权利要求1所述的一种催化燃烧型油烟浓度传感器，其特征在于:所述的参比小珠，包括珠体、螺旋形钼丝；其中珠体将钼丝包裹在内。
7.根据权利要求1所述的一种催化燃烧型油烟浓度传感器，其特征在于:所述的催化活性小珠，包括珠体、螺旋形钼丝；其中珠体将钼丝包裹在内。
8.根据权利要求1所述的一种催化燃烧型油烟浓度传感器，其特征在于:所述的保护壳体优选为不锈钢材料。
9.根据权利要求1所述的一种催化燃烧型油烟浓度传感器，其特征在于:所述的网栅优选为不锈钢材料。
10.根据权利要求1所述的一种催化燃烧型油烟浓度传感器，其特征在于:所述的封闭面板优选为不锈钢材料。
11.根据权利要求1所述的一种催化燃烧型油烟浓度传感器，其特征在于:所述的参比小珠和催化活性小珠中的钼丝分别连接在接线柱上，构成惠斯通电桥测量回路。
12.根据权利要求3所述的参比室，其特征在于:所述参比室的上方为密封面板。
13.根据权利要求3所述的催化燃烧室，其特征在于:所述催化燃烧室的上方为网栅。
【文档编号】G01N15/06GK103994955SQ201410244205
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】顾文秀, 邹路易, 杨光东, 刘世伟, 卢先领, 徐升, 吴志江 申请人:江南大学