一种硫化氢在线检测装置的制作方法

本发明涉及环境领域，尤其涉及一种硫化氢在线检测装置。

背景技术：

随着科技的发展、工农业的进步以及人类生活水平的提高，人们越来越深刻地认识到周围环境的气体氛围对自身的生成和生活有着重大影响。其中，有毒有害气体发生泄漏或者随意排放，不仅会直接危害人体健康，还会对环境造成严重污染、破坏生态平衡。

然而，人类本身通过鼻子可以察觉少数有气味的气体，但是却无从得知其确切浓度。因此，研发用于气体检测的传感器件显得尤为重要。气体传感器能感知特定气体，并将其浓度按一定规律转化成为可输出信号(一般为电信号，因为电信号便于处理和传输)，再通过接口电路连接其他元器件、计算机或微处理器，便可以实现对指定气体的检漏、报警、定量检测和自动控制等功能。相关技术中的用于检测硫化氢的在线检测装置存在以下技术问题：灵敏度低，制备工艺复杂，不利于大范围的推广运用。

技术实现要素：

为了克服相关技术中存在的上述缺点和弊端，本发明提供一种硫化氢在线检测装置，以解决上述技术问题。

本发明通过以下技术方案得以实现：

一种硫化氢在线检测装置；所述检测装置包括微处理器、与所述微处理器相连的数据采集装置、数据显示装置、用户终端和硫化氢气体传感器；所述数据采集装置收集环境气体中被检测气体然后传输到所述硫化氢气体传感器，所述硫化氢气体传感器在被测气体环境中产生检测信号，该检测信号通过所述微处理器处理后被显示在所述数据显示装置的屏幕。

本发明的有益效果：由于将数据采集装置、数据显示装置、用户终端和硫化氢气体传感器与微处理器相连形成一个针对硫化氢气体的在线检测装置，使得该在线检测装置系统结构能够实时监测环境中硫化氢气体的含量是否超标的情况，并将结果通过数显的方式传递到用户终端，便于用户查看，克服了相关技术中的硫化氢检测装置不能实时连续监测的缺陷。

由于本发明的硫化氢在线检测装置中的硫化氢气体传感器采用基于掺杂SnO₂气敏薄膜作为敏感材料，制作过程中采用溶胶-凝胶的方式制成了掺杂型的气敏薄膜，将一水乙酸铜、四水乙酸镁和九水硝酸铬掺入二氧化锡溶液中，然后加入纳米铝离子，制得Al/Cu(Cr_1-xMg_x)O₂/SnO₂型气敏传感器，大幅度的增强了该硫化氢在线检测装置的精准度和检测性能。

本发明的硫化氢在线检测装置连接方式简便，对硫化氢气体具有很好的灵敏度、响应时间短，对于低浓度的硫化氢气体亦能迅速反应，能够广泛运用于工业生产中硫化氢气体泄漏的检测，在常温条件下，也能应用于环境中硫化氢气体泄漏的检测，因此，本发明具有良好的检测和预防作用。具有很高的商业运用价值和良好的推广应用前景。

附图说明

此此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明的结构示意图。

其中：1-微处理器，2-数据显示装置，3-数据采集装置，4-硫化氢气体传感器，5-用户终端。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

如图1所示，一种硫化氢在线检测装置，包括微处理器1、与微处理器1相连的数据采集装置3、数据显示装置2、用户终端5和硫化氢气体传感器4。数据采集装置3收集环境气体中被检测气体然后传输到硫化氢气体传感器4，硫化氢气体传感器4在被测气体环境中产生检测信号，该检测信号通过微处理器1处理后被显示在数据显示装置2的屏幕。微处理器1为Rabbit Semiconductor20-668-0011型号的处理器。在别的一些实施方式中，也可以采用8086微处理器。

在本实施例中，硫化氢气体传感器为电阻控制型气体传感器，采用掺杂SnO₂气敏薄膜作为敏感材料；掺杂SnO₂气敏薄膜应用溶胶-凝胶方法制备，掺杂SnO₂气敏薄膜中掺杂有Cu(Cr1-xMgx)O₂和纳米铝粒子；所述纳米铝粒子粒径为2～5μm。

所述硫化氢传感器采用超白光伏玻璃作为实验基片，先将超白光伏玻璃放入热水浸泡冲刷，使用洗衣粉/中性洗涤剂去除表面污渍，用水冲洗，最后放入20％的铬酸溶液中浸泡24小时，用自来水冲洗干净后，在超纯水中超声清洗20min，1200℃烘箱中干燥；在超白光伏玻璃中印制测量电极，测量电极采用Pt叉指电极，将Pt电极浆料通过丝网印刷方法印制在经步骤1处理的超白光伏玻璃上，经干燥烧结后制得电极基片；将电极基片置于热水、中性洗涤剂中浸泡20min，去除后纯水洗涤3min；采用提拉浸渍法镀气敏薄膜，将上述电极基片浸渍于含有纳米铝离子的混合溶液中，20～30s后缓慢提拉取出，提拉速度设定为0.2cm/min，之后置于150℃的干燥箱中干燥5min，冷却至室温后重复镀膜3次；将镀膜后的电极基片迅速转移至真空烘箱中，200～250℃保温5～7h即可。

纳米铝离子混合溶液通过称取一水乙酸铜、四水乙酸镁和九水硝酸铬溶解于乙二醇甲醚溶剂中，制成A溶液；称取二水合氯化锡溶解于无水乙醇中，置于磁力搅拌器上，室温下搅拌1h，获得溶液B；将A溶液倒入溶液B中，置于磁力搅拌器上，50～65℃、搅拌速率800r/min，加热搅拌6～9h，获得溶液C；搅拌结束后将溶液C置于通风橱中使其冷却置室温，于溶液C中按照10:1的体积比加入丙三醇，制得溶液D，称取购买的纳米铝粒子，经过丙酮、乙醇、去离子水依次超声清洗20min，然后将溶液D放入70℃水域中，在不断搅拌下将纳米铝离子加入，完成后继续水浴保温30min，即可得到纳米铝离子混合溶液。

在另外一个实施例中，纳米铝离子混合溶液通过称取一水乙酸铜13.0g、四水乙酸镁10.0g和九水硝酸铬10.0g溶解于乙二醇甲醚溶剂中，制成A溶液；称取10.0g二水合氯化锡溶解于100ml无水乙醇中，置于磁力搅拌器上，室温下搅拌1h，获得溶液B；将A溶液倒入溶液B中，置于磁力搅拌器上，50～65℃、搅拌速率800r/min，加热搅拌6～9h，获得溶液C；搅拌结束后将溶液C置于通风橱中使其冷却置室温，于溶液C中按照10:1的体积比加入丙三醇，制得溶液D，称取购买的纳米铝粒子，经过丙酮、乙醇、去离子水依次超声清洗20min，然后将溶液D放入70℃水域中，在不断搅拌下将纳米铝离子加入，完成后继续水浴保温30min，即可得到纳米铝离子混合溶液。

此外，所述掺杂SnO2气敏薄膜的厚度为5～30nm。所述纳米铝粒子粒径为3μm。

对本发明所述的硫化氢在线检测装置，进行试验检测，实验测试结果如下。

一、灵敏度S，是指其对被测气体的敏感程度，若被测气体为还原性气体(SO2、H2S、CO、H2、NH3、CH4、SO)，灵敏度一般定义为在正常空气中的电阻与在一定浓度检测气体中的稳态电阻之比，S＝Ra/Rg；若被测气体为氧化性气体(O2、O3、Cl4、F2)，则灵敏度一般定义为在一定浓度检测气体中的稳态电阻与在正常空气中的电阻之比，S＝Rg/Ra。

经过测试，该硫化氢在线检测装置在25±2℃条件下，对50ppm、100ppm、150ppm的硫化氢气体的灵敏度分别为100、249和300；在50±5℃条件下，对50ppm、100ppm、150ppm的硫化氢气体的灵敏度分别为200、320和405；在80±10℃条件下，对50ppm、100ppm、150ppm的硫化氢气体的灵敏度分别为900、1100和1500；在90±10℃条件下，对50ppm、100ppm、150ppm的硫化氢气体的灵敏度分别为500、550和600；在一定的温度范围内，该硫化氢在线检测装置对硫化氢气体具有良好的灵敏度。

二、响应时间，原则上把从硫化氢在线检测装置接触一定浓度的被测气体开始到其阻值达到该浓度下稳定阻值所需的时间，定义为响应时间。它代表了硫化氢在线检测装置对被测气体的响应速度；恢复时间，原则上把从硫化氢在线检测装置脱离被测气体开始，到其阻值恢复到正常空气中阻值所需的时间，定义为恢复时间。它代表了硫化氢在线检测装置对被测气体的脱附速度；经过测试，在室温条件下，该硫化氢在线检测装置50ppm硫化氢气体的响应时间为40s，通入空气后的恢复时间为10s；对100ppm硫化氢气体的响应时间为30s，通入空气后的恢复时间为15s；对200ppm硫化氢气体的响应时间为20s，通入空气后的恢复时间为16s。经过1000～1500次的实验，数据误差率小于10％，说明该气体传感器性能稳定，且对硫化氢气体具有良好的感应和恢复能力。本发明的硫化氢在线检测装置，通过对气敏薄膜的二元掺杂，在80℃具有较高的灵敏度，响应恢复时间较短，抗老化能力强，具有一定的市场应用潜力。

此外，该在线检测装置不仅对硫化氢这种还原性气体有很好的的检出效果，还对NH3、CH4敏感。数据测试结果如下：该二氧化锡气体传感器在25±2℃条件下，对50ppm、100ppm、150ppm的氨气的灵敏度分别为150、270和325。对50ppm、100ppm、150ppm的甲烷的灵敏度分别为300、450和550。为了测试该在线检测装置除了对还原性气体具有检出效果，我们还对氧化性气体进行了检出实验，实验结果如下：该二氧化锡气体传感器在25±2℃条件下，对50ppm、100ppm、150ppm的臭氧的灵敏度分别为175、200和225。对50ppm、100ppm、150ppm的Cl4的灵敏度分别为232、478和650。经过测试的结果表明，该硫化氢在线检测装置系统除了感测还原性气体以外，还能感测氧化性气体，具有多重感测作用。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。