一种便携式汽车尾气检测设备的制作方法

本发明涉及汽车尾气检测
技术领域：
，尤其涉及一种便携式汽车尾气检测设备。
背景技术：
：随着机动车辆的增加，我国大气污染呈现由煤烟型像煤烟和机动车混合型污染转变的趋势，机动车排气造成的污染在空气污染中所占的比重呈现逐年上升的趋势，使得环境污染日益严重，因此，对各行业各设备中的二氧化硫、氮氧化物、硫化氢等的排放也提出了新的标准，这其中包括了对汽车尾气的检测，由于汽车具有流动特性，因此，使用传统的汽车尾气检测设备已经不能满足对移动车辆的汽车尾气的检测。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，本发明提供一种便携式汽车尾气检测设备，以解决上述技术问题。本发明通过以下技术方案得以实现：一种便携式汽车尾气检测设备，包括单片机、气敏检测元件、气体分析模块、触摸显示屏、电源、警报器和无线传输模块，所述气敏检测元件、触摸显示屏、电源、警报器和无线传输模块分别连接至单片机，所述电源为可充电式锂电池；其中，所述气敏检测元件和单片机之间连接有单通道放大器，所述报警器为发光二极管和振动装置。进一步地，所述单通道放大器为MAX4240。进一步地，所述单片机为低电压的STC89C52单片机。进一步地，所述硫化氢气体传感器是电阻控制型的气体传感器，敏感材料采用掺杂SnO2气敏薄膜；应用溶胶-凝胶方法制备掺杂SnO2气敏薄膜，掺杂SnO2气敏薄膜中掺杂有Cu(Cr1-xMgx)O2和粒径为1～2μm的nano-Ag粒子。进一步地，硫化氢传感器包括基材、测量电极和气敏薄膜，测量电极印制于基材上，气敏薄膜镀制于测量电极上，其中，基材采用陶瓷基板，其清洁方式为：使用中性洗涤剂将陶瓷基板表面的渍污去除，用水冲洗，放入20％铬酸和5％硝酸混合酸溶液中浸泡过夜，清洗干净后置于600℃烘箱中烘干；其中，测量电极的处理方式为：将测量电极印制在陶瓷基板上，采用铜金合金叉指电极为测量电极，将Pt叉指电极浆料通过丝网印刷方法印制在经处理过的陶瓷基材上，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，然后采用磁控溅射方式在Pt叉指电极表面沉积CuAu合金薄膜，获得铜金合金叉指电极；其中，气敏薄膜的沉积方式采用提拉浸渍法，将铜金合金叉指电极浸渍于含有nano-Ag离子的混合溶液中，经过3～5s，缓慢提拉取出，设定提拉速度为0.15cm/min，置于80～100℃的干燥箱中干燥7～10min，冷却至室温后重复镀膜10次；将镀膜后的电极基片转移至真空度为500KPa的烘箱中，265℃保温8h即可。进一步地，所述的nano-Ag离子混合溶液通过以下方式获取得到：首先，制备I溶液：将一水乙酸铜13.0g、九水硝酸铬10.0g和四水乙酸镁10.0g依次溶解于乙二醇甲醚溶剂中；其次，制备II溶液：10.0gSnCl2﹒2H2O溶解于100ml无水C2H5OH中，25±3℃条件下置于磁力搅拌器上搅拌1h；第三，制备III溶液：将I溶液和II溶液混合，置于磁力搅拌器上加热搅拌，其中，搅拌参数为：50±10℃、V＝800r/min、搅拌时间6～9h后冷却至25±2℃；第四，制备IV溶液：将III溶液与丙三醇按照10:1的体积比混合；第五，Nano-Ag混合液：购买的Nano-Ag粒子，采用丙酮、乙醇、超纯水按照1:2:3的比例混合后超声清洗25min，将IV溶液放入65～75℃水浴中，调节搅拌速度至50r/min条件下将Nano-Ag离子加入，完成后水浴保温45min即可。进一步地，所述掺杂SnO2气敏薄膜的厚度为250nm。进一步地，电极宽度为50μm，电极长度为5.5mm，叉指间间隙为90～120μm；叉指数目为20。本发明的有益效果：本发明所述的汽车尾气检测设备采用低电压的STC89C52单片机和气敏检测元件器为核心，具有体积小、功耗低、可靠性高，检测使用方便。该装置灵敏度高，可以检测低至ppm浓度的气体的存在。该装置使汽车尾气的检测工作地点更为灵活，检测时间更为长久，提高了检测工作的质量和效率的同时，具有测量精度高、稳定性、重复性、准确性好的特点。本发明所提供的便携式汽车尾气检测设备对汽车尾气具有良好的灵敏度，尤其对于含硫气体包括二氧化硫和硫化氢的灵敏度效果尤佳。通入空气后的恢复时间较快，经过1000～1500次的实验，数据误差率小于3％，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。此外，本发明的汽车尾气检测设备，使用的气敏检测装置通过对气敏薄膜的二元掺杂，使其具有较高的灵敏度，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。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。图2是图1中所示的气敏检测元件的结构示意图。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，一种便携式汽车尾气检测设备，一种便携式汽车尾气检测设备，包括单片机、气敏检测元件、气体分析模块、触摸显示屏、电源、警报器和无线传输模块，所述气敏检测元件、触摸显示屏、电源、警报器和无线传输模块分别连接至单片机，所述电源为可充电式锂电池；其中，所述气敏检测元件和单片机之间连接有单通道放大器，所述报警器为发光二极管和振动装置。在本实施例中，所述单通道放大器为MAX4240；所述单片机为低电压的STC89C52单片机。为了进一步优化本发明所述的汽车尾气检测设备，本实施例中采用的气敏检测元件为硫化氢气体传感器，该硫化氢气体传感器是电阻控制型的气体传感器，敏感材料采用掺杂SnO2气敏薄膜；应用溶胶-凝胶方法制备掺杂SnO2气敏薄膜，掺杂SnO2气敏薄膜中掺杂有Cu(Cr1-xMgx)O2和粒径为1～2μm的nano-Ag粒子。如图2所示，该硫化氢传感器包括基材1、测量电极2和气敏薄膜3，测量电极2印制于基材1上，气敏薄膜3镀制于测量电极2上，其中，基材1采用陶瓷基板，其清洁方式为：使用中性洗涤剂将陶瓷基板表面的渍污去除，用水冲洗，放入20％铬酸和5％硝酸混合酸溶液中浸泡过夜，清洗干净后置于600℃烘箱中烘干；其中，测量电极2的处理方式为：将测量电极2印制在陶瓷基板上，采用铜金合金叉指电极为测量电极2，将Pt叉指电极浆料通过丝网印刷方法印制在经处理过的陶瓷基材上，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，然后采用磁控溅射方式在Pt叉指电极表面沉积CuAu合金薄膜，获得铜金合金叉指电极；其中，气敏薄膜3的沉积方式采用提拉浸渍法，将铜金合金叉指电极浸渍于含有nano-Ag离子的混合溶液中，经过3～5s，缓慢提拉取出，设定提拉速度为0.15cm/min，置于80～100℃的干燥箱中干燥7～10min，冷却至室温后重复镀膜10次；将镀膜后的电极基片转移至真空度为500KPa的烘箱中，265℃保温8h即可。所述的nano-Ag离子混合溶液通过以下方式获取得到：首先，制备I溶液：将一水乙酸铜13.0g、九水硝酸铬10.0g和四水乙酸镁10.0g依次溶解于乙二醇甲醚溶剂中；其次，制备II溶液：10.0gSnCl2﹒2H2O溶解于100ml无水C2H5OH中，25±3℃条件下置于磁力搅拌器上搅拌1h；第三，制备III溶液：将I溶液和II溶液混合，置于磁力搅拌器上加热搅拌，其中，搅拌参数为：50±10℃、V＝800r/min、搅拌时间6～9h后冷却至25±2℃；第四，制备IV溶液：将III溶液与丙三醇按照10:1的体积比混合；第五，Nano-Ag混合液：购买的Nano-Ag粒子，采用丙酮、乙醇、超纯水按照1:2:3的比例混合后超声清洗25min，将IV溶液放入65～75℃水浴中，调节搅拌速度至50r/min条件下将Nano-Ag离子加入，完成后水浴保温45min即可。所述掺杂SnO2气敏薄膜的厚度为250nm。电极宽度为50μm，电极长度为5.5mm，叉指间间隙为90～120μm；叉指数目为20。对本发明所述的便携式汽车尾气检测设备进行试验检测，实验采用灵敏度、响应时间和恢复时间作为测试指标。其中，灵敏度是指其对被测气体的敏感程度，若被测气体为还原性气体，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，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。响应时间，原则上把从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。它代表了对被测气体的响应速度；恢复时间，原则上把从脱离被测气体开始，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。它代表了对被测气体的脱附速度。实验采用的气体浓度分别为50ppm、100ppm和200ppm。实验测试结果如下表1至表3所示。表1汽车尾气检测设备在50ppm气体浓度下的性能数值表50ppm灵敏度响应时间(s)恢复时间(s)二氧化硫4801510硫化氢50014.59一氧化碳3501915甲烷3202016氮氧化物2302521表2汽车尾气检测设备在100ppm气体浓度下的性能数值表100ppm灵敏度响应时间(s)恢复时间(s)二氧化硫5781020硫化氢610940一氧化碳4231278甲烷3651595氮氧化物26918102表3汽车尾气检测设备在200ppm气体浓度下的性能数值表200ppm灵敏度响应时间(s)恢复时间(s)二氧化硫562945硫化氢608751一氧化碳37510120甲烷32512135氮氧化物25113162通过表1至表3所示的结果表明，本发明所提供的便携式汽车尾气检测设备对汽车尾气具有良好的灵敏度，尤其对于含硫气体包括二氧化硫和硫化氢的灵敏度效果尤佳。通入空气后的恢复时间较快，经过1000～1500次的实验，数据误差率小于3％，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。此外，本发明的汽车尾气检测设备，使用的气敏检测装置通过对气敏薄膜的二元掺杂，使其具有较高的灵敏度，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。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。当前第1页1 2 3