一种车内有害气体检测装置的制作方法

本发明涉及气体检测技术领域，尤其涉及一种车内有害气体检测装置。

背景技术：

随着我国社会经济的发展，汽车消费均呈现持续、高速增长的趋势。目前，我国的大城市已进入汽车增长的高峰时期，家用汽车已经成为人们代步的工具，走入了许多家庭。汽车在给人们出行带来方便的同时，车内环境污染也逐渐成为人们日益关注的重要话题。

汽车制造过程大量使用塑料、橡胶、织物、油漆以及粘合剂等物质，这些物质会大量挥发甲醛、苯等有毒有害气体。在空调开启、车厢密闭状况下，这些有毒有害气体与发动机工作中产生的一氧化碳等对驾驶员的安全驾驶和车内人员的生命安全造成威胁。

当停车时间较长时，由于汽车空间封闭，车内采用塑料、橡胶、织物、油漆以及粘合剂等物质制造的众多设备在太阳暴晒下更容易释放甲醛等有毒有害气体，造成车内空气质量较差，若未及时做好通风处理，会对车内人员身体有一定程度的伤害。

技术实现要素：

针对汽车长时间停车后车内有害气体浓度上升的问题，本发明旨在提供一种车内有害气体检测装置，以解决上述提出问题。

本发明的实施例中提供了一种车内有害气体检测装置，它包括壳体上部和壳体下部，所述壳体上部设置微处理器模块及与微处理器模块相连的有害气体检测模块、pm2.5传感器模块、气压传感器模块、报警模块和蓝牙模块，壳体下部设置电源模块，电源模块与微处理器模块相连；所述有害气体检测模块包括乙醇传感器、一氧化碳传感器、苯传感器和二氧化碳传感器，所述微处理器模块通过蓝牙模块与蓝牙移动终端进行无线通信；其中，该乙醇传感器为旁热式结构，该敏感材料为静电纺丝法制备的sno2复合纳米纤维，该复合纳米纤维中包括sno2多孔空心球、zno纳米线；并且，该sno2多孔空心球掺杂有wo3。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明提出一种车内有害气体检测装置，不仅可以检测车内有害气体的含量，还可用于检测空气中pm2.5的含量。若有害气体含量太高，则报警提示打开车窗通风；若空气中pm2.5含量高，则报警提示关闭车窗。本发明采用气压传感器模块检测车门是否打开，电源模块采用车充电路，该装置的安装方式不会破坏车身。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明检测装置的结构示意图。

图2是本发明外壳的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本发明的技术方案涉及一种车内有害气体检测装置，参考图1、图2，该有害气体检测装置包括壳体上部1和壳体下部2，壳体上部1设置微处理器模块101、有害气体检测模块103、pm2.5传感器模块102、气压传感器模块104、报警模块105、蓝牙模块107和显示器模块106，壳体下部2设置电源模块108。其中有害气体检测模块103、pm2.5传感器模块102、气压传感器模块104、报警模块105、蓝牙模块107、显示器模块106和电源模块108分别与微处理器模块101电性连接。微处理器模块101通过蓝牙模块107与蓝牙移动终端109进行无线通信。

本实施例中，该壳体外形设计为t型，壳体上部1为探测器主体，壳体上部1的顶面设有显示器模块106，用以显示车内各有害气体的含量以及pm2.5的含量。壳体上部1的侧面设有通风口11，空气从通风口11进入。壳体下部2设有电源模块108，该实施例的电源模块108包括车充电路和连接该车充电路的充电电池。该实施例的壳体下部2设计成点烟器插头形式，使用时，直接将该实施例插入到车内的点烟器的电源插座上。

本实施例中，该有害气体检测模块103用于检测车内空气中各种有害气体的含量，该实施例中有害气体检测模块103包括乙醇传感器、一氧化碳传感器、苯传感器模块和二氧化碳传感器。pm2.5传感器模块102用于检测车内pm2.5的含量，气压传感器模块104用于检测车内空气压强。

需要说明的是，本实施例中，该乙醇传感器模块为旁热式结构，包括：由外表面自带有2个平行且分立的环形金电极的氧化铝陶瓷管、涂覆在陶瓷管表面的敏感材料、穿过陶瓷管的镍铬合金加热线圈组成，每个金电极上连接有两根铂丝引脚；其中，该敏感材料为静电纺丝法制备的sno2复合纳米纤维，该复合纳米纤维中包括sno2多孔空心球、zno纳米线；并且，该sno2多孔空心球掺杂有wo3，其中，wo3与sno2质量比为1:58。

在传感器领域，电纺丝技术制备的敏感材料，具有大的比表面积而且纤维具备微孔结构，这些特征都与利于其作为敏感材料对于气体的响应。然而，目前技术方案中，采用静电纺丝法制备sno2复合纳米纤维作为敏感材料的技术方案不多；本发明技术方案中，将sno2多孔空心球、zno纳米线混合制备成了sno2复合纳米纤维，由此作为敏感材料的传感器具有灵敏性高、响应迅速的优点。

同时，该sno2多孔空心球掺杂有wo3，目前对各种纳米结构的sno2材料研究增多，对该材料的研究主要是通过各种手段提高传感器性能，掺杂的金属或金属氧化物主要有zn、pt、cuo、zno等，而掺杂wo3的技术方案不多；本发明中，通过掺杂，制备了wo3掺杂的sno2多孔空心球，该掺杂的wo3与zno纳米线协同作用，对传感器的灵敏度和响应时间起到积极作用。

上述的敏感材料中，该zno纳米线长度为400nm，直径为30nm。

zno是一种半导体金属氧化物，其在传感器、锂电池、催化等领域都有着实际应用，本发明技术方案中，将zno纳米线和sno2多孔空心球结合，采用静电纺丝法制备复合纳米纤维，得益于zno纳米线的一维纳米结构，该zno纳米线对分立的sno2多孔空心球起到连接作用，能够形成载流子的导电通路，同时由于zno和sno2同样是n型宽禁带半导体材料，两者禁带宽度相近，大大提高了复合纳米纤维的电导率，使得传感器的响应时间减小。

上述的敏感材料中，该sno2多孔空心球是以碳胶球为模板、水热法制备的，该sno2多孔空心球的粒径为200nm，其是由大量纳米颗粒构成的多孔壳层结构。

sno2是一种最早被开发的金属氧化物气体敏感材料，sno2因具有成本低、稳定性好、灵敏度高等优点而受到关注，随着纳米技术的发展，对各种纳米结构的sno2材料研究增多。本发明中，利用水热法制备的碳胶球具有亲水性，表面具有-oh和c-o功能团，这些功能团的存在使金属离子很容易与碳胶球结合，形成金属的氢氧化物并分布其表面，然后，经过高温煅烧，碳胶球中的碳原子被氧化以二氧化碳的形式释放，从而形成金属氧化物空心球，即sno2多孔空心球，其多孔壳层结构有利于对气体的吸附，增加了敏感材料的灵敏度。

将上述的sno2多孔空心球、zno纳米线按比例混合后，加入到聚乙烯醇溶液中，得到纺丝溶液，进行静电纺丝，得到复合纤维膜，将其煅烧去除聚乙烯醇后，得到复合纳米纤维；上述纺丝溶液中，聚乙烯醇质量百分比为9wt.％；上述复合纳米纤维中，sno2多孔空心球、zno纳米线的质量比为5:1。

该sno2复合纳米纤维的制备步骤：

步骤1、将9g葡萄糖加入到50ml去离子水中搅拌均匀，然后将溶液移入水热釜中，在干燥箱180℃恒温下加热8h，反应结束后，自然冷却至室温，依次用酒精和去离子水离心分离、洗涤，重复洗涤三遍后，得到黑褐色产物碳胶球，将其在60℃干燥12h备用；将3.8mmol钨酸和氯化锡加入到60ml乙醇与8ml水的混合液中搅拌均匀，形成溶液a，然后向溶液a中加入35mmol尿素，搅拌均匀形成溶液b，将上述制备的32mmol碳胶球加入溶液b，超声分散2h，将所得溶液静置30h，离心分离，洗涤，在80℃干燥12h，最后将干燥后的产物在580℃下干燥2h，得到wo3掺杂sno2多孔空心球；取0.8g聚乙烯醇放入装有10g蒸馏水的锥形瓶中，在保温90℃下不断搅拌，使之完全溶解，自然冷却至室温；然后加入zno纳米线和上述得到的wo3掺杂sno2多孔空心球，继续搅拌6h，得到纺丝溶液；

步骤2、将上述纺丝溶液装入喷丝管中，插入一根10cm的铜丝作为正极，铝箔作为接收板，为负极，静电纺丝时所加电压为19.5kv，喷丝头与接收板之间距离为21.5cm，进行静电纺丝，得到wo3掺杂sno2多孔空心球/zno纳米线/聚乙烯醇复合纤维膜；将上述复合纤维膜在700℃下退火处理5h，以去除高分子聚乙烯醇，得到sno2复合纳米纤维。

然后，将上述sno2复合纳米纤维配置成浆料后，涂覆在陶瓷管表面，制备电极后，即得本发明所述乙醇传感器模块。

需要说明的是，本实施例的微处理器模块101为单片机控制电路，本领域技术人员可知，微处理器模块101还可采用arm(advancedriscmachines)处理器控制电路也能实现信息处理的功能。

本实施例中，该报警模块105为声光报警装置，在检测到车内空气中有害气体含量超过设定标准值时，进行声光报警。当有害气体含量较高时，报警显示灯光为红色；当pm2.5含量较高时，报警显示灯光为黄色。本领域技术人员可知，报警模块105还可为灯光报警装置或声音报警装置。此外，该实施例中蓝牙移动终端109为智能手机，还可为平板电脑或者蓝牙遥控器。

使用时，将该检测装置直接安装在车内点烟器的电源插座上，安装简单方便，占用空间很小，也无需额外接线。停车一段时间后，当车主再次打开车内瞬间，车内压力会发生变化；其内置的气压传感器模块104检测车内空气压强，并将检测结果传递给微处理器模块101，微处理器模块101判断车内压强发生变化后，通过蓝牙模块107将有害气体检测模块103和pm2.5传感器模块102的当前检测结果发送到车主的智能手机上。

当车内乙醇、苯、一氧化碳或二氧化碳等有害气体含量过高时，打开车窗通风；当检测到pm2.5含量较高时，则关闭车窗。

本发明内置充电电池，在汽车未启动时，为探测器主体内的各种元器件供电，当汽车启动后，点烟器的电源插座为充电电池充电。由于本发明自带电源，在车未启动时也可检测车内空气质量。本发明的传感器模块将检测结果发送给微处理器模块101，微处理器模块101将检测结果与预先设定值进行比较，超高设定值时控制报警模块105进行报警提示。

以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。