一种甲醛传感器及应用其的甲醛检测系统的制作方法

本实用新型涉及智能甲醛检测系统领域，特别是一种甲醛传感器及应用其的甲醛检测系统。

背景技术：

甲醛，化学式HCHO或CH2O，式量30.03，又称蚁醛。无色气体，有特殊的刺激气味，对人眼、鼻等有刺激作用。气体相对密度1.067(空气＝1)，液体密度0.815g/cm³(-20℃)。熔点-92℃，沸点-19.5℃。易溶于水和乙醇。水溶液的浓度最高可达55％，通常是40％，称做甲醛水，俗称福尔马林(formalin)，是有刺激气味的无色液体。有强还原作用，特别是在碱性溶液中。能燃烧，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限7％-73％(体积)。着火温度约300℃。

室内空气中甲醛已经成为影响人类身体健康的主要污染物，特别是冬天的空气中甲醛对人体的危害最大。我国家庭空气中的甲醛来源主要有以下几个方面：⑴用作室内装饰的胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板等人造板材。生产人造板使用的胶粘剂以甲醛为主要成分，板材中残留的和未参与反应的甲醛会逐渐向周围环境释放，是形成室内空气中甲醛的主体。⑵用人造板制造的家具。一些厂家为了追求利润，使用不合格的板材，或者在粘接贴面材料时使用劣质胶水，板材与胶水中的甲醛严重超标。⑶含有甲醛成分并有可能向外界散发的其他各类装饰材料，如贴墙布、贴墙纸、化纤地毯、油漆和涂料等。

室内空气中甲醛浓度的大小与以下四个因素有关：室内温度、室内相对湿度、室内材料的装载度(即每立方米室内空间的甲醛散发材料表面积)、室内空气流通量。在高温、高湿、负压和高负载条件下会加剧甲醛散发的力度。通常情况下甲醛的释放期可达3～10年之久。

甲醛还来自生活的其它方面。⑴甲醛可来自化妆品、清洁剂、杀虫剂、消毒剂、防腐剂、印刷油墨、纸张等。⑵泡沫板条作房屋防热、御寒与绝缘材料时，在光与热高温下使泡沫老化、变质产生合成物而释放甲醛。⑶烃类经光化合能生成甲醛气体，有机物经生化反应也能生成甲醛，在燃烧废气中也含有大量的甲醛，如每燃烧1000L汽油可生成7kg甲醛气体，甚至点燃一支香烟也有0.17mg甲醛气体生成。⑷甲醛还来自于车椅座套、坐垫和车顶内衬等车内装饰装修材料，以新车甲醛释放量最突出。⑸甲醛也来自室外空气的污染，如工业废气、汽车尾气、光化学烟雾等在一定程度上均可排放或产生一定量的甲醛。

Zigbee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。分别具有传输速率最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s，主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。该技术始于2002年，近十年发展迅速，在工业、物联网上有着广泛的应用前景。

目前电化学甲醛传感器基本被国外垄断，一家是美国的interscan公司，另一家是英国的达特。其中美国公司不单独出售甲醛传感器，只售甲醛传感器做好的甲醛检测仪，一台甲醛检测仪往往售价在2万元以上；英国达特公司销售甲醛传感器，但价格依然昂贵，零售价达到了每颗300元以上。2016年全国空气净化器销量突破500万台，假设共有20％的产品配备了达特的甲醛传感器，2016年达特仅在空气净化器行业在全国的销售额将达到3亿元。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出了一种甲醛传感器及应用其的甲醛检测系统。

本实用新型采用以下方案实现：一种甲醛传感器，其包括壳体，所述壳体内安装有一可拆卸反应仓；所述反应仓内放置有电解质；所述反应仓内设置有进气口和排气口；所述反应仓的进气口上安装有一对参比电极；所述反应仓的排气口安装有工作电极；一参比电极接第一运算放大器的输出，另一参比电极接所述第一运算放大器的负输入端；第一运算放大器的正输入端接外接电源的正极；工作电极分别接第二运算放大器的负输入端、检测电阻一端；第二运算放大器的正输入端分别接所述外接电源的负极、电流表一端；所述电流表另一端分别接第二运算放大器的输出、检测电阻另一端；所述壳体上开设有反应仓进气口对应的壳体进气口及与反应仓排气口对应的壳体排气口。

在本实用新型一实施例中，反应仓进气口与壳体进气口之间设置一微型马达，所述微型马达的转轴与一风叶连接；所述微型马达的供电端与外接电源连接。

在本实用新型一实施例中，所述检测电阻为热敏电阻。

在本实用新型一实施例中，反应仓进气口与壳体进气口之间设置有一可拆卸安装的过滤装置。

本实用新型还提供一种应用上述的甲醛传感器的甲醛检测系统，其包括用户终端、安装在家庭内部的嵌入式网关、安装在室内的无线网络的协调器、带有无线终端的空气净化器、带有无线终端的甲醛传感器及GSM网络远程报警报警模块；所述用户终端通过Internet远程访问家庭内部的嵌入式网关；所述嵌入式网关通过串口与无线网络的协调器连接；无线网络的协调器分别与空气净化器的无线终端、甲醛传感器的无线终端连接；所述及GSM网络远程报警报警模块与用户终端连接。

在本实用新型一实施例中，所述无线网络的协调器为Zigbee无线网络的协调器。

本实用新型的甲醛传感器具有成本低、使用寿命较长、承压性高等优点：采用非薄膜结构、响应速度快等优点。本实用新型的甲醛传感器互联网联系起来，做成具备智能化的甲醛传感器及其控制系统，系统里面的用户可以通过用户终端，利用Internet远程访问家庭内部的嵌入式网关，嵌入式网关中的服务器会根据用户的需求通过串口(UATR)向室内Zigbee无线网络的协调器(Coordinator)发送控制室内电器的指令；同时室内的甲醛传感器数据也可以通过协调器(Coordinator)、串口(UATR)、嵌入式网关向远程的PC端传送甲醛传感器所采集的数据；在室内也可以通过智能终端控制空气净化器和接收传感器数据，当室内环境发生甲醛超标时，可通过GSM网络远程报警。

附图说明

图1是本实用新型一实施例反应仓结构示意图。

图2是本实用新型一实施例甲醛传感器结构示意图。

图3是本实用新型一实施例甲醛检测系统原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步解释说明。

参见图1-2，本实用新型提供一种甲醛传感器，其包括壳体，所述壳体内安装有一可拆卸反应仓1；所述反应仓内放置有电解质(图中未画出)；所述反应仓内设置有进气口2和排气口3；所述反应仓的进气口上安装有一对参比电极4-1和4-2；所述反应仓的排气口安装有工作电极5；一参比电极4-1接第一运算放大器A1的输出，另一参比电极4-2接所述第一运算放大器A1的负输入端；第一运算放大器A1的正输入端接外接电源DC的正极；工作电极5分别接第二运算放大器A2的负输入端、检测电阻R一端；第二运算放大器A2的正输入端分别接所述外接电源的DC负极、电流表PA一端；所述电流表PA另一端分别接第二运算放大器A2的输出、检测电阻另一端；所述壳体上开设有反应仓进气口对应的壳体进气口及与反应仓排气口对应的壳体排气口。图2中壳体包括侧边8、上盖板6、下盖板7，所述壳体为可拆式。甲醛气体通过传感器，在电解质催化作用下，甲醛分子在电极上发生氧化还原反应而形成电子转移，在外电压作用下形成与甲醛浓度成正比的电流。

在本实用新型一实施例中，反应仓进气口与壳体进气口之间设置一微型马达，所述微型马达的转轴与一风叶9连接；所述微型马达的供电端与外接电源连接。通过设计有马达风叶进行机械式的结构，快速及时将气体源吸入传感器的反应仓来检测。

在本实用新型一实施例中，所述检测电阻为热敏电阻。热敏电阻用于向电路中加入温度补偿的部分，保证检测精度。

在本实用新型一实施例中，反应仓进气口与壳体进气口之间设置有一可拆卸安装的过滤装置10。设计有可更换灰尘过滤及可更换反应仓的结构可以大大提高气体传感器的使用寿命，让昂贵的传感器可以长期使用，节省材料。

本实用新型还提供一种应用上述的甲醛传感器的甲醛检测系统，其包括用户终端、安装在家庭内部的嵌入式网关、安装在室内的无线网络的协调器、带有无线终端的空气净化器、带有无线终端的甲醛传感器及GSM网络远程报警报警模块；所述用户终端通过Internet远程访问家庭内部的嵌入式网关；所述嵌入式网关通过串口与无线网络的协调器连接；无线网络的协调器分别与空气净化器的无线终端、甲醛传感器的无线终端连接；所述及GSM网络远程报警报警模块与用户终端连接。

在本实用新型一实施例中，所述无线网络的协调器为Zigbee无线网络的协调器。本实用新型一实施例的主要原理示意图参见图3。

用户可以通过用户终端，利用Internet远程访问家庭内部的嵌入式网关，嵌入式网关中的服务器会根据用户的需求通过串口(UATR)向室内Zigbee无线网络的协调器(Coordinator)发送控制室内电器的指令；同时室内的甲醛传感器数据也可以通过协调器(Coordinator)、串口(UATR)、嵌入式网关向远程的PC端传送甲醛传感器所采集的数据；在室内也可以通过智能终端控制空气净化器和接收传感器数据，当室内环境发生甲醛超标时，可通过GSM网络远程报警。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。