研究室中氰化氢检测装置和检测方法_3

文档序号:9470238阅读:来源:国知局
4相连接。
[0077] 基板上设有第一挡板125,与第一挡板相对的第二挡板126 ;第一挡板、第二挡板 上设有对应的导向滑槽127 ;齿轮的连接轴两端设有用于插入第一挡板、第二挡板的导向 滑槽的延伸轴128 ;检测头下表面设有与第一挡板、第二挡板上表面滚动接触的多个滚珠 129〇
[0078] 如图3所示,支撑架包括开口向下的U形架41、设于气室前部和后部的L形架42 ; 导向结构为设于U形架和两个L形架之间的两条横梁51 ;如图4所示,连接板呈矩形,连接 板下部设有用于穿过两条横梁的2个通孔151,连接板上部设有用于与横向丝杆配合的丝 杆孔152。
[0079] 气体敏感膜内设有多个间隔分布的空腔,空腔内设有伸出气体敏感膜上下表面之 外的碳纳米管。
[0080] 如图7所示,一种研究室中氰化氢检测装置的检测方法,包括如下步骤:
[0081] 步骤100,传感器清洗及校正
[0082] 步骤110,传感器清洗
[0083] 控制器控制气室下部的进气管和出气管上的电磁阀均打开,通过进气管向气室下 部内充入氮气,对MQ-2传感器、MQ-135传感器和氰化氢传感器清洗10分钟;
[0084] 步骤120,传感器校正
[0085] 控制器控制气室上部的进气管和出气管上的电磁阀打开,通过进气管向气室内充 入已知氰化氢浓度为S的实验室气体,流量计检测实验室气体的流量,气体敏感膜吸附气 体,当气体的流量达到10升后,控制器控制气室上部的进气管和出气管上的电磁阀关闭;
[0086] 控制器通过第二电机带动检测头沿轨道移动,MQ-2传感器、MQ-135传感器和氰化 氢传感器检测气体信号,控制器收到氰化氢传感器的检测信号SI (t)、MQ-2传感器的检测 信号S2 (t),MQ-135传感器的检测信号S3⑴;
[0087] 步骤130,控制器选取Sl(t)的n= 20个等间隔分布的抽样值S11,S12,…,Sln, 选取S2(t)的n个等间隔分布的抽样值S21,S22,…,S2n,选取S3(t)的n个等间隔分布 的抽样值S31,S32,…,S3n;
[0088] 利用公式
[0089] di2= (Sli-S) 2+(S2i-S)2+(S3i_S)2,i=l,2,…,n,计算差值距离di2;
[0090] 利用下述公式

分别计算矩阵A,B,C和D;存储器中设有最小阈值e;
[0091] 步骤140,当A+B+C=D并且A中每项数据至少有81 %彡e并且D中每项数据至 少有81e时,转入步骤200 ;否则,转入步骤110 ;
[0092] 步骤200,气体敏感膜吸附气体
[0093] 控制器控制气室上部的进气管和出气管上的电磁阀打开,通过进气管向气室内充 入待检测的实验室气体,流量计检测实验室气体的流量,气体敏感膜吸附气体,当气体的流 量达到10升后,控制器控制气室上部的进气管和出气管上的电磁阀关闭;
[0094] 步骤300,抽开水平隔板
[0095] 控制器控制第一电机带动横向丝杆转动,横向丝杆通过连接板带动水平隔板向 气室外水平移动,使水平隔板内端移至与开口相接触位置时,控制器控制第一电机停止工 作;
[0096] 步骤400,震动及加热气体敏感膜,并将气体敏感膜释放的气体吹向气室下部
[0097] 控制器控制频率可调超声波发生器发出超声波、超声波接收器接收超声波,控制 器控制频率可调超声波发生器发出的超声波的从5Hz逐渐增大频率增大,直至使超声波接 收器接收的超声波幅度最大时,控制器控制频率可调超声波发生器发出的超声波的频率保 持稳定,超声波带动气体敏感膜震动;
[0098] 控制器控制金属网通电,同时控制各个电扇工作,气体敏感膜吸附的气体进入气 室下部,10分钟后,控制器控制金属网断电,各个电扇停止工作,可调超声波发生器和超声 波接收器停止工作;
[0099] 步骤500,闭合水平隔板
[0100] 控制器控制第一电机带动横向丝杆转动,横向丝杆通过连接板带动水平隔板向气 室内水平移动,使水平隔板外端移至与开口相接触位置相接触时,控制器控制第一电机停 止工作;
[0101] 步骤600,各个传感器检测气体信号并得到传感器融合信号
[0102] 控制器通过第二电机带动检测头沿轨道移动,MQ-2传感器、MQ-135传感器和氰化 氢传感器检测气体信号,控制器收到氰化氢传感器的检测信号SI(t)、MQ-2传感器的检测 信号32(〇,1?-135传感器的检测信号33(〇;控制器利用公式5^仙1(〇=31 2(〇 + (51( t)-S2(t))2+(Sl(t)-S3(t))2计算传感器融合信号signal(t);
[0103] 步骤700,计算并得到检测的实验室气体的氰化氢浓度
[0104] 存储器中预先存储有随机共振模型和氰化氢浓度预测模型,将signal(t)输入随 机共振模型中,控制器计算随机共振模型共振时的输出信噪比SNR,
[0105] 将SNR输入氰化氢浓度预测模型:氰化氢浓度W= 0. 274+0. 07XSNR中,得到被检 测的实验室气体的氰化氢浓度。
[0106] 氰化氢浓度预测模型是利用步骤100至700检测各种已知浓度分别为W1,W2,…, WlOO的氰化氢气体,得到与每种氰化氢浓度相对应的输出信噪比SNR1,SNR2,…,SNR100 ; 利用点(W1,SNR1),(W2,SNR2),…,(W100,SNR100)在直角坐标系中做点,得到各个点的拟 合曲线的公式,对拟合曲线的公式进行变换,得到本发明的氰化氢浓度预测模型。
[0107] 所述输出信噪比SNR的计算过程包括如下步骤:
[0108]将signal⑴输入一层随机共振模型
[0109]
[0110] 其中,V(x,t,a)为势函数,X(t)为布朗粒子的运动轨迹,t为运动时间, a是粒子瞬时运动加速度,02为外噪声强度,N(t)为内秉噪声,4 sin(2;r/〖 +妗为 周期性正弦信号,A1是信号幅度,f是信号频率,P为相位;a,b为设定的常数;设 S(t)=4:8111:(2:?:fi+ (p)+signal(r) +M(t);
[0111] 控制器计算并得到检测过程中signal(t)的平均幅度值SSj1S0. 6SS,一层随机 共振模型和二层随机共振模型中的IlSS<D2S22SS;a和b均<SS。
[0112] 控制器计算V(x,t,a)对于X的一阶导数,二阶导数和三阶导数,并且使等式等于 0,得到二层随机共振模型:
[0113]
[0114] 设定噪声强度 D2= 0, = l,signal(t) = 0,N(t) = 0 ;计算得到
[0115] 将4的临界值代入一层随机共振模型中,并设定XJt) = 0,sn。= 0,用四阶珑格 库塔算法求解一层随机共振模型,得到
[0121] 其中,xjt)为x(t)的m阶导数,Snnil是S⑴的m-1阶导数在t= 0处的值,Snlri 是S⑴的m+1阶导数在t= 0处的值,得到X1 (t),x2⑴,…,xm+1⑴的值;
[0122] 控制器对七(〇,知(〇,~,\+1(〇进行积分,得到以〇,并得到以〇在一层随机 共振模型和二层随机共振模型组成的双层随机系统产生随机共振时刻的位置1^直、与X:相 对应的共振时刻h、最优瞬时运动加速度ai,及与tJPa1所对应的噪声DpD1SD2中的 一个值;
[0123] 控制器利用公式
计算双层随机共振系 统输出的信噪比SNR;其中,AU=a2/4b。
[0124] 应理解,本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在 阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等 价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1. 一种研究室中氰化氢检测装置,其特征是,包括控制器(I),存储器(25)、底板(2), 设于底板上的横截面呈矩形的气室(3)和支撑架(4),设于支撑架上的导向结构(5)和横向 丝杆(6); 所述气室内壁顶部设有频率可调超声波发生器(26)和用于向下吹风的若干个风扇 (7),气室内侧壁由上至下依次设有气体敏感膜(8)、用于支撑气体敏感膜的由电热丝构成 的金属网(9)、位于金属网下部并将气室内分隔为上下两部分的水平隔板(10),气室内底 部设有超声波接收器(28)、托板(11)、检测头(13)和沿托板上表面螺旋分布的轨道(12), 检测头上设有MQ-2传感器(20)、MQ-135传感器(21)和氰化氢传感器(22);气体敏感膜上 设有若干个通孔; 横向丝杆一端与设于支撑架上的第一电机(14)
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