一种气体检测器、检测系统及方法与流程

本发明涉及气体检测技术领域，尤其涉及一种气体检测器、检测系统及方法。

背景技术：

甲醛是一种有毒气体，它广泛存在于家居装饰材料中，危害着人们的身体健康，因此对于甲醛的监测显得尤为重要。随着技术的发展，甲醛的监测主要朝着实时响应、操作简化、低功耗、低成本方向发展。

目前，国内也有一些人做了关于甲醛监测的仪器，他们都采用国外电化学传感器，但成本较高。

另外，在成本降低的过程中，甲醛的检测准确性也会降低，如何在成本降低的同时提升甲醛检测的准确性就显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种气体检测器、检测系统及方法，具有成本低、功耗低、无线控制和测量准确等优点。

本发明采用的技术方案如下：

一种气体检测器，包括检测壳体和设在检测壳体正面的lcd显示器，所述检测壳体一侧固定有gps模块另一侧连接有无线通讯模块，所述检测壳体正面固定有声光报警器，所述检测壳体内固定有传感器组，所述lcd显示器、gps模块、无线通讯模块、声光报警器、传感器组分别与控制器电性连接。

进一步的，所述无线通讯模块为gsm/gprs网络通讯模块。

进一步的，所述控制器无线通讯连接有遥控器。

一种气体检测系统，所述系统包括：传感器组、信号采集模块、控制面板、控制模块、单片机、电源模块、通信模块、移动端和上位机；所述传感器组信号连接于信号采集模块；所述控制面板信号连接于控制模块；所述单片机分别信号连接于控制模块、信号采集模块和、电源模块和通讯模块；所述通讯模块分别信号连接于移动端和上位机。

进一步的，所述传感器组包括：气体传感器和温度传感器；所述气体传感器为金属氧化物半导体传感器。

进一步的，所述金属氧化物半导体传感器以0.45mm厚的氧化铝陶瓷片为载体材料，通过丝网印刷技术在载体材料上印刷信号电极和加热材料；所述信号电极采用铂为原料做成插齿电极；所述金属氧化物半导体材料印刷于插齿电极上形成八个感应点；所述感应点上都连接有测温铂丝，用于器件温度的实时监控；所述加热材料为铂丝；所述氧化铝陶瓷片通过不锈钢支撑架固定在转接电路板上；所述信号电极与转接电路板的电极通过金丝球焊连接起来；所述金属氧化物半导体还包括一个外壳，所述外壳由不锈钢薄片通过冲压成型工艺制成；所述外壳的上方开有5mm×5mm的开孔，用于光激发。

进一步的，所述信号采集模块包括：采集电路和数模转换器；所述采集电路信号连接于数模转换器；所述采集电路包括：匹配电阻，所述匹配电阻分别与气敏材料和一个运算放大器串联；所述运算放大器与气敏电阻并联，所述运算放大器与数模转换器串联；所述匹配电阻由八个标准电阻组成，它们连接在一个八路开关上由单片机的3个i/o控制通断来自动实现匹配电阻与材料的最佳匹配；所述金属氧化物传感器上的八个感应点点也与一个八路开关连接，并由3个i/o控制通断顺序；所述数模转换器与单片机信号连接于单片机；所述单片机通过数据转换器获取采集电路采集到的数据信息，计算出金属氧化物传感器的一个感应点的电阻值。

进一步的，所述控制模块，用于控制系统中的光激发和加热，它包括光激发控制模块和加热控制模块；所述光激发控制模块信号连接于单片机，用于对金属氧化物半导体传感器的金属氧化物半导体材料进行光激发；所述加热控制模块，用于对金属氧化物半导体材料进行加热，它包括：数模转换器、运算放大器和一个三极管；所述数模转换器信号连接于单片机，用于将单片机设置的加热电压值转换为模拟信号，经运算放大器反打后，通过一个三极管输出最终的加热电压，加热电压加载于铂丝上，进行加热。

一种气体检测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：单片机进行初始化，检测是否有移动终端或上位机的连接；

步骤2：等待移动终端、上位机或控制面板上发送过来的指令；

步骤3：根据发送过来的指令进行运行模式选择，如果选择工作模式，则执行步骤4；如果选择调试模式，则执行步骤5；

步骤4：工作模式下可以选择具体的指令进行操作，包括：光热控制、获取器件信号和获取温度信号；单片机根据选择的指令进行对应的操作，最终将结果发送给移动端、上位机和操作面板上进行显示。

步骤5：调试模式下可以对系统进行温度标定，标定后的温度将存储在单片机内部存储中。

进一步的，在进行光热控制的过程中，光激发控制模块对金属氧化物半导体传感器的金属氧化物半导体材料采用紫外光激发；所述加热控制模块对金属氧化物半导体材料默认加热至75℃。

本发明的有益效果如下：

采用以上技术方案，本发明产生了以下有益效果：

1、两种激发方法：本发明的检测系统既可以进行热激发又可以进行光激发，相对于传统热激发温度要200℃以上才能得到较好的材料性能，本系统在光激发下只需75℃就能达到最好的性能，大大降低了功耗。

2、便于携带：由于本发明的检测系统体积较小，内部结构简单，检测器本体设备较小，可以灵活的移动。

3、远程控制：本系统可以实现wifi无线通讯，这为传感器联网和远程监控打下了基础；用户可以通过移动端和上位机远程连接检测器本体。

4、灵敏度高：本系统成本低且对甲醛的灵敏度好，采用了金属氧化物半导体材料，同时，对该材料进行光激发和加热提升了检测的准确性。

附图说明

图1为本发明的气体检测器的结构示意图。

图2为本发明的气体检测系统的结构示意图。

其中：1、检测壳体；2、lcd显示器；3、gps模块；4、无线通讯模块；5、声光报警器；6、传感器组；7、控制器；8、遥控器。

具体实施例

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1：

如图1所示，一种气体检测器，包括检测壳体和设在检测壳体正面的lcd显示器，所述检测壳体一侧固定有gps模块另一侧连接有无线通讯模块，所述检测壳体正面固定有声光报警器，所述检测壳体内固定有传感器组，所述lcd显示器、gps模块、无线通讯模块、声光报警器、传感器组分别与控制器电性连接。

进一步的，所述无线通讯模块为gsm/gprs网络通讯模块。

进一步的，所述控制器无线通讯连接有遥控器。

实施例2：

如图2所示，一种气体检测系统，所述系统包括：传感器组、信号采集模块、控制面板、控制模块、单片机、电源模块、通信模块、移动端和上位机；所述传感器组信号连接于信号采集模块；所述控制面板信号连接于控制模块；所述单片机分别信号连接于控制模块、信号采集模块和、电源模块和通讯模块；所述通讯模块分别信号连接于移动端和上位机。

进一步的，所述传感器组包括：气体传感器和温度传感器；所述气体传感器为金属氧化物半导体传感器。

进一步的，所述金属氧化物半导体传感器以0.45mm厚的氧化铝陶瓷片为载体材料，通过丝网印刷技术在载体材料上印刷信号电极和加热材料；所述信号电极采用铂为原料做成插齿电极；所述金属氧化物半导体材料印刷于插齿电极上形成八个感应点；所述感应点上都连接有测温铂丝，用于器件温度的实时监控；所述加热材料为铂丝；所述氧化铝陶瓷片通过不锈钢支撑架固定在转接电路板上；所述信号电极与转接电路板的电极通过金丝球焊连接起来；所述金属氧化物半导体还包括一个外壳，所述外壳由不锈钢薄片通过冲压成型工艺制成；所述外壳的上方开有5mm×5mm的开孔，用于光激发。

进一步的，所述信号采集模块包括：采集电路和数模转换器；所述采集电路信号连接于数模转换器；所述采集电路包括：匹配电阻，所述匹配电阻分别与气敏材料和一个运算放大器串联；所述运算放大器与气敏电阻并联，所述运算放大器与数模转换器串联；所述匹配电阻由八个标准电阻组成，它们连接在一个八路开关上由单片机的3个i/o控制通断来自动实现匹配电阻与材料的最佳匹配；所述金属氧化物传感器上的八个感应点点也与一个八路开关连接，并由3个i/o控制通断顺序；所述数模转换器与单片机信号连接于单片机；所述单片机通过数据转换器获取采集电路采集到的数据信息，计算出金属氧化物传感器的一个感应点的电阻值。

进一步的，所述控制模块，用于控制系统中的光激发和加热，它包括光激发控制模块和加热控制模块；所述光激发控制模块信号连接于单片机，用于对金属氧化物半导体传感器的金属氧化物半导体材料进行光激发；所述加热控制模块，用于对金属氧化物半导体材料进行加热，它包括：数模转换器、运算放大器和一个三极管；所述数模转换器信号连接于单片机，用于将单片机设置的加热电压值转换为模拟信号，经运算放大器反打后，通过一个三极管输出最终的加热电压，加热电压加载于铂丝上，进行加热。

实施例3：

一种气体检测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：单片机进行初始化，检测是否有移动终端或上位机的连接；

步骤2：等待移动终端、上位机或控制面板上发送过来的指令；

步骤3：根据发送过来的指令进行运行模式选择，如果选择工作模式，则执行步骤4；如果选择调试模式，则执行步骤5；

步骤4：工作模式下可以选择具体的指令进行操作，包括：光热控制、获取器件信号和获取温度信号；单片机根据选择的指令进行对应的操作，最终将结果发送给移动端、上位机和操作面板上进行显示。

步骤5：调试模式下可以对系统进行温度标定，标定后的温度将存储在单片机内部存储中。

进一步的，在进行光热控制的过程中，光激发控制模块对金属氧化物半导体传感器的金属氧化物半导体材料采用紫外光激发；所述加热控制模块对金属氧化物半导体材料默认加热至75℃。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。