本发明涉及气体泄漏检测装置，尤其涉及一种二氧化氮泄漏检测装置。
背景技术：
：no2是红棕色并有刺激性气味的气体，随着工业的快速发展，工厂及汽车等大量排放no2到大气中，过多的no2是酸雨、雾霾等形成的主要因素，此外，其还会破坏臭氧层。同时，no2会强烈的刺激呼吸系统，严重时会导致肺水肿甚至肺癌等，对生命安全造成了极大的威胁。对于较大量的二氧化氮泄露，由于二氧化氮具有刺激性气味，容易被发现并可及时采取相应的措施；但是，如果发生微量的泄露，同时没有检测手段，这种泄露不易被发现，从而容易造成人员和财产损失。技术实现要素：本发明旨在提供一种二氧化氮泄漏检测装置，以解决上述提出问题。本发明的实施例中提供了一种二氧化氮泄漏检测装置，所述检测装置包括二氧化氮气体传感器、温度检测模块、信号放大模块、数模转换器、微处理器、监测显示器和声光报警器；所述二氧化氮气体传感器用于敏感泄露的二氧化氮浓度，其输出端与信号放大模块相连，温度检测模块用于敏感环境温度，其输出端与数模转换器相连，所述信号放大模块的输出端与数模转换器相连，所述数模转换器的输出端与微处理器相连，微处理器与检测显示器和声光报警器相连；所述二氧化氮气体传感器为旁热式结构，其敏感材料基于一种复合金属氧化物，具体为负载钾颗粒的in2o3纳米球和zno纳米花的混合物。本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明所公开的一种二氧化氮泄漏检测装置，1、传感器的测量值根据环境温度作了校正，消除了温度对测量准确度的影响。2、自动检测泄漏情况，实时显示浓度，泄漏浓度达到最大允许值时，立即发出报警信号，以便维护人员进入紧急处理状态，采用相应的安全保护措施3、该检测单元中的敏感材料为负载钾颗粒的in2o3纳米球和zno纳米花的混合物，在该混合物中，通过混合zno纳米花，该zno纳米花呈针状类似花的结构，而in2o3纳米球分散在该结构中，利用zno纳米花高的比表面积，在保证分散均匀性的前提下，提高了in2o3纳米球的分布密度，取得了意料不到的对no2的敏感效果，从而提高了检测单元对no2的灵敏度。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是本发明二氧化氮泄漏检测装置的电路原理框图。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。本发明的实施例涉及一种二氧化氮泄漏检测装置，结合图1，该检测装置包括二氧化氮气体传感器、温度检测模块、信号放大模块、数模转换器、微处理器、监测显示器和声光报警器。所述二氧化氮气体传感器用于敏感泄露的二氧化氮浓度，其输出端与信号放大模块相连，温度检测模块用于敏感环境温度，其输出端与数模转换器相连，所述信号放大模块的输出端与数模转换器相连，所述数模转换器的输出端与微处理器相连，微处理器与检测显示器和声光报警器相连。将二氧化氮气体传感器放在气体易泄漏的位置，传感器信号通过信号放大模块和数模转换器处理，微处理器采集处理过的气体传感器浓度信号和环境温度信号，并将浓度数据和温度数据进行显示，当浓度达到警戒线时，驱动声光报警装置报警。所述二氧化氮气体传感器为旁热式结构，其敏感材料基于一种复合金属氧化物，具体为负载钾颗粒的in2o3纳米球和zno纳米花的混合物。作为一种传统的no2敏感材料，各种结构的in2o3纳米材料被制备，通过对其结构的调控，其性能也在不断完善。本发明所述的基于in2o3的敏感材料，其为负载钾颗粒的in2o3纳米球和zno纳米花的混合物。该zno纳米花呈针状类似花的结构，而in2o3纳米球分散在该结构中，利用zno纳米花高的比表面积，在保证分散均匀性的前提下，提高了in2o3纳米球的分布密度，取得了意料不到的有益效果，能够提高对no2的敏感度，从而提高了传感器对no2的灵敏度。同时，in2o3纳米材料作为传感器敏感材料的工作温度一般较高，为150～250℃。本发明传感器的敏感材料中，该in2o3纳米球负载有钾颗粒，通过钾颗粒的负载，带来了意料不到的有益效果：在较低的工作温度下，该钾颗粒也能够为in2o3纳米球带来更多的活性位点，从而降低了工作温度。优选地，上述敏感材料中，该in2o3纳米球粒径为300nm，其是由一些小的in2o3立方块组装在一起的，其表面负载有钾颗粒，该钾颗粒占负载钾颗粒的in2o3纳米球的重量百分比为13％。如上所述，通过在in2o3纳米球上负载钾颗粒，能够降低敏感材料的工作温度，通过控制钾颗粒的质量占比，使得该敏感材料在低温下也取得了高灵敏度的、意料不到的技术效果。zno纳米材料同样也表现出气敏性质，而本发明技术方案中，在所述敏感材料中，该zno纳米花利用其花状的结构，其表面能够吸附水汽，有利于对敏感材料周边气氛环境中的水汽进行吸附，从而降低了该水汽对敏感材料中in2o3纳米球对目标气体灵敏度的影响，提高了in2o3纳米球对no2气体的选择性；同时该吸附是一种可逆的吸附，当加热到一定温度时，水汽能够从zno纳米花表面释放出来，达到循环工作的目的。优选地，上述敏感材料中，该zno纳米花呈针状氧化锌类似花的纳米结构，其针脚长度为1μm，负载钾颗粒的in2o3纳米球和zno纳米花的物质的量比为15:1。在上述质量比情况下，使得负载钾颗粒的in2o3纳米球能够在zno纳米花上充分分布，对于敏感材料的敏感度提成起到意料不到的有益效果，质量比过大或过小都会降低材料的敏感度。优选地，在敏感材料层与陶瓷衬底之间还设有一层锡膜，该锡膜采用冷喷涂的方法制备在所述陶瓷衬底上，该锡膜厚度为600μm。本发明所公开的二氧化氮气体传感器中，通过在敏感材料与陶瓷衬底表面设有锡膜，该锡膜对于降低工作温度起到意料不到的积极效果。实施例1本实施例中，一种二氧化氮泄漏检测装置，结合图1，该检测装置包括二氧化氮气体传感器、温度检测模块、信号放大模块、数模转换器、微处理器、监测显示器和声光报警器。所述二氧化氮气体传感器用于敏感泄露的二氧化氮浓度，其输出端与信号放大模块相连，温度检测模块用于敏感环境温度，其输出端与数模转换器相连，所述信号放大模块的输出端与数模转换器相连，所述数模转换器的输出端与微处理器相连，微处理器与检测显示器和声光报警器相连。所述二氧化氮气体传感器为旁热式结构，其敏感材料基于一种复合金属氧化物，具体为负载钾颗粒的in2o3纳米球和zno纳米花的混合物。该in2o3纳米球粒径为300nm，其是由一些小的in2o3立方块组装在一起的，其表面负载有钾颗粒，该钾颗粒占负载钾颗粒的in2o3纳米球的重量百分比为13％。该zno纳米花呈针状氧化锌类似花的纳米结构，其针脚长度为1μm，负载钾颗粒的in2o3纳米球和zno纳米花的物质的量比为15:1。在敏感材料层与陶瓷衬底之间还设有一层锡膜，该锡膜采用冷喷涂的方法制备在所述陶瓷衬底上，该锡膜厚度为600μm。上述二氧化氮气体传感器的制备步骤为：a)首先，配置体积比为1:1、50ml的dmf/去离子水的溶液a，然后将均为1mmol的in(no3)3·4.5h2o、尿素、sds加入到上述溶液a中，在室温下搅拌至溶液澄清透明，得到溶液b，然后将溶液b在110℃下加热24h，待溶液b自然冷却后，分别用去离子水、无水乙醇洗涤、离心，65℃空气气氛中烘干3h后转入马弗炉，以3℃/min的速率升温至520℃，退火3h，得到in2o3纳米球；b)配置100ml、0.05mmol/l的硝酸钾溶液，向其中依次加入1ml的0.03mmol/l的柠檬酸溶液、in2o3纳米球固体粉末，加入两种物质时，分别在0℃和20℃条件下搅拌30min，然后向溶液中滴加10mmol/l的nabh4溶液5ml，滴加结束后将混合溶液置于加冰块的超声设备中超声处理3h，之后通过离心机离心并用去离子水清洗，将固体物放入到70℃烘箱中干燥，即得到负载钾颗粒的in2o3纳米球；c)采用热蒸发法利用管式炉制备zno纳米花；具体为：将高纯锌粉置于石英舟上，并将石英舟放入管式炉中，首先抽真空至17pa，然后将管式炉以14℃/min的速率升温到930℃，保温7h后自然降温，得到zno纳米花；d)分别取上述得到的负载钾颗粒的in2o3纳米球、zno纳米花适量，将其置于乙醇溶液中，磁力搅拌均匀，然后过滤，干燥后得到复合金属氧化物；将一定量的上述复合金属氧化物分散在乙醇中制成糊状浆料并将其均匀的涂覆在冷喷涂有铜膜的陶瓷衬底表面，涂覆过程中应保证金电极被全部覆盖，然后将一根ni-cr合金加热丝插入陶瓷管中，260℃老化2天后，制成旁热式气体传感器。实施例2相比实施例1，负载钾颗粒的in2o3纳米球和zno纳米花的质量比为10:1。实施例3相比实施例1，负载钾颗粒的in2o3纳米球中，该钾颗粒占负载钾颗粒的in2o3纳米球的重量百分比为20％。实施例4相比实施例1，敏感材料与陶瓷衬底之间没有设置锡膜。利用气敏特性测试仪对本发明二氧化氮泄漏检测装置进行测试：先将一定浓度的目标气体注入到密封测试腔中，待目标气体与腔中的空气混合均匀后，再将二氧化氮泄漏检测装置放入测试腔中。本发明中二氧化氮泄漏检测装置的灵敏度、响应恢复时间等采用本领域常规定义。首先，表征本发明二氧化氮泄漏检测装置的最佳工作温度，如下表1，测试了实施例1、2、3、4得到的二氧化氮泄漏检测装置分别在100ppm浓度的no2气体下、工作温度范围为50～150℃时的灵敏度，如下：表1：100ppm浓度no2气体中工作温度范围为50～150℃时的灵敏度50℃90℃130℃170℃210℃250℃实施例1277856413324实施例214312522147实施例3133149423118实施例4101729414735可以看到，在工作温度范围为50～150℃时，实施例1、2、3、4中，灵敏度都是随着温度的升高而增加，当超过最佳工作温度后，温度继续升高，灵敏度则下降。在实施例1中，当温度达到90℃时，灵敏度最大，为78；而实施例3、4的最佳工作温度分别为130℃、210℃，表明，敏感材料中负载钾及锡膜对降低工作温度起到积极效果，取得了意料不到的技术效果。同时，对比实施例1、2，可以发现，在改变负载钾颗粒的in2o3纳米球和zno纳米花的质量比例后，实施例2中的灵敏度明显下降，表明，敏感材料中负载钾颗粒的in2o3纳米球和zno纳米花的质量比对灵敏度起到意料不到的积极效果。其次，表征实施例1中二氧化氮泄漏检测装置的响应恢复时间，分别为4s、7s，相比传统的单一in2o3纳米材料作为敏感材料的传感器，响应恢复时间明显缩短，表明响应恢复速率加快。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。当前第1页12