一种便携式高精度空气质量环境检测仪器的制作方法

本发明涉及一种高精度的空气质量环境检测仪器，尤其是一种应用于室内外检测空气中粉尘颗粒物、二氧化碳、甲醛等污染物含量的便于移动和携带的小型仪器。

背景技术：

随着国家经济发展和人民生活水平的不断提高，人们对室内外的空气质量尤其是影响身心健康的粉尘颗粒物、二氧化碳和甲醛等污染物的关注程度日益增强。诚然，目前市场上有多种检测粉尘颗粒物、二氧化碳和甲醛的检测仪器出售，但是有些检测仪器过于专业化，导致售价居高不下；有些检测仪器价格便宜，但是检测数据与专业化仪器对比误差过大；有些检测仪器外形尺寸偏大，不便于携带；有些检测仪器整合在某些家居电器中，无法独立应用；有些检测仪器只能连接插座供电，没有独立电源供电，不便于移动和携带。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足之处而提出的一种较低成本、检测精度高、拥有独立电源供电、便携式的小型空气质量环境检测仪器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种应用于室内外检测空气中粉尘颗粒物、二氧化碳和甲醛等污染物含量的便于携带的小型仪器，其特征在于：包括外壳、硬件和软件。其中外壳，其上面部安装液晶屏，四周设置有空气通气孔，侧面设置供电孔；其中硬件部分，包括激光粉尘颗粒物传感器、二氧化碳传感器、电化学甲醛传感器、液晶屏、单片机电路板；其中软件部分，储存在单片机电路板的微控制器中，主要完成读取激光粉尘颗粒物传感器、二氧化碳传感器、电化学甲醛传感器的检测数据，数据处理后将粉尘颗粒物、二氧化碳、甲醛等污染物在空气中的含量以及AQI指数、空气质量等级显示在液晶屏上。

便携式的小型空气质量环境检测仪器的硬件部分－传感器包括三种（三个），分别检测粉尘颗粒物、二氧化碳和甲醛等污染物在空气中的含量。粉尘颗粒物含量的数据检测采用专业的基于米氏散射原理的激光粉尘颗粒物传感器（例如：攀 腾PMS1003激光pm2.5传感器）、二氧化碳含量的数据检测采用工业级基于非色散红外原理的二氧化碳传感器（例如：炜盛MH－Z19二氧化碳传感器）、甲醛含量的数据检测采用专业的基于电化学原理的甲醛传感器（例如：炜盛ZE08甲醛传感器），保证了检测精度。三种传感器均通过串口连接到单片机电路板上并与板载的微控制器通信。

空气中颗粒物粒径分布和含量数据检测由激光颗粒物传感器根据散射光分布信号和透镜光信号计算得到，激光颗粒物传感器采用二十世纪初Mie和Debye建立的经典米氏（Mie）散射理论（详细原理可参考文献：刘子超,赵云惠.液雾及颗粒的激光测量原理.北京宇航出版社,1988年）。

便携式小型空气质量环境检测仪器的硬件部分－液晶屏，液晶屏通过串口连接到单片机电路板上并与板载的微控制器通信。

便携式的小型空气质量环境检测仪器的硬件部分－单片机电路板，单片机电路板具有微控制器，并有多个串口供连接传感器和液晶屏。单片机电路板上拥有两种供电接口，一种通过USB连接线穿过外壳的供电孔与外接电源插座供电；另一种是电池供电接口，与内部独立供电的可充电锂电池连接，可用于锂电池充电，以便于移动和携带。

便携式的小型空气质量环境检测仪器的软件部分，软件储存和固化在单片机电路板的微控制器中，能发送指令并读取激光粉尘颗粒物传感器、二氧化碳传感器、电化学甲醛传感器等从串口传来的数据，数据处理后得到粉尘颗粒物pm1.0含量、pm2.5含量、pm10含量、二氧化碳含量、甲醛含量以及直径为1.0um、2.5um、5um、10um粉尘颗粒物在0.1升空气中的数量（个），并将上述数据通过串口通信显示在液晶屏上。微控制器中的程序软件进一步由粉尘颗粒物pm1.0含量、pm2.5含量、pm10含量数据计算得到AQI指数，结合中国、美国AQI空气质量等级划分方法，由AQI指数得到相应空气质量等级，并将AQI指数和空气质量等级等数据通过串口通信显示在液晶屏上。

2016年1月1日实施的中华人民共和国国家环境保护标准“环境空气质量指数（AQI）技术规定”（HJ633－2012），其中详细地阐述了AQI指数和AQI等级划分等计算方法。美国AQI等级划分方法依照的是美国环保部门2016年5月发布的“Technical Assistance Document for the Reporting of Daily Air Quality－the Air Quality Index (AQI)”空气质量规划与标准。

便携式的小型空气质量环境检测仪器的外壳，采用亚克力或工程塑料做成盒子样式，单片机电路板、锂电池和传感器安装在内部下面，侧面设置供电孔可外接USB连接线与单片机电路板供电部分连接。

综上所述，本发明的优点在于：

一种小型空气质量环境检测仪器，专业的激光粉尘颗粒物传感器、工业级二氧化碳传感器和电化学甲醛传感器保证了检测数据的高精度，单片机电路板的微控制器中存储的程序软件读取传感器串口数据处理后显示在液晶屏上， AQI指数和空气质量等级有助于协助人们感知当前空气质量优劣。同时本仪器结构简单、体积小，耗电少，拥有独立电池供电，保证了检测高精度的同时具有便于携带、可以移动的优良特征。

本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过权利要求书、说明书及其附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1是本发明的系统原理示意图；

图2是本发明的结构示意图。

图中：2-1液晶屏；2-2外壳；2-3激光粉尘颗粒物传感器、二氧化碳传感器和电化学甲醛传感器；2-4USB电源供电接口；2-5单片机电路板；2-6电池供电接口；2-7可充电式锂电池。

具体实施方式

根据本发明的一种应用于室内外检测空气中粉尘颗粒物、二氧化碳和甲醛等污染物含量的便于携带的小型仪器，其步骤包括：

首先，利用USB电源线连接USB电源供电接口（2-4）或者利用可充电锂电池（2-7）直接给单片机电路板（2-5）以及传感器（2-3）、液晶屏（2-1）供电，当可充电锂电池（2-7）电量不足时，可通过电池供电接口（2-6）给锂电池（2-7）充电，当USB电源接口供电时，自动切断锂电池（2-6）供电；其次单片机电路板的微控制器中存储的程序软件通过串口向传感器（2-3）发送数据指令，传感器开始工作并将检测得到的空气中粉尘颗粒物pm1.0含量、pm2.5含量、pm10含量、二氧化碳含量、甲醛含量以及直径为1.0um、2.5um、5um、10um粉尘颗粒物在0.1升空气中的数量（个），通过串口发送到单片机微控制器，微控制器中存储的程序软件经过数据处理将空气中粉尘颗粒物pm1.0含量、pm2.5含量、pm10含量、二氧化碳含量、甲醛含量以及直径为1.0um、2.5um、5um、10um粉尘颗粒物在0.1升空气中的数量（个）等数据，通过串口通信显示在液晶屏上；微控制器中程序软件进一步依据粉尘颗粒物pm1.0、pm2.5、pm10含量数据，计算出AQI指数，结合中国、美国AQI空气质量等级划分方法，由AQI指数得到相应空气质量等级，并将AQI指数和空气质量等级等数据通过串口通信显示在液晶屏上。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。