空气中TVOC的检测装置的制作方法

空气中tvoc的检测装置
技术领域
1.本实用新型涉及空气净化领域，涉及一种空气中tvoc的检测装置。


背景技术：

2.tvoc是影响室内空气品质中三种污染中影响较为严重的一种。tvoc是指室温下饱和蒸气压超过了133.32pa的有机物，其沸点在50℃至250℃，在常温下可以蒸发的形式存在于空气中，它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的气味性，会影响皮肤和黏膜，对人体产生急性损害。
3.由于tvoc组成种类繁多，检测难度大，目前国内能准确测量这一污染物的机构和设备较少。检测tvoc的技术设备要求较高，通常都采用气相色谱法，但也有采用傅里叶变换红外光谱法、荧光光谱法、离子色谱法和反射干涉光谱法、固态聚合物电化学原理等。
4.专利申请cn202110669580.3公开了一种实时监测及净化室内tvoc的方法及装置、空调，所述一种实时监测及净化室内tvoc的方法，用于空调；包括：获取室内tvoc的浓度值p、人群种类信息x；根据所述p、所述x控制所述空调开启净化模式。通过获取tvoc的浓度值p与人群种类信息x，控制空调能够针对不同人群对于tvoc浓度忍受程度不同，采取不同的措施，达到有效监测并净化tvoc的目的；同时，更有利于节能环保。该方法主要是通过空调来进行净化，应用面较狭窄，而且无法进行空气质量定性检测，即测量不出来空气中含有何种挥发性有机物气体。
5.专利申请cn202021701958.0公开了一种室内空气质量检测系统，包括有上盖、与上盖配合安装的后盖，上盖与后盖之间形成容置空间，容置空间内安置有控制主板，后盖设置有喇叭放置槽并安置有喇叭，后盖还设置有传感器pcb板并设置有用于保护传感器pcb板的小板外壳；控制主板连接有充电电池；控制主板分别与喇叭、传感器pcb板、毫米波雷达、红外传感器、lcd屏和pm2.5传感器电性连接。本实用新型检测集成度高，不但可以检测pm2.5、tvoc、co2、温度和相对湿度，还可以检测甲醛，非接触人体测温和雷达睡眠监测，同时支持连接云服务器，实时数据云存储和数据推送，产品外形小巧便于携带，同时可以用于轿车空气质量检测，成本低。但是该检测系统检测精度不高，无法用于空气中可挥发性有机物的定性，定量分析。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种检测精度高、反应迅速的空气中tvoc的检测装置。
7.本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种空气中tvoc的检测装置，包括管接头、风扇、主体、近红外探测器、近红外光发射器和底座，所述的主体内设有抛物线状检测体，该抛物线状检测体表面涂覆有纳米活性炭磁性颗粒；待检测空气通过风扇吸入主体内，空气中tvoc被吸附在抛物线状检测体表面，近红外光发射器向抛物线状检测体发射近红外光，外近红外光部分被吸收，部分被反射，并通过近红外探测器检测。
8.进一步地，所述的装置还包括光谱分析仪，该光谱分析仪连接所述近红外探测器，通过光谱分析仪对反射回来的光谱进行分析，和已知的有机化合物反射光谱进行对照比较，从而实现对含有未知种类和数量有机化合物的待测空气中有机化合物进行定性，定量分析。
9.进一步地，所述的主体呈管状，一端与风扇连接，另一端与底座连接，且与底座连接的一端设有向主体内部弯曲的抛物线状检测体，所述的近红外探测器、近红外光发射器安装在底座上，并与抛物线状检测体相对。
10.进一步地，所述的主体的材质为石英玻璃，所述的抛物线状检测体为抛物线状石英玻璃体，其表面涂敷有纳米活性炭磁性颗粒，用于吸附待测空气中的有机化合物分子。
11.进一步地，所述的抛物线状检测体的高度y与底部平面的距离x的关系为：y＝
±
1.45x2。
12.进一步地，所述的纳米活性炭磁性颗粒的粒径为5～10nm，孔径为0.1～0.5mm，比表面积》300m2/g，涂层厚度为0.5～2mm。
13.进一步地，所述的近红外探测器正对抛物线状检测体的中心，用于采集经抛物线状石英玻璃体反射回来的近红外光，照射到纳米活性炭磁性颗粒涂层上的外近红外光有一部分被活性炭颗粒吸收，同时也有一部分照射到有机化合物上外近红外光反射回来，通过抛物线型石英玻璃体的聚焦作用，传输到近红外光探测器的接收面上，通过光谱分析仪对反射回来的光谱进行分析，和已知的有机化合物反射光谱进行对照比较，从而实现对含有未知种类和数量有机化合物的待测空气中有机化合物进行定性，定量分析。
14.进一步地，所述的近红外光发射器呈环状排列在电路板上，通电后产生红外近红外光，照射到纳米活性炭磁性颗粒涂层上。
15.进一步地，所述的管接头采用pvc材料制成，耐酸碱腐蚀性好；底座采用pvc材料制成，用于安装固定近红外光发生器及近红外光探测器。
16.进一步地，所述的风扇采用12v直流微型电机驱动，运行无噪音。
17.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
18.一、本实用新型采用近红外光反射光谱法，检测精度高，正负偏差不超过5％。反应迅速，响应时间在10秒钟以内。具有较高的应用价值。
19.二、测量装置的核心部件，外表面涂有纳米活性炭磁性颗粒图层的测试装置主体，可以方便拆卸及通过烘箱加热实现吸附功能的再生，可以循环使用。
20.三、纳米活性炭磁性小球颗粒的吸附特性，纳米活性炭磁性小球颗粒对空气中的有机物分子具有良好的吸附特性，且纳米活性炭磁性小球颗粒性质非常稳定，不和吸附的有机化合物分子产生化学反应；
21.四、纳米活性炭磁性小球颗粒的吸附性能再生功能，当纳米活性炭磁性小球颗粒的吸附的有机化合物达到饱和时，不能继续对空气中的有机化合物进行吸附，需要将其放置在烘箱内，持续烘干半个小时以上，释放出被吸附的有机化合物，进行吸附功能再生；
22.五、近红外光的吸收及反射特性，通光对有机化合物进行照射，反射回来的光谱进行分析，和已知的有机化合物反射光谱进行对照比较，近红外光普分析仪可以对有机化合物进行定性，定量以及结构进行分析，具有广泛的应用；近红外光分析仪具有数据存储及传输的强大功能，可以将测得的数据传输到计算机，通过专业的数据分析软件进行操作，工作
界面友好。
23.六、结构简单，使用零配件较少，生产及使用成本低，便于应用。
附图说明
24.图1为本实用新型tvoc检测装置外观示意图；
25.图2为本实用新型tvoc检测装置组件示意图；
26.图3为本实用新型tvoc检测装置结构示意图；
27.图4为本实用新型tvoc检测装置原理示意图。
具体实施方式
28.下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
29.管接头为常规市售管接头，方便将本实用新型装置为便携式测量装置，可以在诸多需要测量空气质量的场所使用，在如学校、办公室、商场、家居、实验室等场所。
30.风扇，采用12v直流微型电机驱动，运行无噪音，为市售产品。
31.近红外探测器为市售产品，如可采用海能仪器股份有限公司的irone device微型智能近红外光谱仪传感器。
32.近红外光发射器为市售产品，如可采用海能仪器公司的nirone sensor
33.采用的光谱分析仪为市售产品，如可采用海能仪器股份有限公司的spectrastartm。
34.实施例1
35.如图1-4所示，一种空气中tvoc的检测装置，包括管接头1、风扇2、主体3、近红外探测器4、近红外光发射器5和底座6，所述的主体3呈管状，一端与风扇2连接，另一端与底座6连接，且与底座6连接的一端设有向主体内部弯曲的抛物线状检测体31，所述的近红外探测器4、近红外光发射器5安装在底座6上，并与抛物线状检测体31相对。
36.其中，所述的管接头1采用pvc材料制成，耐酸碱腐蚀性好；底座6采用pvc材料制成，用于安装固定近红外光发生器及近红外光探测器。
37.所述的风扇2采用12v直流微型电机驱动，运行无噪音。
38.所述的主体3内设有抛物线状检测体31，该抛物线状检测体31表面涂覆有纳米活性炭磁性颗粒；纳米活性炭磁性颗粒，由活性炭、铁粉和胶黏剂(普通市售胶黏剂)按质量比6：3.5：0.5混合成浆料，涂覆在抛物线状检测体31表面，其中纳米活性炭磁性颗粒的粒径为5～10nm，孔径为0.1～0.5mm，比表面积》300m2/g；
39.纳米活性炭磁性颗粒也可采用市售产品，如德昭科技(上海)有限公司研发的再生式活性炭滤芯(即采用专利号：zl201510359764.4中氮、硫功能化碳泡沫磁性微球作为再生式活性炭)，将该再生式活性炭、铁粉和胶黏剂(普通市售胶黏剂)按质量比6：3.5：0.5混合成浆料比例加入水制成浆料，进行涂覆，涂覆厚度为0.5～2mm。
40.所述的主体3的材质为石英玻璃，所述的抛物线状检测体31为抛物线状石英玻璃体，其表面涂敷有纳米活性炭磁性颗粒，用于吸附待测空气中的有机化合物分子。所述的抛
物线状检测体31的高度y与底部平面的距离x的关系为：y＝
±
1.45x2。
41.所述的近红外探测器4正对抛物线状检测体31的中心，用于采集经抛物线状石英玻璃体反射回来的近红外光。
42.所述的近红外光发射器5呈环状排列在印刷电路板上，通电后产生红外近红外光，照射到纳米活性炭磁性颗粒涂层上。
43.所述的装置还包括光谱分析仪，通过光谱分析仪对反射回来的光谱进行分析，和已知的有机化合物反射光谱进行对照比较，从而实现对含有未知种类和数量有机化合物的待测空气中有机化合物进行定性，定量分析。
44.使用时：
45.含有未知种类和数量有机化合物的待测空气，在风扇2的驱动下，被吸入到检测装置主体3的腔体内，有机物分子在抛物线状检测体31(外表面涂敷有纳米活性炭磁性颗粒)表面发生碰撞，被纳米活性炭磁性小球捕获并吸附，产生堆积，经过一段时间的累积后，有机物分子在抛物线状石英玻璃体外表面的纳米活性炭磁性颗粒涂层内大量聚集，这时，集成在电路板上的近红外光发射器4(排列成环装)通电产生红外近红外光，照射到活性炭涂层上的外近红外光有一部分被纳米活性炭磁性颗粒吸收，同时也有一部分照射到有机化合物上外近红外光反射回来，通过抛物线状检测体31的聚焦作用，传输到近红外探测器4的接收面上，通过光谱分析仪对反射回来的光谱进行分析，和已知的有机化合物反射光谱进行对照比较，从而实现对含有未知种类和数量有机化合物的待测空气中有机化合物进行定性，定量分析。上述的近红外光光谱分析仪，具有数据存储及传输的强大功能，可以将测得的数据传输到计算机，通过专业的数据分析软件(海能仪器股份有限公司仪器自带的的spectrastar2500xl/spectrastar1400xl，)进行操作，该分析软件工作界面友好，操作方便。
46.其中已知的有机化合物反射光谱可以通过查询现有有机化合物的光谱分析报告获得，每种特定的有机化合物的官能团对用着特定的光谱。
47.反射的光的绝大多数部分(约80％)通过抛物线状石英玻璃体的折射，传输到近红外探测器4的检测器上，对光线进行处理，将光信号的模拟量转化成数字量，最后将得到的数据通过电脑显示。光谱分析仪是一种利用不同的物质元素会拥有不同的折射光，当激发后的物质元素的折射光，这就是光谱原理的大致过程检测器检测光谱后，可以对未知物质进行定性分析。
48.本实用新型采用近红外光反射光谱法，检测精度高，正负偏差不超过3％。反应迅速，响应时间在10秒钟以内。具有较高的应用价值。
49.技术参数
50.响应时间≤10s线性误差
±
2％f.s分辨率0.01ppm使用寿命≥1000次操作温度范围10～+50℃(无冷凝)通讯接口usb/蓝牙2.0尺寸(w x l x h)125x125x175mm
重量3.5kg。