实验室中甲醛浓度检测装置和检测方法_2

文档序号:9415837阅读:来源:国知局
明利用公式
[0034] signal (t) = SI2 (t) + (SI (t) -S2 (t))2+ (SI ⑴-S3 ⑴)2将 MQ-2 传感器、MQ-135 传 感器和甲醛传感器检测的信号进行融合,得到了传感器融合信号signal (t),从而既保留了 主传感器的检测信息,又保留了主传感器与辅助传感器之间的信号差异信息,提高了检测 精度。
[0035] 作为优选,所述还包括设于检测头上的温度传感器和湿度传感器;温度传感器和 湿度传感器均与控制器电连接;其特征是,所述步骤(6-2)由下述步骤替换:
[0036] (7-1)控制器控制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,对温度传感器、湿度传感器、MQ-2传感器、MQ-135传感器和甲醛传感器清洗5至 10分钟;
[0037] (7-2)通过进气管向气室内充入已知甲醛浓度为S的实验室气体,尾气处理装置 处理从出气管输出的实验室气体;通气3至10分钟后,控制器控制进气管和出气管上的电 磁阀均关闭;
[0038] 控制器通过第二电机带动检测头沿轨道移动,并通过第三电机带动托板升降, MQ-2传感器、MQ-135传感器和甲醛传感器检测气体信号,控制器收到甲醛传感器的检测信 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;
[0039] (7-3)控制器选取Sl(t)的η个等间隔分布的抽样值Sll,S12, ...,Sln,选取 S2(t)的η个等间隔分布的抽样值S21,S22, ...,S2n,选取S3(t)的η个等间隔分布的抽 样值 S31,S32, · · ·,S3n ;
[0040] 利用公式
[0041]
,计算差值距巨离di2;
[0042] 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,与A、B、C、D、温度和湿度相 关的甲醛浓度表;
[0043] (7-4)控制器根据A、B、C、D、检测的温度和检测的湿度通过甲醛浓度表查询甲醛 浓度V,
[0044] 当A中数据至少有80%彡e并且D中数据至少有80%彡e并且
控制器控制进气管和出气管上的电磁阀均打开,通过进气管向气室内充入氮气,对对温度 传感器、湿度传感器、MQ-2传感器、MQ-135传感器和甲醛传感器清洗5至10分钟,转入步骤 (6-3);否则,转入步骤(7-1)。
[0045] 步骤(7-2)至(7-4)是对MQ-2传感器、MQ-135传感器和甲醛传感器的校正过程, 只有满足A+B+C = D并且A中数据至少有82 %彡e并且D中数据至少有82 %彡e的校正 条件的MQ-2传感器、MQ-135传感器和甲醛传感器才用于对待检测气体进行检测,否则需要 重复校正过程,从而提高传感器检测的精度。
[0046] 作为优选,所述输出信噪比SNR的计算过程包括如下步骤:
[0047] 所述输出信噪比SNR的计算过程包括如下步骤:
[0048] 将signal⑴输入一层随机共振模型
[0049]
[0050] 其中,V (X,t,α )为势函数,X⑴为布朗粒子的运动轨迹,t为运动时间, α是粒子瞬时运动加速度,02为外噪声强度,N(t)为内秉噪声,
为 周期性正弦信号,A1是信号幅度,f是信号频率,爹为相位;a,b为设定的常数;设
[0051] 控制器计算V(x,t,α )对于X的一阶导数,二阶导数和三阶导数,并且使等式等于 〇,得到二层随机共振模型:
[0052]
[0053] 设定噪声强度
,signal⑴=0, N(t) = 0 ;计算得到A1 的临界值为
[0054] 将心的临界值代入一层随机共振模型中,并设定XQ(t) = 0, sn。= 0,用四阶珑格 库塔算法求解一层随机共振模型,得到
[0055]
, m = 0,1,…,N-I ;并计算:
[0060] 其中,XniU)为x(t)的m阶导数,Snnil是S⑴的m-ι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;
[0061] 控制器对X1U),x2 (t),(t)进行积分,得到X (t),并得到X (t)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 #目 对应的共振时刻L、最优瞬时运动加速度a i,及与tJP a 1所对应的噪声D p D1S D 2中的 一个值;
[0062] 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,Λ U = a2/4b。
[0063] 作为优选,控制器计算并得到检测过程中signal (t)的平均幅度值SS,所述 A1S 0. 54SS,一层随机共振模型和二层随机共振模型中的9. 8SS彡D 2彡19. 5SS ;a和b均 ^ SS0
[0064] 对A1, DjP a和b取值范围的限定,确保一层随机共振模型和二层随机共振模型具 有良好的灵敏性,从而使输出的信噪比SNR更加准确。
[0065] 作为优选,甲醛浓度预测模型为甲醛浓度W = 2. 34+0. 37 X SNR。
[0066] 因此,本发明具有如下有益效果:(1)灵敏度高、稳定性好且响应时间短,对甲醛 具有较好的选择性,能够检测出浓度更低的微量甲醛气体,从而有效的保障人们身体健康; (2)操作简单、检测费用低。
【附图说明】
[0067] 图1是本发明的一种原理框图;
[0068] 图2是本发明的气室的一种剖视图;
[0069] 图3是本发明的甲醛浓度检测装置的一种俯视图;
[0070] 图4是本发明的连接板的一种结构示意图;
[0071] 图5是本发明的轨道的一种横截面结构示意图;
[0072] 图6是本发明的轨道的一种俯视图;
[0073] 图7是本发明的实施例的一种流程图。
[0074] 图中:控制器1、底板2、气室3、支撑架4、导向结构5、横向丝杆6、风扇7、气体敏 感膜8、金属网9、水平隔板10、托板11、轨道12、检测头13、第一电机14、连接板15、第二电 机16、电磁阀17、温度传感器18、湿度传感器19、MQ-2传感器20、MQ-135传感器21、甲醛传 感器22、进气管23、出气管24、存储器25、竖向丝杆26、第三电机27、尾气处理装置28、基 板121、凹槽122、齿轮123、连接轴124、第一挡板125、第二挡板126、导向滑槽127、延伸轴 128、U形架41、L形架42、横梁51、通孔151、丝杆孔152、滚珠129。
【具体实施方式】
[0075] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步的描述。
[0076] 实施例1
[0077] 如图1、图2所示的实施例是一种实验室中甲醛浓度检测装置,包括控制器1,存储 器25、底板2,设于底板上的横截面呈矩形的气室3、尾气处理装置28和支撑架4,设于支撑 架上的导向结构5和横向丝杆6 ;
[0078] 如图2所示,气室内壁顶部设有用于向下吹风的5个风扇7,气室内侧壁由上至下 依次设有2层气体敏感膜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和甲醛传 感器22 ;气体敏感膜上设有5个通孔;与气体敏感膜位置相对应的气室内壁上设有8条导 气竖槽;
[0079] 如图3所示,横向丝杆一端与设于支撑架上的第一电机14的转轴连接,气室上设 有用于插入水平隔板的开口,水平隔板外端设有连接板15,检测头下部设有用于带动检测 头沿轨道运动的第二电机16,连接板与丝杆螺纹连接,连接板与导向结构滑动连接,位于水 平隔板上部和下部的气室上的进气管23和出气管24;进气管和出气管上均设有电磁阀17; 开口和水平隔板之间设有密封结构;
[0080] 还包括设于托板和气室底部之间的竖向丝杆26,竖向丝杆上部与托板螺纹配合, 竖向丝杆下部通过设于气室底部的轴承与气室连接,丝杆下端与设于气室下部内的第三电 机27的转轴连接;尾气处理装置与气室上部的出气管相连通;
[0081] 如图1所示,控制器分别与存储器、各个电扇、各个电磁阀、金属网、第一电机、第 二电机、第三电机、MQ-2传感器、MQ-135传感器和甲醛传感器电连接。
[0082] 如图5、图6所示,轨道包括基板121、设于基板上表面的两条间隔设置的凹槽122, 凹槽底面上设有等间隔排列的齿条;所述检测头底部设有两个与凹槽相配合的齿轮123 ; 第二电机的转轴与设于两个齿轮之间的连接轴124相连接。
[0083] 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
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1