便携式光离子化有害气体检测仪的设计.pdf

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1、便携式光离子化有害气体检测仪的设计殷亚飞。等便携式光离子化有害气体检测仪的设计DesignofthePortablePhoto-ionizationDetectorofHarmfuIGases殷冱飞1霉麈1，2牛坤旺2铸晨阳1，2旅支梏1，2纠傻1'2(中北大学电子测试技术重点实验室1，山西太原030051；中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验宣2，山西太原030051)摘要：针对室内空气污染源的多样性与传统气体检测器检测种类的单一性的矛盾，设计了一种能够同时检测多种气体的新型便携式光离子化气体检测仪。该检测仪采用了MEMS结

2、构的离子化室和混合信号级微处理器C8051R)40，减小了仪器体积，降低了仪器功耗。利用单片机控制电流跨导增益的方法，实现了仪器的双量程数据采集功能，保证了仪器在两个量程的测量时均具有较好的检测精度。该仪器适用范围广，自动化程度高，实际应用效果良好。关键词：光离子化有害气体检测仪数据采集电离室中图分类号：TP216文献标志码：AAbstract：Inordertosolvetheconflictbetweenthevarietyofindoorairpollutionsourcesandthetypesoftraditionalg

3、asdetectorareunitary。thenovelportablephoto—ionizationgasdetectorthatcansimultaneouslydetectmultiplegaseshasbeendesigned．ThedetectoriscomposedoftheionizationcIIamberwitIlMEMSstructureandtIIemicroprocessorC8051F040ofmixedsig．丑1leveltomaketheinstrumentcompactandlowpowerc

4、onsumption．Byadoptingthesinglechipcomputertocontrolcurrenttransconductancegain，thedualrangedataacquisitionfunctionisimple—mented．Thisensuresthattheinstrumentfeaturesbetteraccuracyformeasurementintwomeasuringranges．Theinstrumentissuitableforwideapplicablescopeswithhigh

5、automationlevelandthepracticalresultisexcellent．Keywords：Photo-ionizationHarmfulgasesDetectorDataacquisitionIonizationchamber0引言随着现代科技的不断进步，化工与材料技术得到快速发展。然而越来越多的有毒有害物质也随之产生，导致室内空气环境中损害人体健康的物质也随之增多，且大多为挥发性有机物，如甲醛、苯、甲苯和二甲苯等旧o。传统的检测器很难同时测量多种有害气体。近年来，由于光源和离子化室的分离，光离子化技术得到

6、了快速发展p·。光离子化检测器PID(photo．ionizationdetector)以适用范围广、精度高、响应快、可连续测量以及无需载气等优点，在室内有毒有害气体以及挥发性有机物的检测方面应用广泛。PID既可以作为一种初级检测工具，用来鉴别、显示有毒有害物质的存在与否，也可作为准确测量已知有害物质的定量工具。随着光离子化技术与气相色谱技术和离子迁移谱技术的联用，使得PID具备组分分析能力，这使其在工业流程监测、环境保护和事故应急处理等领域具有广泛的应用前景⋯。国家“863”计划基金资助项目(编号：Z2009AA042329)。

7、修改稿收到日期：2010一ll—15。第一作者殷亚飞．男。1985年生，现为中北大学精密仪器及机械专业硕士研究生；主要从事电子仪表与传感器方面的研究。1光离子化原理光离子化检测原理是当电离电位小于或等于紫外光能量的气体分子吸收一个光子后，发生电离，生成带正电的离子和电子。在离子化室中，离子和电子通过外加电场的加速，向金属电极快速移动，在两个电极之间产生可被微电流检测器检测到的微电流信号b3。光离子化检测原理如图1所示，其中，紫外光由具有特定能量(1．696X10。8J)的紫外灯产生，外加电场由高压电源提供。紫外灯图1光离子化原理F

8、ig．1Principleofphoto—ionization光离子化电流的大小受以下几个反应影响弘61：AB+砌卅曰+(1)AB+_4B++e。(2)AB‘卅+8(3)AB’+C卅B+C(4)74PROCESSAUTOMATIONINSTRUME