本發(fā)明涉及CO濃度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種CO濃度檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，一氧化碳為無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)刺激性的氣體。一氧化碳極易與血紅蛋白結(jié)合，形成碳氧血紅蛋白，使血紅蛋白喪失攜氧的能力和作用，造成組織窒息，嚴(yán)重時(shí)死亡。一氧化碳對(duì)全身的組織細(xì)胞均有毒性作用，尤其對(duì)大腦皮質(zhì)的影響最為嚴(yán)重?？諝庵械囊谎趸紳舛冗_(dá)到50ppm時(shí)，健康成年人可以承受8小時(shí)；達(dá)到200ppm時(shí)，健康成年人2～3小時(shí)后，輕微頭痛、乏力；達(dá)到400ppm時(shí)，健康成年人1～2小時(shí)內(nèi)前額痛，3小時(shí)后威脅生命；到800ppm時(shí)，健康成年人45分鐘內(nèi)，眼花、惡心、痙攣，2小時(shí)內(nèi)失去知覺(jué)，2～3小時(shí)內(nèi)死亡；達(dá)到1600ppm時(shí)，健康成年人20分鐘內(nèi)頭痛、眼花、惡心，1小時(shí)內(nèi)死亡；達(dá)到3200ppm時(shí)，健康成年人5～10分鐘內(nèi)頭痛、眼花、惡心，25～30分鐘內(nèi)死亡；達(dá)到6400ppm時(shí)，健康成年人1～2分鐘內(nèi)頭痛、眼花、惡心，10～15分鐘死亡；達(dá)到12800ppm時(shí)，健康成年人1～3分鐘內(nèi)死亡。

現(xiàn)有的CO氣體檢測(cè)系統(tǒng)僅僅是通過(guò)CO氣體傳感器進(jìn)行直接測(cè)量和報(bào)警，由于CO氣體傳感器對(duì)檢測(cè)環(huán)境的敏感度高，很容易受到干擾，導(dǎo)致直接用CO氣體傳感器的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行報(bào)警判定準(zhǔn)確度低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種CO濃度檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高對(duì)于環(huán)境中CO濃度檢測(cè)報(bào)警的準(zhǔn)確度。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。

一種CO濃度檢測(cè)裝置，其特征在于：包括，

CO氣體傳感器，用于檢測(cè)CO氣體濃度；

采樣機(jī)構(gòu)，用于在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)采集氣體樣本；

中央處理模塊，用于對(duì)CO氣體傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行處理；

濾波模塊，用于對(duì)CO氣體傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，并將濾波后的信號(hào)傳輸至中央處理模塊；

通訊模塊，用于將中央處理模塊的處理結(jié)果進(jìn)行輸出；

報(bào)警模塊，用于進(jìn)行聲光報(bào)警；

反饋模塊，用于根據(jù)中央處理模塊的處理結(jié)果對(duì)中央處理模塊(3)發(fā)出反饋控制信號(hào)；

人機(jī)交互模塊，用于對(duì)中央處理模塊和反饋模塊的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行顯示和控制。

作為優(yōu)選，所述采樣機(jī)構(gòu)包括機(jī)殼，機(jī)殼的進(jìn)氣口設(shè)置有濾網(wǎng)，機(jī)殼的進(jìn)氣口和出氣口之間設(shè)置有氣腔，氣腔上方設(shè)置有采樣腔，氣腔內(nèi)設(shè)置有攪拌葉片，采樣腔內(nèi)通過(guò)豎向滑軌設(shè)置有孔板，孔板通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)上下移動(dòng)。

作為優(yōu)選，所述濾波模塊的輸入端通過(guò)第一電阻連接至第一運(yùn)放的反相輸入端，濾波模塊的輸入端通過(guò)第二電阻連接至第一運(yùn)放的正相輸入端，第一運(yùn)放的正相輸入端通過(guò)第一電容接地，第一運(yùn)放的反相輸入端通過(guò)第三電阻連接至第一三極管的基極，第一三極管的基極通過(guò)第二電容連接至第一三極管的集電極，第一三極管的發(fā)射極通過(guò)第四電阻接地，第一三極管的集電極通過(guò)第五電阻連接至第二三極管的基極，第一三極管的集電極通過(guò)第六電阻連接至第二三極管的集電極，第二三極管的發(fā)射極通過(guò)第三電容接地，第二三極管的集電極通過(guò)第七電阻連接至第一運(yùn)放的輸出端，第一運(yùn)放的輸出端通過(guò)第八電阻連接至第二運(yùn)放的反相輸入端，第二運(yùn)放的正相輸入端通過(guò)第九電阻接地，第二運(yùn)放的反相輸入端通過(guò)第十電阻連接至第二運(yùn)放的輸出端，第二運(yùn)放的輸出端通過(guò)第十一電阻連接至第一三極管的集電極，第二運(yùn)放的反相輸入端通過(guò)第十二電阻連接至濾波模塊的輸出端。

一種上述的CO濃度檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，包括以下步驟：

A、采樣機(jī)構(gòu)對(duì)檢測(cè)空間內(nèi)的氣體樣本進(jìn)行采樣，CO氣體傳感器對(duì)采樣氣體進(jìn)行檢測(cè)；

B、CO氣體傳感器將檢測(cè)結(jié)果通過(guò)濾波模塊發(fā)送至中央處理模塊；

C、中央處理模塊使用T₁和T₂兩個(gè)時(shí)間段的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，若擬合后的數(shù)據(jù)的線性相關(guān)度低于閾值，則擴(kuò)大檢測(cè)時(shí)間段的時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行再次擬合，若擬合后的數(shù)據(jù)的線性相關(guān)度仍低于閾值，則使用上一次得到的有效結(jié)果作為處理結(jié)果進(jìn)行輸出；若擬合后的數(shù)據(jù)的線性相關(guān)度大于等于閾值，則使用本次得到的處理結(jié)果作為有效結(jié)果輸出；

D、反饋模塊根據(jù)中央處理模塊的輸出結(jié)果和人機(jī)交互模塊的設(shè)定對(duì)中央處理模塊進(jìn)行反饋控制。

作為優(yōu)選，步驟D中，若中央處理模塊輸出結(jié)果為濃度超標(biāo)報(bào)警，并且濃度值未降低，則反饋模塊將中央處理模塊的檢測(cè)頻率進(jìn)行提高，中央處理模塊檢測(cè)頻率的提高幅度與濃度超標(biāo)時(shí)長(zhǎng)成正比，其比例系數(shù)通過(guò)人機(jī)交互模塊進(jìn)行設(shè)定。

采用上述技術(shù)方案所帶來(lái)的有益效果在于：本發(fā)明對(duì)于外界干擾可以進(jìn)行有效的過(guò)濾，降低由于外界環(huán)境因素的變化對(duì)于檢測(cè)報(bào)警結(jié)果的干擾，檢測(cè)可靠性高，報(bào)警準(zhǔn)確及時(shí)，非常適合室內(nèi)CO的檢測(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式的原理圖。

圖2是本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式中采樣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式中濾波模塊的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明中使用到的標(biāo)準(zhǔn)零件均可以從市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)，異形件根據(jù)說(shuō)明書(shū)的和附圖的記載均可以進(jìn)行訂制，各個(gè)零件的具體連接方式均采用現(xiàn)有技術(shù)中成熟的螺栓、鉚釘、焊接、粘貼等常規(guī)手段，在此不再詳述。

參照?qǐng)D1-3，本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式包括CO氣體傳感器1，用于檢測(cè)CO氣體濃度；

采樣機(jī)構(gòu)2，用于在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)采集氣體樣本；

中央處理模塊3，用于對(duì)CO氣體傳感器1輸出的信號(hào)進(jìn)行處理；

濾波模塊4，用于對(duì)CO氣體傳感器1的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，并將濾波后的信號(hào)傳輸至中央處理模塊3；

通訊模塊5，用于將中央處理模塊3的處理結(jié)果進(jìn)行輸出；

報(bào)警模塊6，用于進(jìn)行聲光報(bào)警；

反饋模塊8，用于根據(jù)中央處理模塊3的處理結(jié)果對(duì)中央處理模塊3發(fā)出反饋控制信號(hào)；

人機(jī)交互模塊7，用于對(duì)中央處理模塊3和反饋模塊8的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行顯示和控制。

采樣機(jī)構(gòu)2包括機(jī)殼9，機(jī)殼9的進(jìn)氣口11設(shè)置有濾網(wǎng)10，機(jī)殼的進(jìn)氣口11和出氣口12之間設(shè)置有氣腔13，氣腔13上方設(shè)置有采樣腔14，氣腔13內(nèi)設(shè)置有攪拌葉片15，采樣腔14內(nèi)通過(guò)豎向滑軌16設(shè)置有孔板17，孔板17通過(guò)電機(jī)18帶動(dòng)上下移動(dòng)。

濾波模塊4的輸入端IN通過(guò)第一電阻R1連接至第一運(yùn)放A1的反相輸入端，濾波模塊4的輸入端IN通過(guò)第二電阻R2連接至第一運(yùn)放A1的正相輸入端，第一運(yùn)放A1的正相輸入端通過(guò)第一電容C1接地，第一運(yùn)放A1的反相輸入端通過(guò)第三電阻R3連接至第一三極管Q1的基極，第一三極管Q1的基極通過(guò)第二電容C2連接至第一三極管Q1的集電極，第一三極管Q1的發(fā)射極通過(guò)第四電阻R4接地，第一三極管Q1的集電極通過(guò)第五電阻R5連接至第二三極管Q2的基極，第一三極管Q1的集電極通過(guò)第六電阻R6連接至第二三極管Q2的集電極，第二三極管Q2的發(fā)射極通過(guò)第三電容C3接地，第二三極管Q2的集電極通過(guò)第七電阻R7連接至第一運(yùn)放A1的輸出端，第一運(yùn)放A1的輸出端通過(guò)第八電阻R8連接至第二運(yùn)放A2的反相輸入端，第二運(yùn)放A2的正相輸入端通過(guò)第九電阻R9接地，第二運(yùn)放A2的反相輸入端通過(guò)第十電阻R10連接至第二運(yùn)放A2的輸出端，第二運(yùn)放A2的輸出端通過(guò)第十一電阻R11連接至第一三極管Q1的集電極，第二運(yùn)放A2的反相輸入端通過(guò)第十二電阻R12連接至濾波模塊4的輸出端。

其中，第一電阻R1為2.5kΩ、第二電阻R2為3kΩ、第三電阻R3為12kΩ、第四電阻R4為7kΩ、第五電阻R5為1.5kΩ、第六電阻R6為2kΩ、第七電阻R7為4kΩ、第八電阻R8為4kΩ、第九電阻R9為7kΩ、第十電阻R10為8.5kΩ、第十一電阻R11為5kΩ、第十二電阻R12為2.5kΩ。第一電容C1為350μF、第二電容C2為600μF、第三電容C3為450μF。

一種上述的CO濃度檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，包括以下步驟：

A、采樣機(jī)構(gòu)2對(duì)檢測(cè)空間內(nèi)的氣體樣本進(jìn)行采樣，CO氣體傳感器1對(duì)采樣氣體進(jìn)行檢測(cè)；

B、CO氣體傳感器1將檢測(cè)結(jié)果通過(guò)濾波模塊4發(fā)送至中央處理模塊3；

C、中央處理模塊3使用T₁和T₂兩個(gè)時(shí)間段的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，若擬合后的數(shù)據(jù)的線性相關(guān)度低于閾值，則擴(kuò)大檢測(cè)時(shí)間段的時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行再次擬合，若擬合后的數(shù)據(jù)的線性相關(guān)度仍低于閾值，則使用上一次得到的有效結(jié)果作為處理結(jié)果進(jìn)行輸出；若擬合后的數(shù)據(jù)的線性相關(guān)度大于等于閾值，則使用本次得到的處理結(jié)果作為有效結(jié)果輸出；

D、反饋模塊8根據(jù)中央處理模塊3的輸出結(jié)果和人機(jī)交互模塊7的設(shè)定對(duì)中央處理模塊3進(jìn)行反饋控制。

步驟D中，若中央處理模塊3輸出結(jié)果為濃度超標(biāo)報(bào)警，并且濃度值未降低，則反饋模塊8將中央處理模塊3的檢測(cè)頻率進(jìn)行提高，中央處理模塊3檢測(cè)頻率的提高幅度與濃度超標(biāo)時(shí)長(zhǎng)成正比，其比例系數(shù)通過(guò)人機(jī)交互模塊7進(jìn)行設(shè)定。

T₁和T₂兩個(gè)時(shí)間段在選取時(shí)，時(shí)長(zhǎng)保持在5～6s，兩個(gè)時(shí)間段保持有至少80％的重疊區(qū)域。

在中央處理模塊3提高檢測(cè)頻率的同時(shí)，使孔板17向上移動(dòng)，加快采樣腔14內(nèi)氣體的循環(huán)速度。

現(xiàn)有技術(shù)的CO氣體傳感器是通過(guò)CO氣體在電極上發(fā)生氧化或者還原反應(yīng)，傳感器通過(guò)檢測(cè)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的電荷電位，對(duì)氣體濃度進(jìn)行判斷。并通過(guò)設(shè)置化學(xué)過(guò)濾器對(duì)干擾氣體進(jìn)行去除，通過(guò)設(shè)置偏置電壓使電化學(xué)反應(yīng)活性較低的氣體可以實(shí)現(xiàn)氧化或者還原反應(yīng)，提高傳感器的靈敏度。發(fā)明人通過(guò)對(duì)傳感器檢測(cè)原理的研究，通過(guò)增加比表面積來(lái)提高傳感器的檢測(cè)靈敏度，增加比表面積的方法是采用金剛石絮狀網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，金剛石薄膜對(duì)CO分子敏感，利用金剛石多層多孔薄膜可以實(shí)現(xiàn)對(duì)CO的檢測(cè)，具體做法是先在SiO₂基板上生長(zhǎng)一層金剛石薄膜，然后在金剛石薄膜上面生長(zhǎng)一層SiO₂，接著利用光刻膠覆蓋，用光刻技術(shù)在SiO₂上面繪制微溝道，使用酸腐蝕法腐蝕掉一部分SiO₂，去掉部分SiO₂，在上面繼續(xù)生長(zhǎng)金剛石，然后重復(fù)生長(zhǎng)SiO₂，光刻，再生長(zhǎng)金剛石，如此生長(zhǎng)多層。最后將金剛石薄膜放入酸中腐蝕掉SiO₂形成微溝道管道，最后在金剛石薄膜上接上歐姆電極。CO分子可以方便的進(jìn)入微溝道，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)CO的高精度測(cè)量。在生長(zhǎng)時(shí)可摻入少量的硼。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。