實(shí)驗(yàn)室甲苯泄漏檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)境安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種能夠快速、準(zhǔn)確檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境 中甲苯濃度的實(shí)驗(yàn)室甲苯泄漏檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 甲苯在常溫下為一種無色、有甜味的透明液體，并具有強(qiáng)烈的芳香氣味。甲苯可 燃，有毒，也是一種致癌物質(zhì)。甲苯是一種碳?xì)浠衔镆彩亲詈?jiǎn)單的芳烴，甲苯難溶于水，易 溶于有機(jī)溶劑，可作為有機(jī)溶劑。
[0003] 甲苯會(huì)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生麻痹作用，引起急性中毒；重者會(huì)出現(xiàn)頭痛、惡心、嘔 吐、神志模糊、知覺喪失、昏迷、抽搐等，嚴(yán)重者會(huì)因?yàn)橹袠邢到y(tǒng)麻痹而死亡；少量甲苯也能 使人產(chǎn)生睡意、頭昏、心率加快、頭痛、顫抖、意識(shí)混亂、神志不清等現(xiàn)象。
[0004] 目前對(duì)于低濃度甲苯檢測(cè)方法主要依靠?jī)x器分析的方法，如氣相色譜法等。上述 檢測(cè)方法雖然可以準(zhǔn)確的檢測(cè)環(huán)境中微量甲苯的濃度，但是普遍存在檢測(cè)周期長(zhǎng)、成本昂 貴等不足，而且，需要經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的熟練技術(shù)人員操作儀器設(shè)備，無法實(shí)現(xiàn)環(huán)境中微量甲 苯的現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確快速檢測(cè)。
[0005] 因此，目前使用的用于微量甲苯的檢測(cè)系統(tǒng)存在靈敏度低、選擇性差、穩(wěn)定性差或 者不能長(zhǎng)期使用的問題。
[0006] 中國(guó)專利授權(quán)公告號(hào)：CN101846610A，授權(quán)公告日2010年9月29日，公開了一種 氣體檢測(cè)裝置及氣體檢測(cè)系統(tǒng)，其包括石英板、第一電極、第二電極及吸附層，所述石英板 具有相對(duì)的第一表面和第二表面，所述第一電極形成于第一表面，所述第二電極形成于第 二表面，所述吸附層形成于第一電極表面，所述吸附層由銥-二氧化銥納米棒組成，用于吸 附待檢測(cè)氣體，以使氣體檢測(cè)裝置的質(zhì)量發(fā)生變化，從而獲得待檢測(cè)氣體的濃度。該發(fā)明存 在檢測(cè)速度慢，檢測(cè)精度低的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的氣體檢測(cè)方法的檢測(cè)周期長(zhǎng)、成本高、設(shè)備昂貴 的不足，提供了一種能夠快速、準(zhǔn)確檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中甲苯濃度的實(shí)驗(yàn)室甲苯泄漏檢測(cè)裝 置和檢測(cè)方法。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0009] -種實(shí)驗(yàn)室甲苯泄漏檢測(cè)裝置，包括控制器，存儲(chǔ)器、底板，設(shè)于底板上的橫截面 呈矩形的氣室和支撐架，設(shè)于支撐架上的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和橫向絲桿；
[0010] 所述氣室內(nèi)壁頂部設(shè)有用于向下吹風(fēng)的若干個(gè)風(fēng)扇，氣室內(nèi)側(cè)壁由上至下依次設(shè) 有氣體敏感膜、用于支撐氣體敏感膜的由電熱絲構(gòu)成的金屬網(wǎng)、位于金屬網(wǎng)下部并將氣室 內(nèi)分隔為上下兩部分的水平隔板，氣室內(nèi)底部設(shè)有托板、檢測(cè)頭和沿托板上表面螺旋分布 的軌道，檢測(cè)頭上設(shè)有MQ-2傳感器、MQ-135傳感器和ME3-C7H8傳感器；氣體敏感膜上設(shè)有 若干個(gè)通孔；
[0011] 橫向絲桿一端與設(shè)于支撐架上的第一電機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接，所述氣室上設(shè)有用于插入 水平隔板的開口，水平隔板外端設(shè)有連接板，檢測(cè)頭下部設(shè)有用于帶動(dòng)檢測(cè)頭沿軌道運(yùn)動(dòng) 的第二電機(jī)，連接板與絲桿螺紋連接，連接板與導(dǎo)向結(jié)構(gòu)滑動(dòng)連接，位于水平隔板上部和下 部的氣室上分別設(shè)有一組進(jìn)氣管和出氣管；進(jìn)氣管和出氣管上均設(shè)有電磁閥；開口和水平 隔板之間設(shè)有密封結(jié)構(gòu)；
[0012] 控制器分別與存儲(chǔ)器、各個(gè)電扇、各個(gè)電磁閥、金屬網(wǎng)、第一電機(jī)、第二電機(jī)、MQ-2 傳感器、MQ-135傳感器和ME3-C7H8傳感器電連接。
[0013] 氣體敏感膜用于吸附實(shí)驗(yàn)室氣體，氣體敏感膜具有氣體富集作用，可將氣體敏感 膜依次在HN03(1 : 1)、丙酮和雙蒸水中超聲清洗15min，清洗后的電極置于室溫下晾干備 用；按一定比例將蘋果汁與聚乙二醇溶液混合，用超聲振蕩均勻得到混合物，用微量注射器 吸取5 μ L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 % Naf ion的混合物，滴涂于氣體敏感膜表面，室溫下晾干待用。
[0014] 金屬網(wǎng)用于加熱氣體敏感膜，各個(gè)風(fēng)扇用于將經(jīng)過烘烤從氣體敏感膜中散發(fā)出來 的氣體吹向氣室下部，便于各個(gè)傳感器檢測(cè)；水平隔板用于分隔氣室上部和下部，從而方便 氣室上部和下部同時(shí)進(jìn)行氣體富集和傳感器清洗；支撐架、導(dǎo)向結(jié)構(gòu)、橫向絲桿和第一電機(jī) 用于帶動(dòng)水平隔板水平移動(dòng)，從而使控制器可通過第一電機(jī)控制水平隔板將氣室內(nèi)分為上 下兩部分或者使氣室恢復(fù)為一個(gè)整體；托板給軌道提供支撐，軌道給檢測(cè)頭提供移動(dòng)至托 板不同部位的導(dǎo)向，MQ-2傳感器和MQ-135傳感器分別用于檢測(cè)環(huán)境信號(hào)，ME3-C7H8傳感器 用于檢測(cè)甲苯氣體信號(hào)；第二電機(jī)用于帶動(dòng)檢測(cè)頭沿軌道移動(dòng)。
[0015] 由于傳感器對(duì)被檢測(cè)的目標(biāo)氣體均具有交叉敏感特性，因此本發(fā)明采用MQ-2傳 感器和MQ-135傳感器作為輔助傳感器，ME3-C7H8傳感器作為檢測(cè)甲苯氣體的主傳感器，將 MQ-2傳感器、MQ-135傳感器和ME3-C7H8傳感器檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行融合，得到了傳感器融合信 號(hào)signal (t)，從而既保留了主傳感器的檢測(cè)信息，又保留了主傳感器與輔助傳感器之間的 ?目號(hào)差異?目息，提尚了檢測(cè)精度。
[0016] 因此，本發(fā)明具有靈敏度高、穩(wěn)定性好且響應(yīng)時(shí)間短，對(duì)甲苯具有較好的選擇性， 能夠檢測(cè)出濃度更低的微量甲苯氣體，從而有效的保障人們身體健康的特點(diǎn)。
[0017] 作為優(yōu)選，所述軌道包括基板、設(shè)于基板上表面的兩條間隔設(shè)置的凹槽，所述凹槽 底面上設(shè)有等間隔排列的齒條；所述檢測(cè)頭底部設(shè)有兩個(gè)與凹槽相配合的齒輪；所述第二 電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與設(shè)于兩個(gè)齒輪之間的連接軸相連接。
[0018] 作為優(yōu)選，所述基板上設(shè)有第一擋板，與第一擋板相對(duì)的第二擋板；第一擋板、第 二擋板上設(shè)有對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向滑槽；所述齒輪的連接軸兩端設(shè)有用于插入第一擋板、第二擋板 的導(dǎo)向滑槽的延伸軸；檢測(cè)頭下表面設(shè)有與第一擋板、第二擋板上表面滾動(dòng)接觸的若干個(gè) 滾珠。導(dǎo)向滑槽、延伸軸和滾珠的設(shè)置，使檢測(cè)頭的穩(wěn)定性更好，摩擦力更小。
[0019] 作為優(yōu)選，所述支撐架包括開口向下的U形架、設(shè)于氣室前部和后部的L形架；所 述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)為設(shè)于U形架和兩個(gè)L形架之間的兩條橫梁；所述連接板呈矩形，連接板下部設(shè) 有用于穿過兩條橫梁的2個(gè)通孔，連接板上部設(shè)有用于與橫向絲桿配合的絲桿孔。
[0020] 作為優(yōu)選，氣體敏感膜內(nèi)設(shè)有若干個(gè)間隔分布的空腔，空腔內(nèi)設(shè)有伸出氣體敏感 膜上下表面之外的碳納米管?？涨缓吞技{米管增加了氣體敏感膜對(duì)氣體的吸附能力。
[0021] 一種實(shí)驗(yàn)室甲苯泄漏檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，包括如下步驟：
[0022] (6-1)控制器控制氣室下部的進(jìn)氣管和出氣管上的電磁閥均打開，通過進(jìn)氣管向 氣室下部?jī)?nèi)充入氮?dú)?，?duì)MQ-2傳感器、MQ-135傳感器和ME3-C7H8傳感器清洗5至10分鐘， 清洗完畢后，控制器控制氣室下部的進(jìn)氣管和出氣管上的電磁閥均關(guān)閉；
[0023] (6-2)控制器控制氣室上部的進(jìn)氣管和出氣管上的電磁閥打開，通過進(jìn)氣管向氣 室內(nèi)循環(huán)充入待檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)室氣體，氣體敏感膜吸附氣體，5至15分鐘后控制器控制氣室 上部的進(jìn)氣管和出氣管上的電磁閥關(guān)閉；
[0024] (6-3)控制器控制第一電機(jī)帶動(dòng)橫向絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，橫向絲桿通過連接板帶動(dòng)水平隔 板向氣室外水平移動(dòng)，使水平隔板內(nèi)端移至與開口相接觸位置時(shí)，控制器控制第一電機(jī)停 止工作；
[0025] (6-4)控制器控制金屬網(wǎng)通電，同時(shí)控制各個(gè)電扇工作，氣體敏感膜吸附的氣體進(jìn) 入氣室下部，5至10分鐘后，控制器控制金屬網(wǎng)斷電，各個(gè)電扇停止工作；
[0026] (6-5)控制器控制第一電機(jī)帶動(dòng)橫向絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，橫向絲桿通過連接板帶動(dòng)水平隔 板向氣室內(nèi)水平移動(dòng)，使水平隔板外端移至與開口相接觸位置相接觸時(shí)，控制器控制第一 電機(jī)停止工作；
[0027] (6-6)控制器通過第二電機(jī)帶動(dòng)檢測(cè)頭沿軌道移動(dòng)，MQ-2傳感器、MQ-135傳感器 和ME3-C7H8傳感器檢測(cè)氣體信號(hào)，控制器收到ME3-C7H8傳感器的檢測(cè)信號(hào)SI (t)、MQ-2傳 感器的檢測(cè)信號(hào)32(〇，1^-135傳感器的檢測(cè)信號(hào)53(〇;控制器利用公式以8仙1(〇=51 2(t) + (Sl (t)-S2(t))2+(Sl (t)-S3(t))2計(jì)算傳感器融合信號(hào) signal ⑴；
[0028] (6-7)存儲(chǔ)器中預(yù)先存儲(chǔ)有隨機(jī)共振模型和甲苯濃度預(yù)測(cè)模型，將signal(t)輸 入隨機(jī)共振模型中，控制器計(jì)算隨機(jī)共振模型共振時(shí)的輸出信噪比SNR，
[0029] 將SNR輸入甲苯濃度預(yù)測(cè)模型中，得到被檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)室氣體的甲苯濃度。
[0030] 由于傳感器對(duì)被檢測(cè)的目標(biāo)氣體均具有交叉敏