[发明专利]智能式室内气体甲醛浓度测量仪

说明书

一、技术领域

本发明设计一种光度测量装置，特别是一种室内气体甲醛浓度测量装置，属于分光光度分析装置。

二、背景技术

甲醛是一种无色，有强烈刺激性气味的气体，已被世界卫生组织确定为致癌可疑物质。人们日常生活中很容易接触到甲醛，室内装修是室内空气中甲醛的主要来源。在我国室内空气质量监测标准中，甲醛已被列为必测项目。快速准确的检测环境中甲醛浓度的研究，具有重要的实际意义。甲醛监测的方法主要有光度比色法、电化学方法、色谱分析方法、试验纸光电光度法等。根据不同检测方法，已开发出多种类型的甲醛检测仪。随着现场分析的需要，还研制出多种不同类型的在线甲醛监测仪器。

在空气质量监测方法中，光度比色法仍是甲醛测定的主要方法。我国已有多个基于分光光度法的甲醛测定的标准，如GB-T 18204.26-2000：公共场所空气中甲醛测定方法，GB/T 16129-1995：居住区大气甲醛卫生检验标准方法：分光光度法。还推出了相应仪器，如吉大小天鹅仪器有限公司有关产品等。市场上的仪器使用的光源多为红色LED，一般波长选定为635nm。对于LED光源，其光谱范围在20-100nm，随着检测环境温度的变化，LED光谱范围和光谱中心都将变化，这将改变比色液对探测光的吸收特性。目前市场出现的甲醛测试仪器自动化程度仍不高，还需要大量的人工操作才能完成测量过程，测量一次需要30-50分钟。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单、测量时简短、灵敏度高、能准确测量室内空气甲醛浓度的智能装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种智能式室内气体甲醛浓度测量仪，它包括空气采样单元、显色单元、移液单元、比色单元和控制单元，

其特征是：

空气采样单元包括：空气采样器、过滤器、甲醛吸收管；

移液单元包括：第一移液泵、第二移液泵；

显色单元包括：显色反应试管、步进电机、陶瓷加热片、显色反应温度控制电路；

比色单元包括：比色池、激光二极管、光电探测器、光电信号调理电路；

所述控制单元包括：单片机、达林顿管阵列和电源模块；

所述达林顿管阵列的输出端分别接空气采样器、第一移液泵、第二移液泵、步进电机，达林顿管阵列的输入端连接单片机；显色反应温度控制电路执行端口与陶瓷加热片连接，其信号端口与单片机连接；所述光电信号调理电路与单片机连接。

所述显色反应温度控制电路采用一个过零检测模块，过零检测模块与单片机P20连接，单片机与光电耦合器输入端连接，光电耦合器的输出端与可控硅连接，可控硅与陶瓷加热片连接，单片机与单线数字温度传感器连接。

所述显色单元采样步进电机，步进电机转轴与试管夹连接，试管夹夹住显色反应试管，显色反应试管置于五面体围成的显色室内，显色室一组相对面内壁上分别安装一个陶瓷加热片，温度传感器安装在靠近显色反应管的显色室内壁上。

所述比色单元采用折叠多路光路，比色池的光输入侧设有第一直角棱镜，光输出侧设有第二直角棱镜，将光路折叠后三次通过比色池。

该测量仪还包括显示模块和按键模块。

本发明的工作原理：

本发明采用GB-T 18204.26-2000标准规范，利用空气采样器通过吸收管采集空气中的甲醛，甲醛被吸收管内的酚试剂吸收，反应生成嗪，嗪在酸性溶液中被高铁离子氧化生成蓝绿色化合物，用波长为635nm的激光比色定量。入射光强为I₀，比色池有效长度为l₀，根据比耳-朗伯定律穿过比色池后光强为I

I＝I₀exp(-κl₀)                  (1)

消光系数κ与甲醛浓度成正比。在本发明中，采用折叠多光路，测量光束穿过比色池3次，并考虑到比色池内外各壁面及光路中光学元件各表面的反射影响，以去离子纯净水为空白样本，此时空白样下的透过率为τ，将(1)改写为

I＝I₀τexp(-3κl₀)               (2)

引入吸光度A