[发明专利]便携式光电氨气检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，是一种便携式光电氨气检测装置，能够在常温常压下对待测气氛中氨气进行现场快速准确测定。

背景技术

众所周知，氨气在化肥和化工生产、工业生产、建筑材料和装饰材料的制造等领域有着广泛的应用。然而氨气经过皮肤及呼吸道进入人体而引起中毒，对眼、喉、上呼吸道作用快、刺激性强。长期接触低浓度的氨，可引起喉炎、声音嘶哑，重者可发生喉头水肿、喉痉挛、呼吸困难、肺水肿、昏迷、休克甚至窒息。近年来，沼气和化肥在我国农村广泛使用，室内装饰材料中氨含量严重超标，化工厂氨气泄漏事故屡有发生，水污染造成水体氨氮含量过剩。由于上述原因，氨气对我国大气污染较为严重，对人民生活造成了一定的影响。另一方面，在半导体制造行业中微量氨气的存在会严重影响器件的成品率和器件性能。因此研究和开发能够对气体环境中的氨气进行现场快速准确灵敏检测的方法和仪器具有十分重要的社会意义和使用价值。

目前国内外对氨气的检测手段主要有：比色法、可见光分光光度法、离子色谱法、氨气敏电极法、红外光吸收法、电导率测试法等。比色法主要是基于显色剂与氨气在一定条件下反应，颜色发生变化，显色稳定后，和标准比色板比较，从而确定空气中氨气的浓度。这种方法虽然价格低廉，但是前期要配备很多相应的化学试剂，步骤比较繁琐，其最大的缺点是通过目视比色，精度不高、准确性差，更难达到痕量氨气的检测要求。可见光分光光度法是通过把氨气吸收在稀硫酸溶液中，再与纳氏试剂、水杨酸、次氯酸钠作用生成另外一种颜色的化合物，测量溶液对光谱的吸收，从而确定氨气的浓度。这种方法的准确性要比比色法好，但是实际应用过程中，需要配置测试需要的多种溶液，从而使得测试手续繁琐，测量过程耗时，不能达到现场快速检测的目的。离子色谱法是将空气中的氨吸收在稀硫酸中，形成氨离子，用离子色谱法定量测定吸收也中的氨离子浓度，从而确定空气中氨的含量。但是这种方法灵敏度高、准确可靠、但所用仪器仪器体积庞大、价格昂贵，样品需要提前处理、检测时间长且成本高、不适合现场快速检测。氨气敏电极法是基于电化学反应，测得电极电位与氨浓度的对数呈线性关系，从而确定样品中氨气的含量。该方法虽然灵敏度高、稳定性好、但价格昂贵，使用寿命较短。红外光吸收法是基于氨气对近红外波段光的吸收来确定氨气的浓度。该方法响应迅速、抗干扰能力强、重复性好、但所需仪器昂贵。电导率测试法是利用氨气吸附到金属氧化物半导体表面会改变半导体电导率的现象来确定氨气的浓度。这种方法选择性差，需要较高的工作温度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便携式光电氨气检测装置，能够对气体环境中的氨气进行现场简单快速准确检测，本发明的检测装置结构简单，体积小，可靠灵敏，测定时间短，氨气敏感元件易于保存，造价低，便于携带，解决了目前市场上氨气检测价格昂贵、测试手续繁琐、测试时间长、灵敏度低、准确性差等问题。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种便携式光电氨气检测装置，其包括一光源、一氨气敏感元件、一光探测器、一信号处理芯片；氨气敏感元件包括不透光夹板、氨气敏感圆片，不透光夹板中心开设通孔，氨气敏感圆片平整地置于不透光夹板中间，并完全遮住夹板的通孔；

光源设置在氨气敏感元件一侧，光源光由通孔照射到氨气敏感圆片上产生反射和透射；光探测器设置在氨气敏感元件另一侧，与光源共轴相对，用于接收透过氨气敏感元件的光信号；光探测器与信号处理芯片相连，信号处理芯片的输出端连接后续设备。

所述的便携式光电氨气检测装置，其或光探测器与光源设置在氨气敏感元件的同一侧，用于接收由通孔照射到氨气敏感圆片上产生的反射光信号。

所述的便携式光电氨气检测装置，其所述氨气敏感圆片，为透光薄片，该透光薄片为亲水性多孔滤膜或滤纸，或为多孔玻璃薄片或多孔陶瓷薄片；在微孔内填充有能在常温常压下与氨气反应变色的酸碱指示剂或聚苯胺化学试剂。

所述的便携式光电氨气检测装置，其所述不透光夹板，包括两块完全相同的不透光板，每一块不透光板的中间相同位置开设一大小和形状相同的通孔；不透光板为不透光塑料板或金属板；通孔尺寸大于光源光斑的面积。

所述的便携式光电氨气检测装置，其所述光源，为发光二极管或半导体激光器，发光二极管或半导体激光器发射波长位于氨气敏感元件遇氨气变色后的吸收带宽范围内。

所述的便携式光电氨气检测装置，其所述光探测器，为对光源发出的光敏感的硅光电二极管或硅光电池。

所述的便携式光电氨气检测装置，其所述酸碱指示剂，为溴瑞香草酚蓝(BTB)溶液。