[发明专利]一种基于屏幕光源的色度学氨气检测仪及方法

说明书

本发明公开了一种基于屏幕光源的色度学氨气检测仪，包括壳体、后盖、检测腔、检测腔后盖、抽气管、真空泵、排气管、发光驱动电路板、发光屏、敏感薄膜阵列、摄像头、检测电路板和显示屏等。仪器利用敏感薄膜吸附氨气分子后吸收光谱的变化导致的颜色改变来检测气体，通过屏幕颜色控制，产生与敏感薄膜吸收光谱谱形接近的透射式照明光源，使敏感薄膜吸收光谱的轻微变化就会导致较大的薄膜颜色改变，显著地提高了氨气检测灵敏度。本发明还公开了一种基于屏幕光源的色度学氨气检测仪的使用方法，采用色度学的测量方法降低了光学系统和检测电路的复杂性，并提高了信号维度，测试性能稳定，具有很高的气体分辨力。

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，尤其涉及一种基于屏幕光源的色度学氨气检测仪及方法。

背景技术

氨气(NH3)是一种无色但有强烈刺激性气味的气体，广泛存在于农牧养殖与加工、工矿生产与制冷、医药制备与储运等场合，对生命体健康有重要影响；环境中的氨气浓度大于5ppmv，就会导致家禽感染粘膜类疾病；大于25ppmv，人类接触8小时以上就会危及健康；大于75ppmv，会使家禽致命；大于150ppmv，就会导致家畜停止生长并得病；大于300ppmv，就会危及人类生命；大于16％，就可能引发爆炸；此外，氨气会与空气中的硫氧化物、氮氧化物的氧化产物产生反应，生成硫酸铵或硝酸铵，形成空气中PM2.5的重要来源；氨气的氢原子被碳基取代后会形成各种有机胺，是环境恶臭污染控制的重要对象。

根据不同的应用场合，氨气的检测可分为化学分析、仪器分析和传感器检测三种方法。化学分析法利用氨气和试剂之间的化学反应，采用滴定、比色或发烟等方法进行测量，结果比较粗略，试样不可逆，需要人工操作；仪器分析法主要是利用气相色谱柱对混合气体的层析效应把目标气体中的氨气成分分离出来，再通过后继的质谱分析等气体检测仪来确定氨气浓度；仪器分析法是标准的氨气检测方法，选择性好，灵敏度高，但是设备复杂，操作繁琐，专业性强，通常是专业人员在专业场所使用。这两种方法都不适合于对氨气的现场实时检测。

在农牧养殖与加工等氨气伴生场所，往往需要对氨气进行在线监测，传感器检测是最适合的方法。当前常见的氨气传感器包括金属氧化物传感器、导电聚合物传感器和电化学传感器等非光学传感器，以及PID传感器、光声光谱传感器、激光增强型传感器等光学传感器。从检测原理来看，非光学传感器主要基于物理吸附作用引起的传感器电参数改变，光学传感器主要基于氨气的特征吸收引起的光参数改变。对非光学传感器来说，物理吸附是一种分子间非特异相互作用，结合能很低，而且吸附效应只反应为一维电参数，因此此类传感器的灵敏度、选择性和识别能力都比较低。对光学传感器来说，基于气体分子光子吸收效应的光学传感器可以反映并输出宽谱带的气体分子光学吸收特性，信号维度高，检测参数特异性强，具有很高的气体选择性和识别能力，但是需要设计复杂的光路系统和微弱信号检测系统，技术难度大，开发成本高。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于屏幕光源的色度学氨气检测仪及方法，精确检测环境中氨气的浓度。

本发明的上述技术方案是通过以下方式实现的：

一种基于屏幕光源的色度学氨气检测仪，其特征在于：包括壳体、后盖、检测腔、检测腔后盖、抽气管、真空泵、排气管、发光驱动电路板、发光屏、敏感薄膜阵列、摄像头、检测电路板和显示屏。壳体与后盖适配，壳体的上部设有安装面板，真空泵的底面与安装面板的上表面连接，安装面板的下表面与摄像头的上表面连接。

检测腔位于壳体的中部位置，接检测腔的开口端面与检测腔后盖适配。检测腔的上壁开有摄像头拍摄孔，检测腔的下壁正对摄像头的位置安装有敏感薄膜阵列，检测腔和壳体的两个侧面同轴开设有进气孔。

抽气管的一端穿过检测腔的上壁进入检测腔中，抽气管的中部穿过安装面板，抽气管的另一端与真空泵的入口连接，真空泵的出口与排气管的一端连接，排气管的另一端与后盖连接。