[发明专利]一种基于紫外光辅助进行的VOCs气体探测系统和方法

说明书

本发明公开了一种基于紫外光辅助进行的VOCs气体探测系统和方法，包括气体探测装置、质量流量控制器、真空泵、数字源表、计算机以及气管和导线若干；气体探测装置包括LED紫外光源、传感器、石英密封腔，在该石英密封腔的边缘设置有允许目标气体通过的气体通道，气体通道包括至少一个入口和至少一个出口；质量流量控制器用于控制目标气体以指定流量进入气体探测装置；真空泵用于加速气体探测装置内的气体交换；数字源表用于测量敏感元件的电流；计算机用于控制质量流量控制器及数字源表。

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，具体而言涉及一种基于紫外光驱动的VOCs气体探测系统和方法。

背景技术

在我国，VOCs是指常温下饱和蒸汽压大于70 Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下，蒸汽压大于或者等于10 Pa且具有挥发性的全部有机化合物，VOCs参与大气环境中臭氧和二次气溶胶的形成，其对区域性大气臭氧污染、PM2.5污染具有重要的影响，大多数VOCs具有令人不适的特殊气味，并具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，特别是苯、甲苯及甲醛等对人体健康会造成很大的伤害，此外，VOCs是导致城市灰霾和光化学烟雾的重要前体物，主要来源于煤化工、石油化工、燃料涂料制造、溶剂制造与使用等过程，因此，对VOCs浓度的实时监测是一个非常重要且迫切的任务。

气体传感器是环境监测系统的基础元器件，也是实现测试自动控制的重要技术基础，在工业区域及生活区域中，便携的、灵敏性高的气体传感器能够大大提开环境监测能力，目前，虽然有很多技术手段能够实现对亚ppm级别浓度的VOCs气体进行探测，例如分光光度法、电化学探测法、气相色谱法、液相色谱法等，但是这些方法在成本、操作性及便携性方面还存在巨大的挑战，为了深入、定量的测量气体污染物，特别是富含VOCs的排放气体，考虑到VOCs的易燃易爆特性，亟需研发常温下性能卓越的气体探测方法。

本发明提出一种基于紫外光驱动的VOCs气体探测系统和方法，采用紫外光辅助取代传统加热辅助，可使该系统中的气体传感器的工作温度可以降低至室温，并实现对VOCs气体的精准探测。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于紫外光辅助进行的VOCs气体探测系统和方法，实现在室温环境中对VOCs进行探测。

本发明实施例提供一种基于紫外光辅助进行的VOCs气体探测系统和方法，包括气体探测装置、质量流量控制器、真空泵、数字源表、计算机以及气管和导线若干；气体探测装置作为传感器的气体反应环境，并且在气体探测装置的边缘设置有允许目标气体通过的气体通道，气体通道包括至少一个入口和至少一个出口；质量流量控制器用于控制目标气体以指定流量进入气体探测装置；真空泵用于加速气体探测装置内的气体交换；敏感元件包括石英基底、叉指电极以及涂覆到叉指电极上的氧化锌薄膜，叉指电极与氧化锌薄膜形成敏感层，石英基底黏附固定在气体探测装置内；LED紫外光源被设置为365nm的紫外光，并且用于朝向敏感层发射紫外光，使得敏感层处于紫外光环境中；数字源表用于测量敏感元件的电流；计算机用于控制质量流量控制器及数字源表。

进一步地，设置在气体探测装置内的LED紫外光源与敏感层之间的距离为5cm。

进一步地，LED紫外光源可移动地置于气体探测装置内。

进一步地，LED紫外光源与敏感层均位于传感元件的平面中心位置。

进一步地，LED紫外光源的光斑尺寸大于敏感层的尺寸。

进一步地，质量流量控制器置于气体探测装置外，用于控制目标气体及洁净空气以指定流量进入气体探测装置边缘设置的气体通道入口。

进一步地，真空泵用于加速气体探测装置内的气体交换。

进一步地，数字源表接通气体传感器的电极两端，用于施加电压后测量气体传感器在目标气体中的电流变化。