[发明专利]一种基于荧光的臭氧实时检测装置及臭氧实时检测方法

说明书

本发明公开了一种基于荧光的臭氧实时检测装置及臭氧实时检测方法，该臭氧实时检测装置包括主箱体、蓄电池、检测组件、光路盒、微处理器和人机交互界面；检测组件包括第一主壳体，第一主壳体包括第一光纤接口、光源接口、激发光源、进风口、风扇、第二臭氧反应插槽和第二臭氧反应插槽口。本发明对臭氧检测时，利用臭氧识别薄膜与臭氧反应后产生荧光猝灭的效应，再通过光路和电荷耦合器件CCD，将不同强度的荧光转换成不同的电信号，最后经过微处理器器采集处理后，显示出相应的臭氧浓度。本发明不易受到大气中其它常见气体、活性氧ROS和温湿度的干扰，与其它臭氧传感器相比，具有更好的灵敏度、选择性和稳定性，且提高了检测精确度。

技术领域

本发明涉及空气监测领域中的臭氧检测装置及方法，尤其涉及一种基于荧光的臭氧实时检测装置及臭氧实时检测方法。

背景技术

目前，在空气污染中，臭氧(O₃)是一种高度危险的污染物，该污染物易引发疾病，危害人体健康。为了有效追踪大气中的臭氧浓度，目前普遍采用如化学发光法、电化学法、紫外吸光光度法或荧光法。同时根据不同的臭氧检测原理，已开发了紫外线和电化学臭氧传感器，却尚未有基于荧光法检测臭氧的便携装置。

其次，采用紫外线臭氧传感器在检测臭氧时，虽然不受常见气体的干扰，但如苯及苯胺等少数有机物，在254nm处吸收紫外光，从而对臭氧的测定产生干扰。除此之外，当被测环境空气中颗粒物浓度超过100μg/m³时也对臭氧的测定产生影响。

尽管电化学臭氧传感器不断地发展与进步，对臭氧的选择性已有显著改善，但传感器仍存在对其他气体的交叉敏感性问题，导致检测受到干扰和读数出错的机率增加。另外，导致电化学臭氧传感器性能下降的常见因素包括温度、湿度和气体浓度过高或电极中毒。当传感器长时间暴露于较高温度(50℃以上)或超低温度(–30℃以下)时，会引起基线读数偏移或响应时间变慢，降低了传感器的灵敏度和响应能力。湿度是对传感器寿命影响最大的因素，当被测环境湿度低于20％或高于60％时，会引起电解质变干或稀释，从而导致响应时间偏移，检测精度下降。

而荧光法检测臭氧的工作环境为室温，不受温湿度的影响。其次，在检测臭氧时，不受被测环境空气中其他常见气体和活性氧ROS的干扰。然而，目前利用荧光法检测的仪器都偏大型化，不能实现室外实时检测。因此，如何开发一种具有更好的灵敏度和稳定性，且检测精度高的臭氧检测装置成为亟需解决的技术问题。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中的不足之处，本发明提供一种基于荧光的臭氧实时检测装置及臭氧实时检测方法，不受空气中其他常见气体、活性氧的干扰，提高了检测精度；此外，本发明的检测装置稳定性较好，不受温湿度的影响，使用寿命长且性能不随使用年限的增长而下降。

技术方案：本发明基于荧光的臭氧实时检测装置包括主箱体、蓄电池、检测组件、光路盒、微处理器和人机交互界面；

主箱体一侧安装有进风口，主箱体另一侧安装有第一臭氧反应插槽口；

检测组件包括第一主壳体，第一主壳体包括第一光纤接口、光源接口、激发光源、进风口、风扇、第二臭氧反应插槽和第二臭氧反应插槽口；第二臭氧反应插槽嵌入第二臭氧反应插槽口和第一臭氧反应插槽口内；

第二臭氧反应插槽上放置有臭氧识别薄膜；激发光源发出的光线在第二臭氧反应插槽上的入射点为臭氧识别薄膜的中心点；

微处理器对光路盒传输的电信号采集与处理后将数据传输至人机交互界面以显示臭氧浓度。

进风口、风扇和第二臭氧反应插槽形成一个检测腔体，进风口位于检测腔体的前端，臭氧反应插槽位于检测腔体的后端。

光路盒包括光纤、第二光纤接口、狭缝、准直镜、闪耀光栅、聚焦镜和电荷耦合器件；光纤将荧光从第一光纤接口导入第二光纤接口后，透过狭缝照射到准直镜上，经过准直镜将光反射至闪耀光栅，然后闪耀光栅分光后反射至聚焦镜，聚焦镜将光反射至电荷耦合器件。