光離子化氣體傳感器的基礎(chǔ)研究.pdf

1、光離子氣體傳感器(Photo Ionization Detector，簡(jiǎn)稱PID)是一種具有極高靈敏度，用途廣泛的檢測(cè)器，可以檢測(cè)從極低濃度的10ppb到較高濃度的10000ppm(1％)的揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatile Organic Compounds，簡(jiǎn)稱VOC)和其它有毒氣體。與傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比，它具有便攜式，精度高(ppm級(jí))，響應(yīng)快，可以連續(xù)測(cè)試等優(yōu)點(diǎn)。它可以為工作人員提供實(shí)時(shí)的信息反饋，這種反饋可以使檢測(cè)人員確認(rèn)他們處

2、于沒(méi)有暴露于危險(xiǎn)化學(xué)品之中的安全狀態(tài)，從而可以更好的保護(hù)檢測(cè)人員。目前光離子傳感器已廣泛應(yīng)用于各種有機(jī)化學(xué)品檢測(cè)中，特別在災(zāi)區(qū)事故泄漏檢測(cè)、事故區(qū)域確認(rèn)和泄漏物確認(rèn)方面發(fā)揮著重要作用。 本論文在介紹紫外氣體檢測(cè)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，完成了基于PID原理的紫外氣體探測(cè)器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并對(duì)氣體檢測(cè)原型機(jī)進(jìn)行了初步的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，取得了較好的結(jié)果。文中對(duì)氣體傳感器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，紫外燈的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，氣體信號(hào)檢測(cè)的方法，電離室設(shè)計(jì)、信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)等方

3、面做了詳細(xì)的闡述。 本文詳細(xì)分析了光離子化效應(yīng)，當(dāng)樣品池光程足夠短，樣品濃度足夠低，被測(cè)物質(zhì)濃度才與光離子化電流成線性關(guān)系，可以用作氣體檢測(cè)。在廣泛調(diào)研、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種響應(yīng)迅速，氣密性好，信號(hào)穩(wěn)定的電離室。本文設(shè)計(jì)了一種針對(duì)氣體檢測(cè)的專業(yè)紫外燈的激發(fā)方式，該激發(fā)方式通過(guò)改變控制信號(hào)可以實(shí)時(shí)調(diào)整紫外燈功率，保證了傳感器的一致性。并通過(guò)EWB電路仿真，設(shè)計(jì)了兩路100K，1500VAC輸出，作為其驅(qū)動(dòng)電路。 針對(duì)傳

4、感器的輸出信號(hào)特征，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了傳感器的微弱信號(hào)檢測(cè)電路，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)提取和放大，并設(shè)計(jì)模擬濾波電路，進(jìn)行信號(hào)的初步濾波。本論文重點(diǎn)介紹了探測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想、系統(tǒng)的微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)以及檢測(cè)系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)，對(duì)如何應(yīng)用高集成度混合型芯片作微控制器，來(lái)完成數(shù)據(jù)的采集、處理判斷、數(shù)字濾波等一系列功能作了重點(diǎn)的分析和闡述。此外，本文還介紹了傳感器的周邊元件，如風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)，電源等的電路設(shè)計(jì)。 本文針對(duì)防爆國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)了傳感器的外殼