室內(nèi)空氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)及傳感器的應(yīng)用
摘 要： 本文介紹了傳感器在空氣質(zhì)量檢測方面的原理應(yīng)用,分析了當(dāng)前氣體傳感器的優(yōu)點和不足,以及氣體傳感器的 發(fā)展 趨勢和前景。
關(guān)鍵詞：室內(nèi)空氣;質(zhì)量檢測
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人類對生活的物質(zhì)需求幾乎達到了頂峰，尤其是工業(yè)的發(fā)展，中國的主要能源供應(yīng)資源仍然是煤，中國是世界煤消費最大國，同時還是世界原油消費第二大國。我國目前的空氣污染相當(dāng)于發(fā)達國家五六十年代污染最嚴重時的水平。大氣污染以煤煙性污染為主，主要污染物為煙塵和氧化硫，其中工業(yè)二氧化硫排放量約占70%。全國600多個城市中，大氣環(huán)境質(zhì)量符合國家一級標準的城市不到1%;全國大、中城市的總懸浮微粒和降塵基本都超過國家規(guī)定的標準，給中國人民的健康帶來破壞性影響。
同時中國城鎮(zhèn)供水面臨很多的問題，據(jù)統(tǒng)計，在660個大中型城市中，約有400個已存的各種各樣的水問題;有1/4已達到警界標準。地下水資源已被漸漸污染，還有20%的水資源已無法再生為清潔水。而這所有的水問題都與企業(yè)生產(chǎn)過程中的排污有著密不可分的關(guān)系。
那么在這樣的環(huán)境條件下，我們居住的空間空氣環(huán)境怎樣才能良好改善，怎樣預(yù)防污染呢?以下是本文論述的室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測與傳感器的應(yīng)用技術(shù)。
一、空氣對于人的重要性
人們每時每刻都離不開氧,并通過吸入空氣而獲得氧。一個成年人每天需要吸入空氣達6500升以獲得足夠的氧氣,因此,被污染了的空氣對人體健康有直接的影響。人的一生中有90%以上時間在室內(nèi)度過,可見,室內(nèi)空氣品質(zhì)對人的影響更是至關(guān)重要。
二、室內(nèi)環(huán)境污染背景
當(dāng)今,人類正面臨“煤煙污染”、“光化學(xué)煙霧污染”之后,又出現(xiàn)了“室內(nèi)空氣污染”為主的第三次環(huán)境污染。美國專家檢測發(fā)現(xiàn),在室內(nèi)空氣中存在500多種揮發(fā)性有機物,其中致癌物質(zhì)就有 20多種,致病病毒 200多種。危害較大的主要有:氡、甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等。大量觸目驚心的事實證實,室內(nèi)空氣污染已成為危害人類健康的“隱形殺手”,也成為全世界各國共同關(guān)注的問題。
三、關(guān)于開展室內(nèi)空氣質(zhì)量服務(wù)的幾點設(shè)想
1.著手調(diào)查國內(nèi)家庭和辦公室內(nèi)空氣質(zhì)量的基本情況。
2.了解并著手引進室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測設(shè)備。
3.進行規(guī)模較大的宣傳活動,首先應(yīng)由氣象主管部門與環(huán)保主管部門聯(lián)合建立室內(nèi)空氣質(zhì)量問題的管理機制。
4.對國際環(huán)保部門有關(guān)室內(nèi)空氣質(zhì)量的法規(guī)、技術(shù)標準、室內(nèi)污染測定方法及對測定儀器等問題進行專門的調(diào)查和研究。
四、空氣檢測儀的強力武器——傳感器
檢測技術(shù)是人們認識和改造世界的一種必不可少的重要技術(shù)手段。而傳感器是 科學(xué) 實驗和 工業(yè) 生產(chǎn)等活動中對信息資源的開發(fā)獲取、傳輸與處理的一種重要工具。下面將介紹六種在空氣質(zhì)量檢測方面發(fā)揮重要作用的論文聯(lián)盟WWW.LWLM.COM整理傳感器。
1.金屬氧化物半導(dǎo)體式傳感器。金屬氧化物半導(dǎo)體式傳感器利用被測氣體的吸附作用,改變半導(dǎo)體的電導(dǎo)率,通過電流變化的比較,激發(fā)報警電路。由于半導(dǎo)體式傳感器測量時受環(huán)境影響較大,輸出線形不穩(wěn)定。金屬氧化物半導(dǎo)體式傳感器,因其反應(yīng)十分靈敏,故目前廣泛使用的領(lǐng)域為測量氣體的微漏現(xiàn)象。
2.催化燃燒式傳感器。催化燃燒式傳感器原理是目前最廣泛使用的檢測可燃氣體的原理之一,具有輸出信號線形好、指數(shù)可靠、價格便宜、無與其他非可燃氣體的交叉干擾等特點。催化燃燒式傳感器采用惠斯通電橋原理,感應(yīng)電阻與環(huán)境中的可燃氣體發(fā)生無焰燃燒,是溫度使感應(yīng)電阻的阻值發(fā)生變化,打破電橋平衡,使之輸出穩(wěn)定的電流信號,再經(jīng)過后期電路的放大、穩(wěn)定和處理最終顯示可靠的數(shù)值。
3.定電位電解式傳感器。定電位電解式氣體傳感器的結(jié)構(gòu):在一個塑料制成的筒狀池體內(nèi),安裝工作電極、對電極和參比電極,在電極之間充滿電解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜,在頂部封裝。前置放大器與傳感器電極的連接,在電極之間施加了一定的電位,使傳感器處于工作狀態(tài)。氣體與的電解質(zhì)內(nèi)的工作電極發(fā)生氧化或還原反應(yīng),在對電極發(fā)生還原或氧化反應(yīng),電極的平衡電位發(fā)生變化,變化值與氣體濃度成正比。
4.迦伐尼電池式氧氣傳感器。迦伐尼電池式氧氣傳感器的結(jié)構(gòu):在塑料容器的一面裝有對氧氣透過性良好的、厚10-30μm的聚四氟乙烯透氣膜,在其容器內(nèi)側(cè)緊粘著貴金屬(鉑、黃金、銀等)陰電極,在容器的另一面內(nèi)側(cè)或容器的空余部分形成陽極(用鉛、鎘等離子化傾向大的金屬)。用氫氧化鉀。氧氣在通過電解質(zhì)時在陰陽極發(fā)生氧化還原反應(yīng),使陽極金屬離子化,釋放出 電子 ,電流的大小與氧氣的多少成正比,由于整個反應(yīng)中陽極金屬有消耗,所以傳感器需要定期更換。目前國內(nèi)技術(shù)已日趨成熟,完全可以國產(chǎn)化此類傳感器
5.對未來空氣質(zhì)量的展望 納米、薄膜技術(shù)等新材料研制技術(shù)的成功應(yīng)用為氣體傳感器集成化和智能化提供了很好的前提條件。氣體傳感器將在充分利用微機械與微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)、傳感技術(shù)、故障診斷技術(shù)、智能技術(shù)等多學(xué)科綜合技術(shù)基礎(chǔ)上得到發(fā)展。研制能夠同時監(jiān)測多種氣體的全自動數(shù)字式的智能氣體傳感器將是該領(lǐng)域的重要研究方向。
綜上所述，隨著社會經(jīng)濟的不斷深化改革，科技的迅速發(fā)展，越來越多的先進設(shè)備應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測上，環(huán)境保護工作的任務(wù)日益繁重，自身的健康也同時被眾人所重視，室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測也被各個環(huán)保機構(gòu)重視，那么設(shè)備應(yīng)用的好壞直接影響著室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測工作的發(fā)展，必須明確環(huán)境監(jiān)測設(shè)備的地位，合理的配置相關(guān)資源，建立科學(xué)的系統(tǒng)質(zhì)量管理體系，保障監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確有效，促進環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，為人類創(chuàng)造良好的生存生活環(huán)境。
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