专利名称：基于无线数据传输技术的自校准熏蒸气体浓度检测设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种熏蒸气体浓度检测设备，尤其是能够完成环境温度湿度(温湿度)自校准和检测结果数据无线传输的检测设备。
背景技术：
目前，常用的熏蒸气体浓度检测设备由气体浓度传感器接口模块、处理器和存储模块、电源控制模块、输入输出模块、数据通信模块和气体管道控制模块组成。在进行熏蒸气体浓度检测时，电源控制模块为整套设备正常工作提供电能，通过输入模块控制气体管道控制模块将环境气体吸入检测设备内的气体浓度传感器接口模块，传感器把气体浓度信息转换成电信号，经过调理，交由处理器和存储模块处理，最终将熏蒸气体浓度信息显示在输出模块上完成熏蒸气体浓度值的检测任务，同时把数据结果保存在存储模块，便于其他设备通过串口或者USB 口进一步处理。为了适应在较宽气体浓度变化范围的检测需求，一般熏蒸气体浓度检测设备的核心元器件常采用热导池检测器，可是热导丝电阻值不仅会随熏蒸气体浓度变化而改变，同时也与气流管路中气体温湿度有关。在工业应用中，由于很难精确控制熏蒸气体浓度检测现场环境温湿度变化对熏蒸气体浓度检测值的影响，容易造成错误判断。与此同时，在利用手持式设备的巡检过程中，由于无法把现场实时浓度数据发送到管理中心，出现异常时常导致监控不力，不能及时有效地做出反馈处理。
发明内容
为了校正现有熏蒸气体浓度检测设备使用过程中温湿度变化对检测结果的影响，本发明提供了 一套基于无线数据传输技术的自校正熏蒸气体浓度检测设备。为了避免温湿度极端情况对设备正常工作的影响，同时提高数学模型的检测精度，首先在气流进风管道上加入可更换干燥剂模块，借助微机电系统加工工艺下热导池探测器的高度集成优势，弓丨入高精度温湿度传感器，通过建立输入参数温度、湿度和熏蒸气体浓度三者与接口电路上输出电压值的数学模型，在熏蒸气体浓度记录及显示时，借助数学模型插值反推，可消除环境中温度和湿度两个参量在熏蒸气体浓度检测过程中对输出电压值的影响，实现该设备对于熏蒸气体实际浓度值的精确测量。该自校准熏蒸气体浓度检测设备在传统串口或USB通信模块基础上，引入无线数据传输模块，既满足了手持式设备与监控中心实时通讯需求，同时也有效地解决了固定式设备在某些应用下布线难的问题，降低了现场设计临时变化的改造成本，提高了高精度检测设备的再利用率，进而扩大了基于无线数据传输技术的自校准熏蒸气体浓度检测设备的实际应用范围。本发明技术方案如下:熏蒸气体浓度检测设备包括电源控制模块、处理器和存储模块、输入输出模块、气体管道控制模块、气体浓度传感器接口模块和数据有线通信模块组成，其特征是:该发明熏蒸气体浓度检测设备还增加了干燥剂模块、环境温湿度检测模块。熏蒸气体浓度检测设备中还包括数据无线通信模块。
上述干燥剂模块设置在气流进风管道内，且所述干燥剂模块为可更换的。上述温湿度传感器为一线制高精度数字传感器。上述数据无线通信模块为无线数据传输ZigBee通讯模块。上述无线数据传输ZigBee通讯模块具体为ZM2410。本发明的有益效果是，能够减小环境温湿度对熏蒸气体浓度检测结果的影响，提高了检测结果的精准度，基于ZigBee无线数据传输技术，满足了复杂现场情况下，熏蒸气体浓度检测设备与监控中心的数据传输要求。
图1是本发明的工作流程图。图2是本发明的核心传感器件原理图。图3是本发明的无线传输器件原理图。
具体实施例方式如图1所示，本发明一共包括8个模块，分别是:①电源控制模块、②处理器和存储模块、③输入输出模块、④气流管道控制模块、⑤干燥剂模块、⑥气体浓度传感器接口模块、⑦环境温湿度检测模块及⑧数据无线通信模块。
具体实施例方式图1是本发明的工作流程图所示，准备进行熏蒸气体浓度检测任务时，先需启动
①电源控制模块给设备内所有模块上电，并让检测设备预热10分钟以保证测量结果的稳定性。②处理器和存储模块将设备状态通过③输入输出模块的屏幕显示出来，在设备强制预热时间结束后，设备使用者可通过③输入输出模块的输入键盘启动检测任务。检测任务启动后，②处理器和存储模块发送指令控制④气流管道控制模块中的隔膜气泵开始工作，使得设备外气体进入④气流管道控制模块的气流管路，实现设备内外熏蒸气体循环过程。首先，进入设备内的熏蒸气体会经过可更换⑤干燥剂模块进入密闭检测空间，在该密闭检测空间内熏蒸气体浓度、温度和湿度三个参量可被视为是均一的，空间内包含⑥气体浓度传感器接口模块和⑦环境温湿度检测模块，两者的测量结果通过引脚接入
②处理器和存储模块的微处理器芯片，微处理器芯片利用从⑥气体浓度传感器接口模块输出的电压模拟信号和从⑦环境温湿度检测模块得到的温湿度数字信号，根据已建立的数学模型完成反推运算，得到待检测空间内熏蒸气体的真实浓度值，将计算后结果暂存于②处理和存储模块的存储空间，并显示于③输入输出模块的屏幕上，使用者可根据显示数据结果确认保存数据，也可根据操作流程将熏蒸气体浓度数据通过⑧数据无线通信模块传回远距离外的数据管理中心。图2是本发明的核心传感器件原理图，基于无线数据传输技术的自校准熏蒸气体浓度检测模块在双电源+Vdd和-Vdd供电下,气体浓度传感器选用基于微机电系统技术的热导池检测器tcs208f，与仪用放大器AD8639连接，工作于传感器使用说明推荐的内外温度差恒定应用电路下，输出电压值随熏蒸气体的浓度值、温度和湿度改变而变化，该电压模拟信号Vwc经过调理电路的滤波和放大处理后被送给处理器和存储模块中的模数转换芯片转换成数字信号，连同AM2302温湿度集成传感器获取的温湿度数字信号，被微处理器芯片接收，根据已建立的数学模型完成反推运算，得到待测熏蒸气体的真实浓度值。硬件芯片选型说明，本发明中选用的热导池检测器Tcs208f基于微机电系统技术，具有功耗低、精度高、漂移小、响应快、体积小的优点，使得本发明仅仅用最小外围电路便可获取精准的电压模拟信号Vwc。选用的AM2302温湿度集成传感器，将温度传感器和湿度传感器通过模块化封装，具有功耗低、精度高、体积小、体积小的优点，校正了元器件自身受温湿度改变的影响，无需再引入任何外围电路就能够获得高精度温湿度测量信号Vws_data,通过一线制传输接口，节约了传感器端对处理器的硬件占用。气体浓度传感器接口模块中选择的这两款核心传感器，保障了本使用新型设备的低功耗和小型化。图3是本发明的无线传输器件原理图，在数据无线传输模块中，ZigBee无线数据收发芯片ZM2410的串行数据输入输出端与微处理器芯片的串行数据输出输入端连接。将数据无线传输代码嵌入微处理器芯片，为了减小功耗，可根据现场检测的标准化处理流程要求判断是否执行熏蒸气体浓度数据从ZigBee节点向ZigBee基站的传送，如有需要或出现异常，再将结果上载至数据管理中心，交由监控中心分析处理并执行相应操作，最终完成熏蒸气体浓度检测和记录任务。本发明还可有其他多种实例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种熏蒸气体浓度检测设备，包括常用的电源控制模块、处理器和存储模块、输入输出模块、气体管道控制模块、气体浓度传感器接口模块和数据有线通信模块组成，其特征是:该发明还增加了干燥剂模块、环境温湿度检测模块。
2.根据权利要求1所述的熏蒸气体浓度检测设备，该设备还包括数据无线通信模块。
3.根据权利要求2所述的熏蒸气体浓度检测设备，所述数据无线通信模块为无线数据传输ZigBee通信模块。
4.根据权利要求3所述的熏蒸气体浓度检测设备，所述无线数据传输ZigBee通信模块具体为ZM2410。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的熏蒸气体浓度检测设备，所述干燥剂模块设置在气流进风管道内，且所述干燥剂模块为可更换的。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的熏蒸气体浓度检测设备，所述温湿度传感器为一线制高精度数字传感器。
全文摘要
一种基于无线数据传输技术的自校准熏蒸气体浓度检测设备。由电源控制模块、处理器和存储模块、输入输出模块、气体管道控制模块、干燥剂模块、气体浓度传感器接口模块、环境温湿度检测模块和数据无线通信模块组成，其特征是避免湿度极端情况对设备正常工作的影响，实现了熏蒸气体浓度数据的自校准功能，并增加了ZigBee无线数据传输模块以满足实时数据监控需求。
文档编号G01N25/18GK103105411SQ20131003059
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月28日 优先权日2013年1月28日
发明者龚绍润, 王跃进, 邹兵 申请人:中国检验检疫科学研究院