一种PID在线厂界TVOC监测装置的制作方法

本实用新型属于环境在线vocs污染测量领域，具体涉及一种pid在线厂界tvoc监测装置。

背景技术：

tvoc是totalvolatileorganiccompounds的缩写，即总挥发性有机物。世界卫生组织(who，1989)对tvoc的定义是：熔点低于室温，沸点范围在50～260℃之间的挥发性有机化合物的总称。环境科学定义，tvoc是指室温下饱和蒸气压超过了133．32pa的有机物，其沸点在50℃至250℃，在常温下可以蒸发的形式存在于空气中。上述两项定义，基本一致。tvoc的危害，主要考虑的是空气中三种有机污染物（多环芳烃、挥发性有机物和醛类化合物）。tvoc不仅对人体健康和生态环境等有直接影响，还可通过参与大气光化学反应生成二次污染物，生成臭氧类蓝色光化学烟雾。臭氧类蓝色光化学烟雾，比pm2.5危害更大，能使植物枯萎，严重刺激人体呼吸器官，对环境和人类造成极大危害。厂界vocs污染在线监测内容，是在污染源周围，测量环境中低剂量vocs，测量不要求明确知道是哪种污染气体，只要求知道vocs总含量,也称tvoc。光电离（pid）传感器原理，采用高能量紫外光（10.6ev紫外光）电离vocs分子，电离的信号由pid中的电极部分检测出来，由电压计算出气体的浓度（ppb或者ppm）。采用泵吸式采样的pid传感器，检测范围1ppb—50ppm。如果被测环境包含的voc气体的特性具有较低浓度，那就选择低量程的传感器。ppb级低量程高精度传感器，通常应用在检漏环境，主要目的是测量这个环境有没有voc有机挥发物，兼测量其他大气参数如气压计、温度计、湿度计和风速计。pid传感器的参数，量程1ppb—50ppm，响应时间小于20秒，分辨率0.001ppm。考虑到在线监测的时间，增加年月日时钟模块为mcu最小系统提供时间信息。触摸屏的键盘给mcu最小系统输入工作指令，同时显示测量结果。mcu最小系统通过无线网络模块把测量结果上传上位机。考虑到tvoc含量还与环境因素有关，因此需要同时测量大气压强、环境风速、温度和湿度。

技术实现要素：

本实用新型的技术方案：一种pid在线厂界tvoc监测装置，该装置包括大气压强仪、风速计、温度计、湿度计、倒u形弯管气路入口、气路系统、pid传感器、年月日时钟模块、网络传输模块、电源模块、触摸屏、倒u形弯管气路出口，mcu最小系统和装置外壳，其特征是，装置外壳是六面立方体防雨通风金属外壳，装置外壳的后面板可以打开关闭，其余面板全部固定，倒u形弯管气路出口、倒u形弯管气路入口和风速计安装在装置外壳的上方，倒u形弯管气路入口距地面1.5米，触摸屏安装在装置外壳前面板预留的窗口，大气压强仪、温度计、湿度计、气路系统、pid传感器、年月日时钟模块、网络传输模块、电源模块和mcu最小系统安装在装置外壳内部；电源模块为各个部件提供电源，所述气路系统包括倒u形弯管气路入口、除尘除水过滤装置、可调浮子流量计、pid传感器气室、气泵和倒u形弯管气路出口，倒u形弯管气路入口一端吸入空气，另一端管道连接除尘除水过滤装置入口，除尘除水过滤装置出口管道连接可调浮子流量计进气口，可调浮子流量计出气口管道连接pid传感器气室入口，pid传感器气室出口管道连接气泵进气口，气泵出气口管道连接倒u形弯管气路出口，倒u形弯管气路出口的另一端排出到大气；装置外壳内部，大气压强仪、风速计、温度计、湿度计、pid传感器、年月日时钟模块、网络传输模块和触摸屏电连接mcu最小系统，年月日时钟模块为mcu最小系统提供时间信息，触摸屏键盘给mcu最小系统输入工作指令，mcu最小系统启动气泵和pid传感器，开始测量，触摸屏实时显示年月日时间、tvoc含量、气压、风速、温度和湿度信息，并且按设定时间更新数据；mcu最小系统通过网络传输模块，把上述信息传给环境监测上位机。

本实用新型一种pid在线厂界tvoc监测装置的工作原理简述：六面立方体的pid在线厂界tvoc监测装置安装预埋底座上，电源从预埋底座的线管接入。打开六面立方体的pid在线厂界tvoc监测装置前面板上的电源开关，面板的触摸屏上的开始按钮点亮，点开始按钮后，mcu最小系统自检，触摸屏显示实时显示年月日时间和欢迎使用信息；装置内部气泵启动，倒u形弯管气路入口一端吸入环境空气，即样气；输送给除尘除水过滤装置，样气经除尘除水过滤装置过滤后，输送到可调浮子流量计；由于可调浮子流量计的样气流量是设置好的，气泵稳定工作在这样的流量下；样气输送到pid气室；经pid气室出来，样气变成废气，废气输送到倒u形弯管气路出口，由倒u形弯管气路的出口排出；pid内部紫外灯开启，voc分子被激发成离子，pid内部电极测量出单位时间内的全部voc分子的离子数，送入mcu最小系统；mcu最小系统还原出环境空气中tvoc含量，在触摸屏上显示。定期对pid传感器校准：在倒u形弯管气路入口接上零气管，打开零气瓶，一分钟左右，tvoc含量示值归零，同时显示气压、风速、温度和湿度信息，校准结束；关闭零气瓶，拔下倒u形弯管气路入口的零气管；该装置校准正常。测量开始，pid在线厂界tvoc监测装置的触摸屏显示年月日时间，显示当地的tvoc含量、气压、风速、温度和湿度信息，mcu最小系统通过网络传输模块，把上述信息传给环境监测上位机。需要关闭pid传感器的在线厂界tvoc监测装置，点触摸屏的开始按钮，触摸屏出现关闭对话框，点关闭，mcu最小系统执行关闭程序，mcu最小系统向上位机发出自身关闭信号，依次关闭气泵和触摸屏。测量实践，一般，农村地区的tvoc含量，仅0.1ppm不到；城市地区，远离街道小巷的tvoc含量也不大于1ppm，但是在汽车很多的街道，tvoc含量大于1ppm，可见汽车尾气的污染真是大。

本实用新型的有益之处是，采用pid传感器的在线厂界tvoc监测装置，结果简单，价格低廉，工作可靠，几乎不用维护。pid传感器测量灵敏度高，响应时间快，反应灵敏，性能稳定可靠。缺点是，pid传感器内部紫外灯，两年需要更换一次；还有，用pid传感器做的voc检测仪，不知道目标环境有哪些种类voc气体。

附图说明

图1一种pid在线厂界tvoc监测装置的部件连接方块图。

图2一种pid在线厂界tvoc监测装置的外形示意图。

图中：1、大气压强仪，2、风速计，3、温度计，4、湿度计，5、倒u形弯管气路入口，6、气路系统,6.1、除尘除水过滤装置，6.2、可调浮子流量计，6.3、气泵，7、倒u形弯管气路出口，8、年月日时钟模块，9、网络传输模块，10、触摸屏，11、pid传感器,12、mcu最小系统，13、电源模块，14、装置外壳。

具体实施方式

以山西鑫华翔有限公司生产的xhx-tvocpid在线厂界tvoc监测器为实施例说明如下：首先是选用传感器。选用pid~ah21voc，即pid传感器检测,电离电势为10.6ev的，异丁烯系数为1,异丁烯量程50ppm或100ppm。装置选用，pid~ah2voc的线性量程是1ppb~50ppm，pid~ah2voc的技术特点包括：1.分辨率可以做到0.01ppm以内；2.重复性非常好，能够做到1ppm以内；pid~ah2voc的重复性是1ppm。3.精度也非常好，能够做到±1ppm的绝对误差。大气压强仪、温度计、湿度计和风速计，采用现卖的数字输出型，直接与mcu最小系统连接。大气气压传感器，采用sm1882b传感器，直接连接mcu最小系统；风速计采用znfsy-1铝合金脉冲风速仪；温湿度计，采用wst/dtm491数字高精度耐腐蚀风管道式温湿度传感器；除水过滤器，管道型真空过滤器zfc100-04b/06b或负压过滤器zfc200-06b/08b。mcu最小系统，由时钟芯片（ds1302）提供年、月、日、小时、分、秒时钟信号，按照时钟顺序依次显示大气压强仪、温度计、湿度计和风速计信息。

用pid传感器做的tvoc检测仪，最大的缺陷是，不知道目标环境有哪些种类voc气体。纠正或补救的方法是，知道校正系数cf。pid~ah2voc的校准的标准，是用异丁烯浓度，其cf=1。101ppm的异丁烯，测量显示101ppm；但是同样101ppm的氨气,反应出来的就不是101ppm了,而是图上的11.86ppm，cf=8.6；校正系数(cf，也称为响应系数)是使用pid时需特别注意的一个参数。它代表了用pid测量特定气体的灵敏度。它用在当以一种气体校正pid后，通过cf直接得到另一种气体的浓度，从而减少了准备很多种标气的麻烦。1.cf代表了测量的灵敏度。cf值越低，该种气体的灵敏度就越高。甲苯的cf值是0.5，氨的cf值是9.7，可见pid对甲苯的检测灵敏度约为cf为9.7的氨的19倍(9.7/0.5=19.4)。2.如何使用校正系数cf：(1)当物质的暴露极限<10-5且cf<1.0时，pid是十分灵敏的用于个人安全的测量工具。(2)如果物质的暴露极限>10-5且cf<10时，pid是十分灵敏的用于个人安全的测量工具。(3)如果物质的cf>10，则只有当它有很高的暴露极限值时，pid才仍然可以作为合适的大面积的测漏检测工具。有些pid制造厂家将cf表印刷成页而有些直接将信息存入pid的微处理器中。如v×500pid的微处理器中就存储和应用了超过100组的修正系数。有了cf系数，如果知道环境中，只有单一的某种voc气体成分，cf系数*显示值，就是该气体实际的浓度ppm。如果现场是多种气体的混合体，pid的微处理器显示的是添加cf系数的和值。知道cf系数后，可以用多种气体校准。

本实用新型的有益之处是，采用pid传感器的在线厂界tvoc监测装置，结果简单，价格低廉，工作可靠，几乎不用维护。pid传感器测量灵敏度高，响应时间快，反应灵敏，性能稳定可靠。缺点是，pid传感器内部紫外灯，两年需要更换一次；还有，用pid传感器做的voc检测仪，不知道目标环境有哪些种类voc气体。