CN104459057A - 一种复合污染气体在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合污染气体在线监测装置，包括微处理器及均与微处理器通讯连接的信号检测模块、显示屏、通讯模块、存储器和按键开关；信号检测模块包括依次通讯相连的传感器组件、信号调理电路模块、模数转换器和优化处理单元，模数转换器还电气连接有温度检测电路模块；传感器组件包括温度补偿模块、多个气体成分传感器和气体浓度传感器；气体成分传感器和气体浓度传感器的信号输入端均与温度补偿模块的信号输出端相连，而气体成分传感器和气体浓度传感器的信号输出端均与滤波电路的信号输入端通讯连接；优化处理单元与微处理器通讯连接。本发明提供的复合污染气体在线监测装置的输出值不会随环境温度变化而波动。

Description

一种复合污染气体在线监测装置

技术领域

本发明涉及一种气体监测装置，尤其涉及一种复合污染气体在线监测装置。

背景技术

随着我国经济的快速发展，大气污染排放问题凸显，大气污染呈现多种污染物同时作用的复合性污染，且污染范围扩大，特别是大城市群地区出现明显的区域性污染特征，对人体健康、生态***和气候变化构成严重威胁和影响，已成为制约我国经济可持续发展的重要瓶颈因素。因而，在现代工业流程中，复合污染气体组分监控及浓度监控成为必不可少的环节。

而目前市面上的多组分污染气体监测装置在实际工作时对温度比较敏感，当外界温度变化时，传感器输出的微弱电信号会发生变化，该微弱电信号经过运放放大处理，并通过AD转换测得的ADC值随之发生变化，从而引起对应输出气体浓度值变化。当温度产生变化时，传感器输出信号会随着温度的变化产生0.2%/oC的变化，即当环境温度从0-50oC时，传感器的输出信号将产生10%的变化，这就会导致现有的多组分污染气体监测装置在不同温度环境下工作时其输出不稳定，所得到的测量值也就不准确。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中多组分污染气体监测装置具有在环境温度发生变化时其输出不稳定的上述缺陷，提供一种输出值不会随环境温度变化而波动的复合污染气体在线监测装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种复合污染气体在线监测装置，包括微处理器及均与微处理器通讯连接的信号检测模块、显示屏、通讯模块、存储器和按键开关，且通讯模块连接有集控中心；

信号检测模块包括依次通讯相连的传感器组件、信号调理电路模块、模数转换器和优化处理单元，模数转换器还电气连接有温度检测电路模块；

传感器组件包括温度补偿模块、多个气体成分传感器和多个气体浓度传感器，信号调理电路模块包括依次电气相连的滤波电路、去噪电路和放大电路；

气体成分传感器和气体浓度传感器的信号输入端均与温度补偿模块的信号输出端相连，而气体成分传感器和气体浓度传感器的信号输出端均与滤波电路的信号输入端通讯连接；

优化处理单元与微处理器通讯连接。

在本发明所述复合污染气体在线监测装置中，上述信号检测模块包括依次通讯相连的传感器组件、信号调理电路模块、模数转换器和优化处理单元。其中，传感器组件包括温度补偿模块、多个气体成分传感器和多个气体浓度传感器，该温度补偿模块的信号输出端与气体成分传感器和气体浓度传感器的信号输入端相连，不仅能调节各气体成分传感器和气体浓度传感器的灵敏度，而且还能实时检测环境温度变化，使得其输出信号与实际一致，保证了所述复合污染气体在线监测装置的输出值在环境温度发生变化时保持稳定。

上述模数转换器还电气连接有温度检测电路模块，该温度检测电路模块用以实时检测外界环境中的温度变化，以修正模数转换器对数据的处理，从而进一步保证所述复合污染气体在线监测装置的输出值不会随环境温度的变化而波动。

在本发明所述复合污染气体在线监测装置中，信号调理电路模块包括依次电气相连的滤波电路、去噪电路和放大电路，以保证其输出信号具有比较高的质量，更便于模数转换器对数据进行处理。

上述优化处理单元的信号输入端和信号输出端分别与上述模数转换器和微处理器通讯连接，该优化处理单元主要用于信号的选择、优化、归一化和标准化处理。

上述通讯模块在微处理器的控制下将所述复合污染气体在线监测装置的监测结果发送给集控中心，上述显示屏用以显示监测结果。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，还包括时钟电路模块，且时钟电路模块与微处理器通讯连接。该时钟电路模块给微处理器提供时间信息，并将该时间信息存储到存储器中，这样的设计一方面可避免监测数据混乱，另一方面还使得所述复合污染气体在线监测装置利用时钟电路模块提供的时间信息和监测数据输出监测结果随时间的变化曲线。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，还包括数据共享模块，且数据共享模块与微处理器通讯连接。数据共享模块的设置方便了共享数据的输入、输出，方便了所述复合污染气体在线监测装置的使用。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，信号检测模块还包括前处理结构，而前处理结构包括相互连接的气体富集瓶和缓冲罐，而缓冲罐与传感器组件连通。气体富集瓶的设置，使得所述复合污染气体在线监测装置的监测下限大大低于了传感器组件本身的监测下限，大大提高了所述复合污染气体在线监测装置的测量精度。另外，还可以在缓冲罐与传感器组件之间设置流量计或加热结构，流量计的设置方便了对输出气体的流量进行统计，而加热结构的设置使得气体在进入传感器组件之前保持恒温，从而降低了温度对气体的影响。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，信号检测模块还包括防开路处理电路模块，且防开路处理电路模块与传感器组件连接。该防开路处理电路模块主要用于尽快稳定开机的时间，并且能防止电极极化。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，信号检测模块还包括偏差电压控制电路模块，且偏差电压控制电路模块与传感器组件连接。该偏差电压控制电路模块可为传感器组件提供一个稳定的偏压，使得传感器组件可以稳定地工作。

在本发明所述技术方案中，在上述多个气体成分传感器和多个气体浓度传感器与信号调理电路模块之间设有第一光电隔离电路模块，在上述优化处理单元与微处理器之间设有第二光电隔离电路模块，第一光电隔离电路模块和第二光电隔离电路模块的设置大大提高了所述复合污染气体在线监测装置的抗干扰能力，使得所述复合污染气体在线监测装置在复杂的电磁环境下能保持比较好的测量精度。

另外，在本发明所述技术方案中，凡未作特别说明的，均可通过采用本领域中的常规手段来实现本技术方案。

因此，本发明的有益效果是提供了一种复合污染气体在线监测装置，该在线监测装置的输出值不会随环境温度变化而波动。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明复合污染气体在线监测装置的原理框图；

图2是信号检测模块的原理框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明较佳实施例中，如图1所示，包括微处理器及均与该微处理器通讯连接的信号检测模块、显示屏、通讯模块、时钟电路模块、存储器、按键开关和数据共享模块，且该通讯模块连接有集控中心。

如图2所示，上述信号检测模块包括依次通讯相连的传感器组件、信号调理电路模块、模数转换器和优化处理单元，该模数转换器还电气连接有温度检测电路模块；其中，该传感器组件包括温度补偿模块、多个气体成分传感器和多个气体浓度传感器，该信号调理电路模块包括依次电气相连的滤波电路、去噪电路和放大电路；多个气体成分传感器和气体浓度传感器的信号输入端均与上述温度补偿模块的信号输出端相连，而多个气体成分传感器和气体浓度传感器的信号输出端均与上述滤波电路的信号输入端通讯连接；上述优化处理单元与上述微处理器通讯连接。

又如图2所示，上述信号检测模块还包括前处理结构、防开路处理电路模块、偏差电压控制电路模块、第一光电隔离电路模块和第二光电隔离电路模块。其中，该前处理结构包括相互连接的气体富集瓶、缓冲罐、流量计和加热结构，而该加热结构与上述传感器组件连通；该防开路处理电路模块和偏差电压控制电路模块均与上述传感器组件连接；该第一光电隔离电路模块设置在多个气体成分传感器和多个气体浓度传感器与信号调理电路模块之间，该第二光电隔离电路模块设置在上述优化处理单元与微处理器之间。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种复合污染气体在线监测装置，其特征在于，包括微处理器及均与所述微处理器通讯连接的信号检测模块、显示屏、通讯模块、存储器和按键开关，且所述通讯模块连接有集控中心；

所述信号检测模块包括依次通讯相连的传感器组件、信号调理电路模块、模数转换器和优化处理单元，所述模数转换器还电气连接有温度检测电路模块；

所述传感器组件包括温度补偿模块、多个气体成分传感器和多个气体浓度传感器，所述信号调理电路模块包括依次电气相连的滤波电路、去噪电路和放大电路；

所述气体成分传感器和气体浓度传感器的信号输入端均与所述温度补偿模块的信号输出端相连，而所述气体成分传感器和气体浓度传感器的信号输出端均与所述滤波电路的信号输入端通讯连接；

所述优化处理单元与所述微处理器通讯连接。

2.根据权利要求1所述的复合污染气体在线监测装置，其特征在于，还包括时钟电路模块，且所述时钟电路模块与所述微处理器通讯连接。

3.根据权利要求1所述的复合污染气体在线监测装置，其特征在于，还包括数据共享模块，且所述数据共享模块与所述微处理器通讯连接。

4.根据权利要求1所述的复合污染气体在线监测装置，其特征在于，所述信号检测模块还包括前处理结构，而所述前处理结构包括相互连接的气体富集瓶和缓冲罐，而所述缓冲罐与所述传感器组件连通。

5.根据权利要求1或4所述的复合污染气体在线监测装置，其特征在于，所述信号检测模块还包括防开路处理电路模块，且所述防开路处理电路模块与所述传感器组件连接。

6.根据权利要求1或4所述的复合污染气体在线监测装置，其特征在于，所述信号检测模块还包括偏差电压控制电路模块，且所述偏差电压控制电路模块与所述传感器组件连接。