甲醛检测仪设计.doc

摘要:本文设计了一款便携式的甲醛检测仪,以C8051F021单片机为核心,用Dartsensors甲醛传感器作为高精度的微弱信号检测的传感器,利用AD8571精密运算放大器进行信号处理,实现甲醛检测仪的高精度检测,同时仪器低功耗、智能化及便携式的特点十分实用于室内空气中甲醛气体含量的检测。关键词:甲醛检测仪;低功耗;便携式甲醛是一种无色、有刺激性气味的气体。其危害性众所周知,其毒性较高、在常温下极易挥发、长期接触甲醛的人会引起慢性呼吸道疾病、基因突变等问题。近年来,随着甲醛大量地被应用在室内装修,其在空气中的含量越来越引起人们的高度关注。本文针对普通用户使用简单方便等特点,以C8051F系列单片机为核心,设计一款便携式、低功耗的甲醛检测仪,使其具有便于携带、使用方便、智能化等特点。一、系统的总体设计检测甲醛的方法有很多,大致分为:分光光度法、色谱法、电化学检测法和传感器法【1】等。对于便携式甲醛检测仪的设计,利用传感器进行甲醛的检测与传统的利用化学试剂进行检测,效率更高。其中,电化学传感器的结构相对简单,检测性能稳定,能够满足检测室内甲醛气体的要求,所以在本设计中,采用电化学甲醛传感器对室内的甲醛气体浓度进行检测。系统的总体设计图如1-1所示:本设计通过甲醛传感器、信号处理单元、单片机、人机交互等模块组成。主要实现以下功能:、快速地检测当前室内空气的甲醛含量;;,如超出标准,要予以提示和警告;;。二、系统的硬件设计便携式甲醛检测仪的硬件部分主要由:甲醛传感器、放大和滤波、单片机、液晶显示和按键等部分组成。硬件结构图如2-1所示。。传感器的示意图如图2-2所示。如图所示,传感器的表面有一层通透膜,,通透膜和圆孔的结合是为了空气中气体的进入,同时又有效的阻挡了灰尘等杂质进入传感器以致影响传感器的测量精度或减少传感器的使用寿命。这种传感器属于电化学传感器,具有两个电极:正电极和负电极。其工作原理为:正电极和负电极组成一电极对,浸在电解液中。当传感器工作时,空气中的甲醛气体分子通过圆孔进入到传感器中,具有催化性能的正电极发生氧化反应,同时负电极发生还原反应。由此产生的电流信号由正电极输出,且电流的大小与空气中的甲醛含量成正比。这样就形成了由空气中的气体浓度转变为了甲醛传感器输出的电流信号。这种传感器的检测精度很好,输出信号为250-300nA/ppm,使用寿命为5年。可检测出国家标准甲醛含量内的微弱信号,并且传感器随时间的变化的漂移量极小,因此在设计时不用进行补偿。在常温20℃下传感器的活性最好。使用此传感器时要特别注意,当传感器不工作时,要将传感器的正负两极短路,在保证传感器的使用寿命的同时消耗两极间积累的电荷,使其在正常工作时不会因为未将两极短路将此电荷释放2天以致影响检测的效率。在传感器工作时,要去掉其短路线,保证其正常工作。,室内的甲醛含量极低,所以甲醛传感器所检测出的电流信号十分微弱。所以对于微弱信号的放大,有相当高的要求。本设计中,将传感器