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据世界卫生组织(WHO)统计,现代社会中,人的一生有80%的时间是在室内度过的,并且有80%的人类疾病是与室内污染有关的。所以室内空气质量对人们生活和工作的影响越来越举足轻重。随着人们生活水平的提高,各种装修家具电器的引入,导致室内空气污染也越来越严重,长期在室内工作、生活、学习,会出现头痛、咳嗽、倦怠、皮肤干燥等综合症状,这种病理反应被称为“建筑病”或“办公室综合症”。目前的室内空气污染已经成为继煤烟污染和光化学污染之后的全球第三大空气污染问题。
本文介绍了影响室内空气质量的主要影响因素——温度、湿度、一氧化碳、二氧化碳以及总挥发性有机物等。分析它们形成的原因、主要危害和主要的来源;讨论了这些检测对象的检测方法以及它们的优缺点;根据各种检测方法的比较,结合室内空气质量监测仪的要求和实际应用确定了本文所采用的检测方法和实现方案;根据检测仪器的实现过程,介绍了室内空气质量检测仪的硬件结构图、硬件电路图、软件流程图以及相关传感器和芯片的原理和应用方法。
室内空气质量检测仪对温度的检测采用数显式温度计法。采用LM35传感器检测室内温度,LM35是PN结原理的温度传感器,内部有校准电路,功耗很低,工作稳定可靠。可以满足室内空气中温度的在线检测。
室内空气中的湿度采用电容式数字湿度计法。电容式数字湿度计法以其响应速度快、体积小、线性度好、较稳定、应用方便且价格低廉等特性而在湿度检测领域受到广泛应用。室内空气质量检测仪湿度传感器为HIH3610。该传感器具有仪表级测量性能、低成本、低功耗,适合在线检测仪器的使用。
一氧化碳是一种有毒气体,它是煤气的主要成分。室内空气质量检测仪采用的是电化学传感器检测室内的一氧化碳浓度。空气中一氧化碳通过电化学池时,在多孔聚四氟乙烯粘结的铂催化气体扩散电极上,在控制电位下氧化成二氧化碳,放出电子,阴阳极之间的电流,与一氧化碳浓度成定量关系。
二氧化碳一直都是室内空气质量检测的重要内容,室内空气质量检测仪采用的是非色散红外法检测室内空气中的二氧化碳浓度,二氧化碳传感器采用的PYM122,它是一款基于非色散红外吸收原理的低耗能的数字式传感器,具有自我监测和诊断功能,使用方便。
总挥发性有机物(TVOC)是指室内空气中挥发性有机化合物总的质量浓度。TVOC的最大特点是便于化学检测。室内空气质量检测仪使用光离子化探测器(PID)检测室内空气中的就TVOC浓度,PID传感器是美国Baseline公司的“pi-TECH”插座式光电离传感器。该传感器在低量程范围内有线性输出,且具有输出标准信号、工作稳定、功耗低、应用方便的特点。通过传感器采集的信号经过调理电路之后,放大为适合处理器处理的信号,除二氧化碳传感器外的其他传感器采集的都是模拟信号,这些模拟信号经过模拟开关的选择后进入串行A/D转换器CS5529转换为数字信号,然后进入微处理器W78E58中进行相关处理,根据采集信号的大小,显示检测对象的浓度值并判断浓度值是否超出人们的忍受极限。如果超出则发出报警。
本文介绍了软件设计的流程图和部分程序模块。室内空气质量检测仪软件设计包括仪器的自检程序、校准程序、AD转换程序、数据存储程序等几部分。通过初步试验,室内空气质量检测仪能够长期的稳定工作。