空气质量检测报警器毕业设计论文

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室内空气质量检测与传感器的应用 [摘要]室内空气品质对人的影响至关重要,利用传感器检测空气质量是当今流行的一种方法,本文介绍了传感器在空气质量检测方面的原理应用,分析了当前气体传感器的优点和不足,以及气体传感器的发展趋势和前景。 [关键词]空气质量 气体传感器 室内环境污染 一、空气对于人的重要性 人们每时每刻都离不开氧,并通过吸入空气而获得氧。一个成年人每天需要吸入空气达6500升以获得足够的氧气,因此,被污染了的空气对人体健康有直接的影响。人的一生中有90%以上时间在室内度过,可见,室内空气品质对人的影响更是至关重要。 二、室内环境污染背景 当今,人类正面临“煤烟污染”、“光化学烟雾污染”之后,又出现了“室内空气污染”为主的第三次环境污染。美国专家检测发现,在室内空气中存在500多种挥发性有机物,其中致癌物质就有 20多种,致病病毒 200多种。危害较大的主要有:氡、甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等。大量触目惊心的事实证实,室内空气污染已成为危害人类健康的“隐形杀手”,也成为全世界各国共同关注的问题。据统计,全球近一半的人处于室内空气污染中,室内环境污染已经引起的呼吸道疾病,22%的慢性肺病和15%的气管炎、支气管炎和肺癌。 三、关于开展室内空气质量服务的几点设想 1.着手调查国内家庭和办公室内空气质量的基本情况。 2.了解并着手引进室内空气质量检测设备。 3.进行规模较大的宣传活动,首先应由气象主管部门与环保主管部门联合建立室内空气质量问题的管理机制。 4.对国际环保部门有关室内空气质量的法规、技术标准、室内污染测定方法及对测定仪器等问题进行专门的调查和研究。 四、空气检测仪的强力武器——传感器 检测技术是人们认识和改造世界的一种必不可少的重要技术手段。而传感器是科学实验和工业生产等活动中对信息资源的开发获取、传输与处理的一种重要工具。下面将介绍六种在空气质量检测方面发挥重要作用的传感器。 1.金属氧化物半导体式传感器。金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用,改变半导体的电导率,通过电流变化的比较,激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大,输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器,因其反应十分灵敏,故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。 2.催化燃烧式传感器。催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一,具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理,感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧,是温度使感应电阻的阻值发生变化,打破电桥平衡,使之输出稳定的电流信号,再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。 3.定电位电解式传感器。定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术,在此方面国外技术领先,因此此类传感器大都依赖进口。定电位电解式气体传感器的结构:在一个塑料制成的筒状池体内,安装工作电极、对电极和参比电极,在电极之间充满电解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜,在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接,在电极之间施加了一定的电位,使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应,在对电极发生还原或氧化反应,电极的平衡电位发生变化,变化值与气体浓度成正比。 4.迦伐尼电池式氧气传感器。迦伐尼电池式氧气传感器的结构:在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10-30μm的聚四氟乙烯透气膜,在其容器内侧紧粘着贵金属(铂、黄金、银等)阴电极,在容器的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极(用铅、镉等离子化倾向大的金属)。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应,使阳极金属离子化,释放出电子,电流的大小与氧气的多少成正比,由于整个反应中阳极金属有消耗,所以传感器需要定期更换。目前国内技术已日趋成熟,完全可以国产化此类传感器 5.红外式传感器。红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理,具有抗中毒性好,反应灵敏,对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂,成本高。 光离子化气体传感器。PID由紫外灯光源和离子室等主要部分构成,在离子室有正负电极,形成电场,待测气体在紫外灯的照射下,离子化,生成正负离子,在电极间形成电流,经放大输出信号。PID具有灵敏度高,无中毒问题,安全可靠等优点。 五、气体检测仪器仪表产业发展现状深度分析 近年来,随着中国经济的高速发展,仪器仪表产业也得到了快速发展,自2004年产销首次突破千亿元大关,行业发展进入了快车道,2006年行业总产值突破两千亿元;2007年仪器仪表行业总产值达3078亿元,增长率高达;据仪器仪表行业协会统计,08年上半年仪器仪表行业总产值实现 亿元,同比增长,其中分析仪器、环境监测仪器仪表增长率高达32%。 科学技术的进步为气体检测仪器仪表行业的发展提供了条件,市场和政府政策的推动、人们安全意识的提高、相关法规法律的完善是气体检测行业发展的核心动力,这些推动使气体检测仪器仪表行业处于产业高速增长期。 从技术发展的角度看,根据使用传感器原理的不同,常见的气体检测仪器仪表各自有适用气体及应用领域,新技术新产品正在成为未来气体检测仪器仪表的主流。 六、对未来空气质量检测的展望 随着人们生活水平的不断提高和对环保的日益重视,对各种有毒、有害气体的探测,对大气污染、工业废气的监测以及对食品和居住环境质量的检测都对气体传感器提出了更高的要求。纳米、薄膜技术等新材料研制技术的成功应用为气体传感器集成化和智能化提供了很好的前提条件。气体传感器将在充分利用微机械与微电子技术、计算机技术、信号处理技术、传感技术、故障诊断技术、智能技术等多学科综合技术的基础上得到发展。研制能够同时监测多种气体的全自动数字式的智能气体传感器将是该领域的重要研究方向。 参考文献: [1]陈艾.敏感材料与传感器[M].北京:高等教育出版社. [2]高晓蓉.传感器技术[M].成都:西安交通大学出版社. [3]彭军.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社. [4]王元庆.新型传感器原理及应用[M].北京:机械工业出版社. [5]赵茂泰.智能仪器原理及应用[M].北京:电子工业出版社.

自己删减，不知可否？ 室内空气质量与健康 人的一生中有70-90%的时间是在室内度过，可见室内空气质量对人类健康的影响是多么重要。在人均居住面积没有解决的情况下，当然很难谈到改进室内空气质量。但在人们生活水平和居住条件不断改善的现在，改进室内空气质量提高人们的健康水平就成为必然的了。 室内环境对健康的影响主要分为两大类型：一种称之为不良建筑综合症（Sick Building Syndrome, 简称SBS），另一种称之为建筑相关疾病（Building Related Illness, 简称BRI）。不良建筑综合症（SBS）指的是在建筑物内生活和工作时会出现的症状。主要症状表现为：注意力不集中，抑郁，嗜睡，疲劳，头痛，烦恼气味，易感冒，胸闷，黏膜、皮肤、眼睛刺激等。一旦离开这种环境，症状会自然减轻或消失。建筑相关疾病（BRI）指的是由于建筑选址、设计、选材不当，造成室内空气质量不良引起的疾病，主要有呼吸道感染，心血管疾病，军团病及各种癌症（如肺癌）。离开了引起建筑相关疾病的环境，症状也不会消失。无论是不良建筑综合症，还是建筑相关疾病，都可通过改善居住环境，提高室内空气质量，从而降低这些症状的发生率。 人类对空气污染引起健康危害的认识是有一个过程的。人类最早关注的空气污染物是二氧化硫（SO2），二氧化氮（NO2），一氧化碳（CO），臭氧（O3），和铅（Pb），可把它们统称为‘传统空气污染物’。一般来讲，传统空气污染物种类比较少；除铅以外，不会在人体内累积；主要是引起呼吸系统疾病；除氮氧化物以外，对其引起的健康效应已有相当的了解；一般在摄入几分钟（急性）到数年（慢性）内会出现反应。随着工业的发展和人类的进步，出现了越来越多的空气污染物，可把这些统称为‘非传统空气污染物’。一般来讲，非传统空气污染物种类多，在人体内都有生物累积，可以引起人体内各器官的病变（人们最关心的是癌症），目前关于非传统空气污染物对健康影响的知识了解甚少。世界卫生组织（WHO）把人类的致癌物分为三类：第一类为已经证明了的人类致癌物质，这包括有砷、镍、六价铬、氡、吸烟、苯、苯并(a)芘、氯乙烯、双氯甲烷醚等。第二类为已经证明了的动物致癌物质。这里又把第二类分为两种：一种为2A类 – 已经充分证明为动物的致癌物，如丙烯腈、三氯乙烷、柴油机废气等；另一种为2B类 – 已证明为动物致癌物（但不充分），如乙醛、三氯甲烷、1,2二氯乙烷、短纤维等。第三类为新发现尚未分类的致癌物质，如1,1,2,2四氯乙烯。以上所有这些致癌物质都可能出现在人类生活环境中，引起人类癌症发病率的增加。以我国为例，廿世纪六、七十年代，我国肺癌死亡率不到十万分之十。但到九十年代末，城市地区已增加到十万分之四十。所以室内空气质量问题不能不引起我们的高度重视。 室内空气污染物主要有以下几种形式：一种是悬浮颗粒物。按粒径大小又可分为总悬浮颗粒物、粒径小于10微米的悬浮颗粒物（PM10）和粒径小于 微米的悬浮颗粒物（）。做饭和取暖时的室内燃烧，其它人类活动，都会使室内颗粒物浓度明显增加。许多化学污染物、生物污染物和氡衰变子体等都会附着在悬浮颗粒上，从而被人吸入体内造成危害。据研究PM10的危害大于总悬浮颗粒物，而的危害又大于PM10。可惜现在对的研究还很不够。第二种室内主要空气污染物是品种日益增多的化学物质。这包括上面提到的绝大部分传统空气污染物、非传统空气污染物以及其它人类致癌物质。第三种室内污染是放射性污染。主要是氡及其短寿命衰变子体、地面 g 照射量率等。放射性对健康的影响主要是引起癌症发病率的增加。第四种室内污染是生物污染。主要指细菌、病毒、霉菌、尘螨、花粉、孢子、蟑螂等造成的污染。目前国内对这方面的重视还不够，但WHO已相当重视，正在起草有关的建议书。严重急性呼吸综合症（SARS）即由生物污染引起。除此之外，物理因素造成的污染也不可忽视。主要表现为光、噪音、震动、属于非电离辐射的电磁辐射，超声，次声污染等。 有多种因素造成了室内环境质量不佳。一是建筑地点的选择。建筑地点要选择在通风、向阳、干燥的地方，有利于排水。要远离交通干线。地基土壤没有被污染。土壤中的放射性核素含量要在正常水平。在建筑设计上，要注意到卫生学要求。强调自然通风，要能做到每人每小时有30立方米的新风量。在建筑装修材料的选择上，要选择那些合乎标准的建筑装修材料，避免有害的化学溶剂、粘胶剂向室内释放。改掉不良生活习惯，也是保持室内良好空气质量的重要措施之一，重视值得。 保证良好的室内空气质量，当然要根据污染物的来源，采取适当措施。在所有措施中，加强室内通风，保持一定的新风量是最重要的措施。没有规矩，不能成方圆。在评价室内空气质量标准时，还必须要有室内空气质量标准。我们国家的“室内空气质量标准”已于2002年11月19日发布，并于2003年3月1日起实施。这是我们国家进行室内空气质量评价的依据。标准发布之后，只能在一段时间内起作用。随着对客观规律认识的加深和新的研究成果的出现，还需要不断对现有标准进行修订和补充。在我国的标准中，只对19中污染物给出了标准值，这当然还远远不够。各种污染物，尤其是化学污染物，要根据暴露时间给出不同的标准值。相信在下一步的修订中，必然会注意到这些问题。 影响空气质量的因素 城市空气污染状况取决于两个因素：污染物的排放情况和大气的扩散能力。在污染源相对稳定的情况下，污染物在大气中的扩散、迁移、流动和转化，与当时的气象条件密切相关，风向、风速、逆温层结、降水等气象因子对污染物的扩散起到重要作用。如当有降水出现，或有风的时候，往往有利于空气中污染物的扩散；反之当有雾或风很小时，往往容易出现空气污染加重。因此，开展空气质量预报使我们能够在实时监测空气污染状况的同时，根据未来气象条件的变化，预测未来空气质量状况，自觉减少或降低污染物的排放，从而达到从被动防御到主动预防的目的。 2、 空气质量对人体健康的影响 空气污染指数小于50，说明空气量良好，为一级优。 空气污染指数大于50，小于100，为二级良好。 空气污染指数大于100小于200，表明污染物浓度小于环境空气质量三级标准限值，为特定工业区所要求的空气质量；在这个指数期间，易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状，心脏病和呼吸系统疾病患者应减少体力消耗和户外活动； 3、 吸烟对健康的危害 世界科学界公认，吸烟对健康危害很大，将近四分之一的癌症、大部分呼吸道疾病和心血管疾病与吸烟有密切关系。医学家证明，吸烟者在各种疾病中的死亡率比不吸烟者高，其中，肺癌高倍，支气管炎、肺气肿高倍，喉癌、口腔癌高～倍，胃、十二指肠溃疡高倍，循环系统疾病高倍。 吸烟的烟雾中可以分离出3000多种有害成分，主要有焦油、尼古丁、一氧化碳、一氧化氮、氰化氢和丙烯醛等。 一氧化碳是最有害的成分，在烟雾中的含量为1～5％，它同血红蛋白的结合力比氧大250倍左右，因此能减少血的带氧能力，还能使动脉内壁水肿，形成水泡，妨碍血液运行，为血小板和胆固醇的沉积创造条件，导致动脉粥样硬化。一氧化碳对慢性支气管炎和肺气肿的发生发展有很大影响，冬天易发生的“煤气中毒”也是一氧化碳中毒。空气中含万分之几的一氧化碳就可使人“煤气中毒”而死亡，可见其毒性之大。 尼古丁作用于交感神经节、副交感神经节、肾上腺，造成心率加速、血压升高，诱发心脏病。 吸烟对青少年的危害更为严重，因为青少年正处在生长发育阶段，身体各器官系统还没有成熟，比较娇嫩，所以受毒害更为严重。另外，青少年的大支气管比较直，当烟雾带着烟尘的微粒和有害物质进入呼吸道时，很容易长驱直入，进到各个细支气管和肺泡，使支气管和肺泡受到比较严重的侵害。