室內(nèi)空氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)及傳感器的應(yīng)用
摘 要： 本文介紹了傳感器在空氣質(zhì)量檢測(cè)方面的原理應(yīng)用,分析了當(dāng)前氣體傳感器的優(yōu)點(diǎn)和不足,以及氣體傳感器的 發(fā)展 趨勢(shì)和前景。
關(guān)鍵詞：室內(nèi)空氣;質(zhì)量檢測(cè)
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類對(duì)生活的物質(zhì)需求幾乎達(dá)到了頂峰，尤其是工業(yè)的發(fā)展，中國(guó)的主要能源供應(yīng)資源仍然是煤，中國(guó)是世界煤消費(fèi)最大國(guó)，同時(shí)還是世界原油消費(fèi)第二大國(guó)。我國(guó)目前的空氣污染相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家五六十年代污染最嚴(yán)重時(shí)的水平。大氣污染以煤煙性污染為主，主要污染物為煙塵和氧化硫，其中工業(yè)二氧化硫排放量約占70%。全國(guó)600多個(gè)城市中，大氣環(huán)境質(zhì)量符合國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的城市不到1%;全國(guó)大、中城市的總懸浮微粒和降塵基本都超過國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，給中國(guó)人民的健康帶來破壞性影響。
同時(shí)中國(guó)城鎮(zhèn)供水面臨很多的問題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在660個(gè)大中型城市中，約有400個(gè)已存的各種各樣的水問題;有1/4已達(dá)到警界標(biāo)準(zhǔn)。地下水資源已被漸漸污染，還有20%的水資源已無法再生為清潔水。而這所有的水問題都與企業(yè)生產(chǎn)過程中的排污有著密不可分的關(guān)系。
那么在這樣的環(huán)境條件下，我們居住的空間空氣環(huán)境怎樣才能良好改善，怎樣預(yù)防污染呢?以下是本文論述的室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)與傳感器的應(yīng)用技術(shù)。
一、空氣對(duì)于人的重要性
人們每時(shí)每刻都離不開氧,并通過吸入空氣而獲得氧。一個(gè)成年人每天需要吸入空氣達(dá)6500升以獲得足夠的氧氣,因此,被污染了的空氣對(duì)人體健康有直接的影響。人的一生中有90%以上時(shí)間在室內(nèi)度過,可見,室內(nèi)空氣品質(zhì)對(duì)人的影響更是至關(guān)重要。
二、室內(nèi)環(huán)境污染背景
當(dāng)今,人類正面臨“煤煙污染”、“光化學(xué)煙霧污染”之后,又出現(xiàn)了“室內(nèi)空氣污染”為主的第三次環(huán)境污染。美國(guó)專家檢測(cè)發(fā)現(xiàn),在室內(nèi)空氣中存在500多種揮發(fā)性有機(jī)物,其中致癌物質(zhì)就有 20多種,致病病毒 200多種。危害較大的主要有:氡、甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等。大量觸目驚心的事實(shí)證實(shí),室內(nèi)空氣污染已成為危害人類健康的“隱形殺手”,也成為全世界各國(guó)共同關(guān)注的問題。
三、關(guān)于開展室內(nèi)空氣質(zhì)量服務(wù)的幾點(diǎn)設(shè)想
1.著手調(diào)查國(guó)內(nèi)家庭和辦公室內(nèi)空氣質(zhì)量的基本情況。
2.了解并著手引進(jìn)室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備。
3.進(jìn)行規(guī)模較大的宣傳活動(dòng),首先應(yīng)由氣象主管部門與環(huán)保主管部門聯(lián)合建立室內(nèi)空氣質(zhì)量問題的管理機(jī)制。
4.對(duì)國(guó)際環(huán)保部門有關(guān)室內(nèi)空氣質(zhì)量的法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、室內(nèi)污染測(cè)定方法及對(duì)測(cè)定儀器等問題進(jìn)行專門的調(diào)查和研究。
四、空氣檢測(cè)儀的強(qiáng)力武器——傳感器
檢測(cè)技術(shù)是人們認(rèn)識(shí)和改造世界的一種必不可少的重要技術(shù)手段。而傳感器是 科學(xué) 實(shí)驗(yàn)和 工業(yè) 生產(chǎn)等活動(dòng)中對(duì)信息資源的開發(fā)獲取、傳輸與處理的一種重要工具。下面將介紹六種在空氣質(zhì)量檢測(cè)方面發(fā)揮重要作用的論文聯(lián)盟WWW.LWLM.COM整理傳感器。
1.金屬氧化物半導(dǎo)體式傳感器。金屬氧化物半導(dǎo)體式傳感器利用被測(cè)氣體的吸附作用,改變半導(dǎo)體的電導(dǎo)率,通過電流變化的比較,激發(fā)報(bào)警電路。由于半導(dǎo)體式傳感器測(cè)量時(shí)受環(huán)境影響較大,輸出線形不穩(wěn)定。金屬氧化物半導(dǎo)體式傳感器,因其反應(yīng)十分靈敏,故目前廣泛使用的領(lǐng)域?yàn)闇y(cè)量氣體的微漏現(xiàn)象。
2.催化燃燒式傳感器。催化燃燒式傳感器原理是目前最廣泛使用的檢測(cè)可燃?xì)怏w的原理之一,具有輸出信號(hào)線形好、指數(shù)可靠、價(jià)格便宜、無與其他非可燃?xì)怏w的交叉干擾等特點(diǎn)。催化燃燒式傳感器采用惠斯通電橋原理,感應(yīng)電阻與環(huán)境中的可燃?xì)怏w發(fā)生無焰燃燒,是溫度使感應(yīng)電阻的阻值發(fā)生變化,打破電橋平衡,使之輸出穩(wěn)定的電流信號(hào),再經(jīng)過后期電路的放大、穩(wěn)定和處理最終顯示可靠的數(shù)值。
3.定電位電解式傳感器。定電位電解式氣體傳感器的結(jié)構(gòu):在一個(gè)塑料制成的筒狀池體內(nèi),安裝工作電極、對(duì)電極和參比電極,在電極之間充滿電解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜,在頂部封裝。前置放大器與傳感器電極的連接,在電極之間施加了一定的電位,使傳感器處于工作狀態(tài)。氣體與的電解質(zhì)內(nèi)的工作電極發(fā)生氧化或還原反應(yīng),在對(duì)電極發(fā)生還原或氧化反應(yīng),電極的平衡電位發(fā)生變化,變化值與氣體濃度成正比。
4.迦伐尼電池式氧氣傳感器。迦伐尼電池式氧氣傳感器的結(jié)構(gòu):在塑料容器的一面裝有對(duì)氧氣透過性良好的、厚10-30μm的聚四氟乙烯透氣膜,在其容器內(nèi)側(cè)緊粘著貴金屬(鉑、黃金、銀等)陰電極,在容器的另一面內(nèi)側(cè)或容器的空余部分形成陽極(用鉛、鎘等離子化傾向大的金屬)。用氫氧化鉀。氧氣在通過電解質(zhì)時(shí)在陰陽極發(fā)生氧化還原反應(yīng),使陽極金屬離子化,釋放出 電子 ,電流的大小與氧氣的多少成正比,由于整個(gè)反應(yīng)中陽極金屬有消耗,所以傳感器需要定期更換。目前國(guó)內(nèi)技術(shù)已日趨成熟,完全可以國(guó)產(chǎn)化此類傳感器
5.對(duì)未來空氣質(zhì)量的展望 納米、薄膜技術(shù)等新材料研制技術(shù)的成功應(yīng)用為氣體傳感器集成化和智能化提供了很好的前提條件。氣體傳感器將在充分利用微機(jī)械與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、傳感技術(shù)、故障診斷技術(shù)、智能技術(shù)等多學(xué)科綜合技術(shù)基礎(chǔ)上得到發(fā)展。研制能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)多種氣體的全自動(dòng)數(shù)字式的智能氣體傳感器將是該領(lǐng)域的重要研究方向。
綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷深化改革，科技的迅速發(fā)展，越來越多的先進(jìn)設(shè)備應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測(cè)上，環(huán)境保護(hù)工作的任務(wù)日益繁重，自身的健康也同時(shí)被眾人所重視，室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)也被各個(gè)環(huán)保機(jī)構(gòu)重視，那么設(shè)備應(yīng)用的好壞直接影響著室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的發(fā)展，必須明確環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備的地位，合理的配置相關(guān)資源，建立科學(xué)的系統(tǒng)質(zhì)量管理體系，保障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確有效，促進(jìn)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，為人類創(chuàng)造良好的生存生活環(huán)境。
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