光離子化氣體傳感器的基礎研究.pdf

1、光離子氣體傳感器(Photo Ionization Detector，簡稱PID)是一種具有極高靈敏度，用途廣泛的檢測器，可以檢測從極低濃度的10ppb到較高濃度的10000ppm(1％)的揮發(fā)性有機化合物(Volatile Organic Compounds，簡稱VOC)和其它有毒氣體。與傳統(tǒng)檢測方法相比，它具有便攜式，精度高(ppm級)，響應快，可以連續(xù)測試等優(yōu)點。它可以為工作人員提供實時的信息反饋，這種反饋可以使檢測人員確認他們處

2、于沒有暴露于危險化學品之中的安全狀態(tài)，從而可以更好的保護檢測人員。目前光離子傳感器已廣泛應用于各種有機化學品檢測中，特別在災區(qū)事故泄漏檢測、事故區(qū)域確認和泄漏物確認方面發(fā)揮著重要作用。 本論文在介紹紫外氣體檢測的經(jīng)驗基礎上，完成了基于PID原理的紫外氣體探測器的系統(tǒng)設計，并對氣體檢測原型機進行了初步的標定實驗，取得了較好的結果。文中對氣體傳感器的系統(tǒng)設計，紫外燈的驅動電路設計，氣體信號檢測的方法，電離室設計、信號處理電路設計等方

3、面做了詳細的闡述。 本文詳細分析了光離子化效應，當樣品池光程足夠短，樣品濃度足夠低，被測物質濃度才與光離子化電流成線性關系，可以用作氣體檢測。在廣泛調研、實驗的基礎上，設計了一種響應迅速，氣密性好，信號穩(wěn)定的電離室。本文設計了一種針對氣體檢測的專業(yè)紫外燈的激發(fā)方式，該激發(fā)方式通過改變控制信號可以實時調整紫外燈功率，保證了傳感器的一致性。并通過EWB電路仿真，設計了兩路100K，1500VAC輸出，作為其驅動電路。 針對傳

4、感器的輸出信號特征，經(jīng)過實驗，設計了傳感器的微弱信號檢測電路，實現(xiàn)了信號提取和放大，并設計模擬濾波電路，進行信號的初步濾波。本論文重點介紹了探測系統(tǒng)的總體設計思想、系統(tǒng)的微弱信號檢測技術以及檢測系統(tǒng)的軟、硬件設計，對如何應用高集成度混合型芯片作微控制器，來完成數(shù)據(jù)的采集、處理判斷、數(shù)字濾波等一系列功能作了重點的分析和闡述。此外，本文還介紹了傳感器的周邊元件，如風扇驅動，電源等的電路設計。 本文針對防爆國家標準，設計了傳感器的外殼