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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 低成本室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)儀
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 作品為一款低成本的室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)儀，面向普通消費(fèi)群體，適用范圍廣泛，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)有害氣體超標(biāo)實(shí)時(shí)報(bào)警。
- 詳細(xì)介紹：
- 作品為一款低成本的室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)儀，面向普通消費(fèi)群體，適用范圍廣泛。以51單片機(jī)為主控芯片，將有害氣體含量轉(zhuǎn)化為微弱電信號(hào)，經(jīng)放大調(diào)理后，由單片機(jī)采樣和變換運(yùn)算，最終以LCD顯示屏輸出結(jié)果?？蓪?shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)有害氣體超標(biāo)實(shí)時(shí)報(bào)警。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)：面向普通消費(fèi)者，攜帶方便，使用簡(jiǎn)單，具有通信、圖表顯示、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警多種功能，可檢測(cè)多種有害氣體。 發(fā)明目的：目前市面上檢測(cè)儀大多面向?qū)I(yè)機(jī)構(gòu)，價(jià)格昂貴，遠(yuǎn)高于大眾消費(fèi)水平，且操作專業(yè)，需要連接大型設(shè)備分析。因此設(shè)計(jì)這一款面向大眾的低成本室內(nèi)空氣質(zhì)量探測(cè)儀。 基本思路：通過(guò)氣體傳感器將有害氣體含量轉(zhuǎn)化為微弱電信號(hào)，經(jīng)放大調(diào)理后，由單片機(jī)采樣和變換運(yùn)算，最終以LCD顯示屏輸出結(jié)果。 創(chuàng)新點(diǎn)：相對(duì)于國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品價(jià)格低廉，便攜，操作簡(jiǎn)單，能提供在線幫助，適合普通消費(fèi)者使用，具通信、圖表顯示、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警等功能，消除了同類產(chǎn)品的單一性。 技術(shù)關(guān)鍵： (1)氣體傳感檢測(cè)技術(shù):傳感器與氣體接觸反應(yīng)，將響應(yīng)信號(hào)以電壓、電流的變化形式放大、轉(zhuǎn)換和計(jì)算后在液晶屏上顯示出有毒氣體的含量，濃度超標(biāo)時(shí)報(bào)警。響應(yīng)快，功耗低。 (2)微信號(hào)放大技術(shù):由低功耗運(yùn)算放大器組成的兩級(jí)放大電路將傳感器產(chǎn)生的微弱電信號(hào)放大100萬(wàn)倍。 (3)數(shù)字化技術(shù)：采用主控單片機(jī)STC5410AD芯片，其自帶10位AD轉(zhuǎn)換器，滿足測(cè)量精度的要求，簡(jiǎn)化電路，又降低功耗及成本。 主要技術(shù)指標(biāo)： 檢測(cè)氣體：甲醛等 精度：±5%左右 分辨率：0.02ppm 檢測(cè)范圍：0.00-2.00毫克/立方米
科學(xué)性、先進(jìn)性
- (1)低成本:采用價(jià)格低廉但功能強(qiáng)大的STC單片機(jī)作為主控芯片，傳感器（除甲醛傳感器外）采用國(guó)內(nèi)成熟產(chǎn)品。而其他同類產(chǎn)品多采用國(guó)外高精度傳感器，價(jià)格昂貴。 (2)便攜式:體積小，電池供電，方便攜帶，可適用于不同場(chǎng)合。 (3)功耗低:使用低壓電源和低功耗運(yùn)算放大器，功耗較底。 (4)實(shí)用性:作品外觀精美小巧，操作簡(jiǎn)便，平時(shí)顯示時(shí)間和空氣質(zhì)量狀態(tài)，增強(qiáng)了實(shí)用性。 (5)多路采集:可同時(shí)檢測(cè)多種有害氣體，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)的空氣質(zhì)量情況的進(jìn)行監(jiān)測(cè)報(bào)警。 參考文獻(xiàn)： [1]（美）Tom Petruzzellis（著）,李大寨（譯）.科學(xué)出版社.傳感電子制作[M] [2] 孫余凱,吳鳴山,項(xiàng)綺明. 電子工業(yè)出版社. 傳感器應(yīng)用電路300例[M] [3] 張洪潤(rùn),傅謹(jǐn)新. 北京航空航天大學(xué)出版社. 傳感器應(yīng)用電路200例[M]
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 普通許可
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品和現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明： 操作簡(jiǎn)便，平時(shí)顯示時(shí)間和空氣質(zhì)量狀態(tài)，可手動(dòng)切換查看有害氣體含量，超標(biāo)自動(dòng)報(bào)警并切換顯示。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 采用電化學(xué)傳感器，可快速準(zhǔn)確地檢測(cè)有害氣體含量，便攜、非接觸式，成本低，定位于大眾,附時(shí)間和空氣質(zhì)量狀態(tài)顯示，消除了以往產(chǎn)品的單一性。使用低壓電源，功耗低。 適用范圍及推廣前景： 目前大多檢測(cè)儀器精度較高，但昂貴且體積較大，該產(chǎn)品選用低成本傳感器，精度達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，成本較低，適合普通消費(fèi)群體。該作品適用于室內(nèi)、車廂內(nèi)空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)檢測(cè)。 市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 新裝修的房子，辦公室及新家具帶來(lái)的有害氣體影響著人們健康。目前居民日益關(guān)注家居環(huán)境的空氣質(zhì)量。國(guó)內(nèi)外各類檢測(cè)儀器價(jià)格普遍昂貴，僅適合專業(yè)機(jī)構(gòu)。該產(chǎn)品價(jià)格合理，功能實(shí)用，具有廣闊的市場(chǎng)。
同類課題研究水平概述
- 隨著社會(huì)發(fā)展及生活質(zhì)量的提高，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注有害氣體帶來(lái)的危害。為快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出有害氣體的濃度，及時(shí)采取有效的預(yù)防措施，許多國(guó)家都致力于有害氣體檢測(cè)儀器的研究，并取得了一定的成就。 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外已有的成就 目前，我國(guó)有害氣體檢測(cè)儀器使用的傳感器沒有十分成熟的理論和技術(shù)，仍處于探索中。所使用的測(cè)量?jī)x器基本上應(yīng)用電學(xué)傳感器、半導(dǎo)體傳感器或化學(xué)、物理方法，一般測(cè)量?jī)x只能檢測(cè)單一氣體。目前傳感器主要應(yīng)用光子技術(shù)，將氣體的氣味、毒性等信息轉(zhuǎn)換為力學(xué)量，建立光子能量和力學(xué)量的關(guān)系，識(shí)別不同氣體的含量。電化學(xué)氣體傳感器體積小、響應(yīng)快、可連續(xù)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)電化學(xué)氣體傳感器研發(fā)起步較晚，一些核心技術(shù)還受制于某些國(guó)家。 便攜式氣體檢測(cè)儀表使用的敏感元件性能代表了儀表整體性能。經(jīng)多年努力，沿用已有的基本檢測(cè)原理，在加工工藝、催化劑、穩(wěn)定劑的配方及元件結(jié)構(gòu)均有了較大改進(jìn)，元件性能得到大幅度提高。另外由于便攜式儀器操作方便，體積小巧，采用堿性電池供電,使用時(shí)間長(zhǎng)，所以此類儀器在各類工廠和衛(wèi)生部門應(yīng)用廣泛。 基于以上原理，如今國(guó)內(nèi)外已研制出不同類型功能不一的有害氣體檢測(cè)儀器，具代表性的有德國(guó)Drager公司的Multiwarn，法國(guó)OLDHAM公司的MX21，美國(guó)ESC公司的氣體檢測(cè)儀，日本理研株式會(huì)社的GX86、GXlll、GX91、GX82，我國(guó)河南英特電氣設(shè)備有限公司的MC多功能氣體檢測(cè)儀，上海恩信儀表有限公司的有毒有害氣體檢測(cè)儀,北京卓安科貿(mào)有限責(zé)任公司的袖珍式多參數(shù)氣體檢測(cè)儀等。 受元件特性、材料等因素約束，上述產(chǎn)品體積比較大、或價(jià)格偏高，部分精度還達(dá)不到要求，多用于專業(yè)部門檢測(cè)，不利于推廣到一般家庭。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì) 隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，儀表向小型化、多參數(shù)組合與智能化方向發(fā)展。當(dāng)前新開發(fā)的儀表所具有的智能化，確切講達(dá)不到智能化要求，應(yīng)稱之為程序化。幾種目前技術(shù)水平較高的所謂的智能化功能：自動(dòng)校正，可燃?xì)獾膶?duì)比參數(shù)的檢測(cè)，電化學(xué)毒氣元件的自動(dòng)識(shí)別，背景氣體干擾的抑制。 隨著制造技術(shù)的發(fā)展，便攜式多氣體檢測(cè)儀器是一個(gè)新的選擇。這種檢測(cè)儀可配備多個(gè)氣體檢測(cè)傳感器，具有體積小、重量輕、響應(yīng)快、多氣體濃度同時(shí)顯示的特點(diǎn)。
