[发明专利]一种甲醛气体、湿度和温度集成监测设备

说明书

本发明公开了一种甲醛气体、湿度和温度集成监测设备，包括光源模块、荧光检测模块、反射光检测模块、敏感膜探头、过滤网、双路光电探测电路、模数转换模块、数据处理电路、脉冲模块和显示模块；荧光检测模块、反射光检测模块分别与双路光电探测电路连接，双路光电探测电路、模数转换模块、数据处理电路依次连接，脉冲模块和显示模块分别与数据处理电路连接，光源模块与脉冲模块连接；敏感膜探头为基于表面等离子体光催化的多变量响应敏感膜。本发明可以有效监控当前环境质量并实时显示甲醛浓度、湿度和温度数值，具有更高灵敏度、更好的稳定性，并可实时监测，在家庭、工业等领域都具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及环境工程的技术领域，具体涉及一种对甲醛气体浓度、湿度和温度进行实时监测的设备。

背景技术

现有的环境监测设备中，集成度都比较低，甲醛气体传感器需要结合其他监测设备，如湿度和温度传感器，才能完成对甲醛气体、空气湿度及温度的综合监测。已有的这些传感器，除了集成度低之外，传感器本身的结构也相对复杂，稳定性欠佳。

发明内容

为了解决现有监测设备所存在的集成度低、稳定性不好等问题，本发明提出一种甲醛气体、湿度和温度集成监测设备，能实现单一芯片多参量测量，并设计了相应的数据处理电路和显示模块，装置集成化更高，且系统简单、稳定性更好，整体的体积更小、更便携。

本发明采用如下技术方案实现：一种甲醛气体、湿度和温度集成监测设备，包括光源模块、荧光检测模块、反射光检测模块、敏感膜探头、过滤网、双路光电探测电路、模数转换模块、数据处理电路、脉冲模块和显示模块；荧光检测模块、反射光检测模块分别与双路光电探测电路连接，双路光电探测电路、模数转换模块、数据处理电路依次连接，脉冲模块和显示模块分别与数据处理电路连接，光源模块与脉冲模块连接；

所述敏感膜探头包括敏感膜芯片、用于固定敏感膜芯片的敏感膜探头固定装置，敏感膜探头为基于表面等离子体光催化的多变量响应敏感膜，其中响应的变量包括甲醛气体浓度、湿度和温度；测量变量为荧光强度检测和反射光强度检测。

优选地，所述光源模块与敏感膜探头之间成30-60角度入射，光源模块前方放置一滤光片。

优选地，所述荧光检测模块包括滤光片和探测光信号的光纤，该探测光信号的光纤一端正对着敏感膜探头且与敏感膜探头之间距离为5-10mm，另一端放置一个长波通滤光片并连接双路光电探测电路。

优选地，所述反射光探测模块包括用于探测光信号的光纤，该光纤的一端与敏感膜探头之间成30-60角度，另一端直接连接双路光电探测电路。

优选地，所述多变量响应敏感膜采用纳米复合敏感膜，由石英玻璃基片、PDMS层、荧光量子点层、金膜层和氢氧化钠层自下而上层层组装而成的。所述荧光量子点层的激发光和荧光的波长距离在50nm以上；荧光量子点层中的荧光量子点为CdS、CdTe、CdSe、ZnS、PbS或PbO，荧光量子点的直径为1～4nm，荧光量子点层的厚度为100～500nm；所述金膜层的厚度为5～50nm；所述氢氧化钠层用1～10mol/L氢氧化钠溶液旋涂而成。

优选地，所述双路光电探测电路由两路放大倍数不同的光电探测器组成，每路光电探测器的结构相同，均包括四级集成反相比例运算电路和高通滤波器。

优选地，所述数据处理电路包括峰峰值检测模块和数据拟合模块，峰峰值检测模块根据来自模数转换模块的两路数字信号，提取出荧光电压信号和反射光电压信号的强度值，即电压峰值；并经过数据拟合模块的拟合对比运算得到当前甲醛气体浓度值、湿度值和温度值。