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原文传递耦合式气体传感器及其对对硝基甲苯的检测方法

专利名称：	耦合式气体传感器及其对对硝基甲苯的检测方法
摘要：	本发明公开了耦合式气体传感器及其对对硝基甲苯的检测方法，包括气体传感器和等离子传感器，气体传感器包括铝板电极板和纳米碳管电极板，铝板电极板和纳米碳管电极板的左右两端分别通过左端绝缘支板、右端绝缘支板相互隔离、且左端绝缘支板的高度大于右端绝缘支板的高度，待测气体流出口通过管路与所述等离子传感器的等离子流入口连接；使用耦合式气体传感器对对硝基甲苯和空气的混合气进行检测的方法，包括如下步骤：气体导入，检测数据，干扰信号的去除，数据分析，等离子体成分分析。本发明不仅能够对被测气体的浓度进行准确的检测，同时精确检测被测气体的成分。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江工商大学
发明人：	汤旭翔;余智;周熙乾;王莉;何蕾;闫涛;胡芬
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910219091.0
公开号：	CN109752445A
代理机构：	杭州中成专利事务所有限公司
代理人：	冉国政
分类号：	G01N27/62(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	310012 浙江省杭州市西湖区教工路149号
主权项：	1.一种耦合式气体传感器，包括气体传感器和等离子传感器(11)，其特征在于：所述气体传感器为电离式传感器，所述电离式传感器包括铝板电极板(1)和纳米碳管电极板，所述纳米碳管电极板由铝基底板(2)和附着其上表面的碳纳米管薄膜(5)构成，所述铝板电极板(1)和纳米碳管电极板的左右两端分别通过左端绝缘支板(3)、右端绝缘支板(4)相互隔离、且左端绝缘支板(3)的高度大于右端绝缘支板(4)的高度，铝板电极板(1)和纳米碳管电极板的前后两侧分别设有后挡板(6)和前挡板(7)，在左端绝缘支板(3)的内测或前、后挡板(7、6)的内测设有加热电阻丝(31)，所述左端绝缘支板(3)、右端绝缘支板(4)、后挡板(6)、前挡板(7)、铝板电极板(1)和纳米碳管电极板围成一密闭腔室，在所述后挡板(6)上设有待测气体入口(8)，在所述前挡板(7)上设有待测气体流出口(9)，所述待测气体流出口(9)通过管路与所述等离子传感器(11)的等离子流入口连接。 2.根据权利要求1所述的耦合式气体传感器，其特征在于：在所述待测气体流出口(9)与等离子传感器(11)的等离子流入口之间设有电离传输装置(00)，所述电离传输装置(00)包括电晕电离腔体(01)和粒子加速管(04)，待测气体流出口(9)通过所述管路进入电晕电离腔体(01)，在所述电晕电离腔体(01)中，利用电晕电离针(02)进一步电离等离子体，等离子体再经过绝缘毛细管(03)被送入粒子加速管(04)，在所述粒子加速管(04)内利用粒子加速发射器将绝缘毛细管(03)送来的等离子体通过喷口直接喷入等离子传感器(11)等离子流入口。 3.根据权利要求1或2所述的耦合式气体传感器，其特征在于：铝板电极板(1)和纳米碳管电极板之间的夹角为5～45度。 4.根据权利要求3所述是耦合式气体传感器，其特征在于：在后挡板(6)和/或前挡板(7)上设有用于导入紫外光的光纤(10)。 5.一种使用权利要求4所述的耦合式气体传感器对对硝基甲苯和空气的混合气进行检测的方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：气体导入将铝板电极板(1)和纳米碳管电极板之间的夹角调整为一个预设的角度，打开电离式传感器的待测气体入口(8)、待测气体流出口(9)、及等离子传感器(11)的流入口和留出口，利用气泵将待测的对硝基甲苯和空气的混合气从待测气体入口(8)通入所述密闭腔室，从待测气体流出口(9)排出其内原有的残留气体，然后关闭该待测气体流出口(9)，利用气泵继续泵入待测的对硝基甲苯和空气的混合气，将密闭腔室内的气压升至3.5个大气压强，然后关闭待测气体入口(8)，利用加热电阻丝(31)将密闭腔室内的温度加热到85℃并保持；步骤二：检测数据开启紫外光源，主波峰365nm，光源功率为1KW，紫外光源出射光由一个光源控制器控制紫外光以1KHz的频率进行开、关切换，变化的紫外光由光纤(10)导入密闭腔室，同时施加一个线性上升电压Vs，起始电压为100V，结束电压为450V，上升速率为14V/s，在温度、紫外光、上升电压的作用下对硝基甲苯和空气的混合气逐渐加深电离，记录仪记录通过铝板电极板(1)和纳米碳管电极板之间的电流随电压变化的数据曲线i1，当形成稳定的等离子体后，电流数据达到最大值；步骤三：干扰信号的去除按照步骤一和二，得到在温度、紫外光、上升电压的作用下空气电离过程中通过铝板电极板(1)和纳米碳管电极板之间的电流随电压变化的数据曲线i2，由i1-i2得到消除背景气体影响的对硝基甲苯电流随电压变化的数据曲线i,和消除背景气体影响的对硝基甲苯电流随电压变化的最大值Imax；步骤四：数据分析对硝基甲苯电离时各环节电流存在如下关系：其中： I1:全脱氮电流，x为全脱氮电离系数 I2：半脱氮电流，y为半脱氮电离系数 I3：脱氧电流，z为脱氧电离系数 I4：脱羧电流 I5：全脱氮中缩环电流 I6：去氢电流，m为去氢电离系数 I7：缩环电流，n为半脱氮缩环电离系数 α1是所取的第一个检测点所对应的电流增长速率， △I11是在第一检测点下I1瞬时值， △I21为在第一检测点下I2瞬时值； α2是所取的第二个检测点所对应的电流增长速率， △I12是在第二检测点下I1瞬时值， △I22为在第二检测点下I2瞬时值；测定密闭腔室电流I2,I4,I6,I7，而I3＝0，而根据0.95Imax后续电流的增量0.05Imax减掉半脱氮/脱羧的电流I2，就可以得到缩环反应的电流I5，即： I5＝Imax-I2 进一步推算得到全脱氮电流I1，再由经由密闭腔室体积和气压指数的换算，从而得到对硝基甲苯的浓度: 其中： M为对硝基甲苯浓度； V是检测气室体积；检测时间间隔△t≈1；由上式(3)推导可得对硝基基本浓度为：步骤五：等离子体成分分析关闭等离子传感器(11)的流出口，打开待测气体流出口(9)，所述密闭腔室内的含有等离子体的高压气体经待测气体流出口(9)通过所述管路进入电晕电离腔体(01)，在所述电晕电离腔体(01)中，利用电晕电离针(02)进一步电离出等离子体，等离子体再经过绝缘毛细管(03)被送入粒子加速管(04)，在所述粒子加速管(04)内利用粒子加速发射器将绝缘毛细管(03)送来的等离子体通过喷口直接喷入等离子传感器(11)内，所述等离子传感器(11)对其内的等离子体进行分析，从而得出待测气体的成分。
所属类别：	发明专利