本實用新型涉及一種環(huán)境空氣質(zhì)量綜合監(jiān)測裝置，適用于博物館、計算機房、實驗室、潔凈車間等環(huán)境下對空氣的氧化、硫化、酸化等腐蝕性進(jìn)行綜合監(jiān)測與評估。

背景技術(shù)：

隨著我國工業(yè)化發(fā)展，大氣污染日益加劇，空氣質(zhì)量進(jìn)一步惡化，影響人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活，其中影響最大的主要是氧化性氣體、硫化性氣體和酸性氣體。在博物館，這些污染氣體會對館藏文物產(chǎn)生腐蝕，對這些珍貴的文化遺產(chǎn)造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。在計算機房，這些污染氣體會造成電子設(shè)備腐蝕損壞，導(dǎo)致系統(tǒng)故障、數(shù)據(jù)丟失等嚴(yán)重事故。在潔凈車間，這些污染氣體會吸附到精密器件表面。對其造成腐蝕，影響工藝質(zhì)量。因此，對環(huán)境空氣中的這些污染氣體進(jìn)行監(jiān)測控制十分重要。然而博物館、計算機房、實驗室、潔凈車間等環(huán)境下的空氣污染物濃度低且種類繁多，要對各類氣體具體濃度值進(jìn)行精確測定非常困難，當(dāng)前的氣體監(jiān)測傳感器無法滿足實際需求。因此，對環(huán)境空氣質(zhì)量綜合監(jiān)測，對環(huán)境空氣的氧化、硫化、酸化等腐蝕性進(jìn)行綜合監(jiān)測與評估成為最合適的選擇。

現(xiàn)有的對環(huán)境空氣腐蝕性監(jiān)測的設(shè)備有國外Purafil公司的產(chǎn)品，其原理也是通過兩個分別鍍有銅和銀的石英晶體微天平傳感器，來監(jiān)測環(huán)境空氣對銅和銀的腐蝕速率，從而對環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行評估。其產(chǎn)品采用的是直接測頻法，由時基信號形成閘門，對被測信號進(jìn)行計數(shù)，計數(shù)值存在正負(fù)一個被測信號脈沖的誤差，存在頻率測量精度與被測信號頻率有關(guān)、對門限時間精度要求高等問題。此外，其產(chǎn)品對酸性氣體腐蝕性無法監(jiān)測，且該產(chǎn)品功耗高，數(shù)據(jù)通過有線的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送，不適合于博物館等環(huán)境使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種環(huán)境空氣質(zhì)量綜合監(jiān)測裝置，其頻率測量精度不受被測信號頻率以及門限時間精度的影響。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)手段是：本實用新型環(huán)境空氣質(zhì)量綜合監(jiān)測裝置包括石英晶體微天平傳感器、振蕩電路、基準(zhǔn)頻率源和微處理器，其特征在于：還包括門限控制器和計數(shù)器，所述石英晶體微天平傳感器的電極表面鍍有敏感金屬層，所述敏感金屬層能夠與空氣中的污染氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所述振蕩電路的輸入端與石英晶體微天平傳感器連接，所述振蕩電路的輸出端、基準(zhǔn)頻率源的輸出端分別與門限控制器的輸入端連接，各計數(shù)器的輸入端分別與門限控制器的輸出端連接，各計數(shù)器的輸出端分別與微處理器連接，微處理器與門限控制器的控制端連接。

進(jìn)一步地，本實用新型所述計數(shù)器為兩個。

進(jìn)一步地，本實用新型所述微處理器根據(jù)以下公式（1）計算獲得所述石英晶體微天平傳感器的頻率值：

F=（C1×Fb）/C2 （1）

公式（1）中，F(xiàn)表示石英晶體微天平傳感器的頻率值，F(xiàn)b表示基準(zhǔn)頻率源的頻率值，C1、C2分別為兩個計數(shù)器的計數(shù)值。

進(jìn)一步地，本實用新型還包括電源管理模塊，所述電源管理模塊與微處理器連接。

進(jìn)一步地，本實用新型還包括通訊模塊，所述通訊模塊與微處理器連接。

進(jìn)一步地，本實用新型還包括溫濕度檢測模塊，所述溫濕度檢測模塊與所述微處理器連接。

進(jìn)一步地，本實用新型還包括顯示模塊，所述顯示模塊與所述微處理器連接。

進(jìn)一步地，本實用新型還包括通道選擇器，所述石英晶體微天平傳感器和振蕩電路為兩個以上，且石英晶體微天平傳感器和振蕩電路的數(shù)量相同。

進(jìn)一步地，本實用新型各所述石英晶體微天平傳感器的敏感金屬層的材料互不相同。

本實用新型石英晶體微天平傳感器的敏感金屬層的材料可以選用銅、銀、鉛、鐵、鋅、鋁、鎳、鉛、錫、青銅等多種材料。作為其中的一種典型的實施方式，本實用新型所述石英晶體微天平傳感器和振蕩電路均為三個，三個所述石英晶體微天平傳感器的敏感金屬層的材料分別為銅、銀、鉛。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：

（1）本實用新型通過引入門限控制器和計數(shù)器，使得微處理器根據(jù)計數(shù)器的計數(shù)值和基準(zhǔn)頻率源的頻率值就可以計算出石英晶體微天平傳感器的頻率值，不僅能夠提高頻率測量精度，而且其頻率測量精度與被測信號的頻率無關(guān)，不受門限時間精度的影響。

（2）本實用新型通過電源管理模塊對裝置中的各部件的供電進(jìn)行管理控制，減小了系統(tǒng)功耗，克服了現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)功耗高的缺陷。

（3）本實用新型通過采用多個敏感金屬層材料互不相同的石英晶體微天平傳感器，不僅克服了現(xiàn)有技術(shù)無法對空氣中的酸性氣體的腐蝕性進(jìn)行監(jiān)測的缺陷，而且實現(xiàn)了同時對環(huán)境空氣的氧化、硫化、酸化等多種腐蝕性問題進(jìn)行綜合的監(jiān)測。

附圖說明

圖1為本實用新型環(huán)境空氣質(zhì)量綜合監(jiān)測裝置的第一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為石英晶體微天平傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型環(huán)境空氣質(zhì)量綜合監(jiān)測裝置的第二種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作詳細(xì)的說明。

如圖1所示，本實用新型環(huán)境空氣質(zhì)量綜合監(jiān)測裝置的第一種實施方式包括石英晶體微天平傳感器、振蕩電路、基準(zhǔn)頻率源、門限控制器、計數(shù)器1、計數(shù)器2和微處理器。其中，如圖2所示，石英晶體微天平傳感器包括石英晶體基片、電極和敏感金屬層，電極鍍在石英晶體基片的兩面，敏感金屬層鍍在電極上，敏感金屬層的形狀一般為圓形，敏感金屬層能夠與空氣中的污染氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而改變石英晶體微天平傳感器的頻率。振蕩電路的輸入端與石英晶體微天平傳感器連接，振蕩電路的輸出端、基準(zhǔn)頻率源的輸出端分別與門限控制器的輸入端連接，計數(shù)器1、計數(shù)器2的輸入端分別與門限控制器的輸出端連接，計數(shù)器1、計數(shù)器2的輸出端分別與微處理器連接，微處理器與門限控制器的控制端連接。振蕩電路的輸出端輸出與石英晶體微天平傳感器的頻率對應(yīng)的待測振蕩信號?；鶞?zhǔn)頻率源的輸出端輸出與基準(zhǔn)頻率源的頻率對應(yīng)的基準(zhǔn)振蕩信號。微處理器向門限控制器的控制端發(fā)送控制信號，連通門限控制器的輸入端與輸出端。門限控制器的輸出端分別輸出待測振蕩信號和基準(zhǔn)振蕩信號，計數(shù)器1、計數(shù)器2分別對待測振蕩信號和基準(zhǔn)振蕩信號同時開啟計數(shù)，經(jīng)過門限時間T后，微處理器向門限控制器的控制端發(fā)送控制信號，斷開門限控制器的輸入端與輸出端，計數(shù)器1、計數(shù)器2同時停止計數(shù)，并將各自的計數(shù)值發(fā)送給微處理器，微處理器根據(jù)計數(shù)器1、計數(shù)器2的計數(shù)值以及基準(zhǔn)頻率源的頻率值就可以計算出石英晶體微天平傳感器的頻率值，其計算過程與石英晶體微天平傳感器的頻率和門限時間T無關(guān)，因此，本實用新型環(huán)境空氣質(zhì)量綜合監(jiān)測裝置的頻率測量精度不受石英晶體微天平傳感器的頻率和門限時間精度的影響。

本實用新型的微處理器可根據(jù)以下公式（1）計算獲得石英晶體微天平傳感器的頻率值：

F=（C1×Fb）/C2 （1）

公式（1）中，F(xiàn)表示石英晶體微天平傳感器的頻率值，F(xiàn)b表示基準(zhǔn)頻率源的頻率值，C1、C2分別為計數(shù)器1、計數(shù)器2的計數(shù)值。

優(yōu)選地，為了減小環(huán)境空氣質(zhì)量綜合監(jiān)測裝置的功耗，本實用新型環(huán)境空氣質(zhì)量綜合監(jiān)測裝置可包括電源管理模塊，電源管理模塊與微處理器連接。微處理器向電源管理模塊發(fā)送控制信號，電源管理模塊可以開啟和關(guān)閉其他部件的供電。電源管理模塊的具體工作方式為：在計數(shù)周期內(nèi)，開啟電源管理模塊對振蕩電路、基準(zhǔn)頻率源、門限控制器、計數(shù)器計數(shù)器1、計數(shù)器2和微處理器的供電，在完成計數(shù)后，關(guān)閉電源管理模塊對振蕩電路、基準(zhǔn)頻率源、門限控制器、計數(shù)器1、計數(shù)器2的供電，僅保留對微處理器的供電。

為了將測試結(jié)果輸出到計算機或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，本實用新型環(huán)境空氣質(zhì)量綜合監(jiān)測裝置還可以包括通訊模塊，通訊模塊與微處理器連接。

為了在裝置上直接顯示測試結(jié)果，本實用新型環(huán)境空氣質(zhì)量綜合監(jiān)測裝置還可包括顯示模塊，顯示模塊與微處理器連接，用于顯示測試數(shù)據(jù)、傳感器狀態(tài)、報警信息等。

為了排除環(huán)境溫濕度對石英晶體微天平傳感器的頻率的影響，本實用新型環(huán)境空氣質(zhì)量綜合監(jiān)測裝置還可包括溫濕度檢測模塊，用于檢測環(huán)境溫濕度信息，并針對環(huán)境溫濕度信息對石英晶體微天平傳感器的頻率進(jìn)行補償。

在本實用新型中，石英晶體微天平傳感器的敏感金屬層使用不同的材料可以測試環(huán)境對不同材質(zhì)文物的腐蝕性。敏感金屬層的材料可以選用銅、銀、鉛、鐵、鋅、鋁、鎳、鉛、錫、青銅等多種材料。

為了同時測試環(huán)境對文物的多種腐蝕性，本實用新型環(huán)境空氣質(zhì)量綜合監(jiān)測裝置中的石英晶體微天平傳感器和振蕩電路可以為兩個以上，且石英晶體微天平傳感器和振蕩電路的數(shù)量相同，石英晶體微天平傳感器的敏感金屬層的材料則互不相同。本實用新型環(huán)境空氣質(zhì)量綜合監(jiān)測裝置的一種典型實施方式是包括三個石英晶體微天平傳感器和三個振蕩電路。三個石英晶體微天平傳感器的敏感金屬層的材料分別為銅、銀、鉛，其中，銅可以與空氣中的二氧化氮、臭氧、二氧化硫等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，銀可以與空氣中的硫化氫等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，鉛可以與空氣中的甲酸、乙酸等酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而同時對環(huán)境空氣中的氧化、硫化、酸化等多種腐蝕性進(jìn)行綜合的監(jiān)測。