本發(fā)明涉及車載工具技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種車載氣體檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著空氣質(zhì)量的下降，人們環(huán)保意識(shí)逐漸增加，并對(duì)有害氣體的危害性有了更多了解。汽車保有量的增加，車內(nèi)環(huán)境問(wèn)題也成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。汽車在行駛過(guò)程中，尾氣會(huì)排放大量的有毒有害氣體，它們可以從多種途徑進(jìn)入相對(duì)封閉的車內(nèi)并污染車內(nèi)環(huán)境。車內(nèi)狹小的空間，人們長(zhǎng)時(shí)間停留，必然會(huì)導(dǎo)致各種疾病產(chǎn)生。同時(shí)車輛在陽(yáng)光下暴曬后，車座等揮發(fā)大量有毒物質(zhì)，如苯、甲醛、二甲苯等，也威脅著人的身體健康。酒駕是近幾年來(lái)屢禁不止的問(wèn)題，每年依舊會(huì)發(fā)生大量的汽車安全事故。
現(xiàn)階段車內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置的檢測(cè)過(guò)程比較復(fù)雜，大多需要手工操作，無(wú)法自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)。并且，通常的檢測(cè)裝置只能檢測(cè)單一的氣體超標(biāo)情況，無(wú)法對(duì)車內(nèi)總體空氣質(zhì)量做出綜合評(píng)價(jià)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在提供一種車載氣體檢測(cè)裝置，以解決上述提出問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種車載氣體檢測(cè)裝置，該車載氣體檢測(cè)裝置包括殼體，在殼體四周設(shè)有通風(fēng)孔，在殼體內(nèi)部設(shè)有乙醇?xì)怏w傳感器、微處理器、汽車制動(dòng)電路和報(bào)警模塊，該乙醇?xì)怏w傳感器連接至微處理器的輸入端，該微處理器的輸出端分別連接汽車制動(dòng)電路和報(bào)警模塊，汽車制動(dòng)電路通過(guò)無(wú)線通訊裝置連接至車載控制器；所述的乙醇?xì)怏w傳感器，由外表面自帶有2個(gè)平行且分立的環(huán)形金電極的氧化鋁陶瓷管、涂覆在陶瓷管表面的敏感材料、穿過(guò)陶瓷管的鎳鉻合金加熱線圈組成，每個(gè)金電極上連接有兩根鉑絲引腳；該敏感材料為靜電紡絲法制備的zno復(fù)合納米纖維，該zno復(fù)合納米纖維材料具體為zno微球摻雜金屬納米線和al。
本發(fā)明的提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：
本裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)車內(nèi)乙醇?xì)怏w進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)檢查到空氣內(nèi)乙醇濃度超標(biāo)時(shí)，將啟動(dòng)汽車制動(dòng)電路，禁止汽車啟動(dòng)，一方面提示人們注意車內(nèi)污染，另一方面可以保護(hù)駕乘人員的安全與健康，該裝置使用無(wú)線通訊與車載控制器連接，減少了現(xiàn)場(chǎng)布線，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝使用方便，成本低廉，性能穩(wěn)定。
本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明。
附圖說(shuō)明
利用附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。
圖1是本發(fā)明車載氣體檢測(cè)裝置的系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施方式
這里將詳細(xì)地對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時(shí)，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書(shū)中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。
本發(fā)明的技術(shù)方案涉及一種車載氣體檢測(cè)裝置，如圖1所示，該車載氣體檢測(cè)裝置包括殼體，在殼體四周設(shè)有通風(fēng)孔，在殼體內(nèi)部設(shè)有乙醇?xì)怏w傳感器、微處理器、汽車制動(dòng)電路和報(bào)警模塊，乙醇?xì)怏w傳感器連接至微處理器的輸入端，微處理器的輸出端分別連接汽車制動(dòng)電路和報(bào)警模塊，汽車制動(dòng)電路通過(guò)無(wú)線通訊裝置連接至車載控制器，微處理器內(nèi)部自帶a/d轉(zhuǎn)換電路，將采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
本發(fā)明車載氣體檢測(cè)裝置的殼體上還設(shè)有顯示模塊，顯示模塊連接至微處理器的輸出端，顯示部分采用oled顯示屏，微處理器將乙醇?xì)怏w傳感器輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的氣體濃度傳輸給顯示模塊，顯示在顯示屏上。
本發(fā)明中，所述的報(bào)警模塊包括燈光報(bào)警器和/或語(yǔ)音報(bào)警器，所述燈光報(bào)警器采用三色燈，分別發(fā)出紅、黃、綠的燈光，當(dāng)為綠色時(shí)，說(shuō)明車內(nèi)有害氣體的濃度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，當(dāng)為黃色時(shí)，說(shuō)明車內(nèi)有害氣體的濃度達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)范圍的臨界值需要注意對(duì)車內(nèi)通風(fēng)，當(dāng)為紅色時(shí)，說(shuō)明車內(nèi)有害氣體的濃度已經(jīng)超標(biāo)。
本發(fā)明車載氣體檢測(cè)裝置的工作過(guò)程如下：首先開(kāi)機(jī)自檢通過(guò)后進(jìn)入正常工作狀態(tài)，乙醇?xì)怏w傳感器以固定頻率對(duì)車內(nèi)空氣進(jìn)行采集，并將采集的模擬信號(hào)傳輸給微處理器，微處理器內(nèi)部自帶的a/d轉(zhuǎn)換電路將傳輸來(lái)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，微處理器對(duì)轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的氣體濃度值在顯示器上直觀地顯示，檢測(cè)裝置可以設(shè)置氣體濃度的報(bào)警值，當(dāng)檢測(cè)到車內(nèi)駕駛室的乙醇濃度超過(guò)報(bào)警值時(shí)，將啟動(dòng)汽車制動(dòng)電路，汽車制動(dòng)電路通過(guò)無(wú)線通訊連接至車載控制器，禁止汽車啟動(dòng)，一方面提示人們注意車內(nèi)污染，另一方面可以保護(hù)駕乘人員的安全與健康，該裝置使用無(wú)線通訊與車載控制器連接，減少了現(xiàn)場(chǎng)布線，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝使用方便，成本低廉，性能穩(wěn)定。
本發(fā)明中，所述的乙醇?xì)怏w傳感器為旁熱式結(jié)構(gòu)，由外表面自帶有2個(gè)平行且分立的環(huán)形金電極的氧化鋁陶瓷管、涂覆在陶瓷管表面的敏感材料、穿過(guò)陶瓷管的鎳鉻合金加熱線圈組成，每個(gè)金電極上連接有兩根鉑絲引腳。
優(yōu)選地，所述敏感材料為靜電紡絲法制備的zno復(fù)合納米纖維，該zno復(fù)合納米纖維材料具體為zno微球摻雜金屬納米線和al。
優(yōu)選地，所述敏感材料厚度為0.2～0.5mm，所述zno復(fù)合納米纖維直徑為300nm。
zno是一種重要的半導(dǎo)體材料，其在光學(xué)、電學(xué)、催化等方面性能獨(dú)特，具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)的n型寬禁帶半導(dǎo)體材料，現(xiàn)有技術(shù)中，zno半導(dǎo)體材料在催化染料敏化太陽(yáng)能電池、傳感器等領(lǐng)域都有實(shí)際應(yīng)用。在氣體傳感器方面，現(xiàn)有技術(shù)方案中，通常是對(duì)zno基氣體傳感器的研究主要采取納米結(jié)構(gòu)控制、摻雜、復(fù)合等方式來(lái)提高性能；而采用靜電紡絲法制備氧化鋅復(fù)合纖維作為敏感材料的技術(shù)方案不多；本發(fā)明中，關(guān)于傳感器的敏感材料，采用靜電紡絲法制備了基于zno的復(fù)合納米纖維，基于復(fù)合納米纖維的大的比表面積及微孔結(jié)構(gòu)，該敏感材料對(duì)氣體的響應(yīng)靈敏度大大增加。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述zno復(fù)合納米纖維中al的質(zhì)量含量為5～7％。
本發(fā)明所述的敏感材料中，將zno與al結(jié)合，通過(guò)摻雜，該al離子取代了zno晶體中的zn離子的位置，作為補(bǔ)償，產(chǎn)生了一定量的自由電子，從而降低了材料的空穴載流子濃度，此外，al離子的引入能夠抑制zno微球的生長(zhǎng)，使其微球尺寸明顯減少；同時(shí)，al離子的摻雜改變了材料中氧組份的分布，使得材料中缺陷氧和表面化學(xué)吸附氧的數(shù)量得到了極大增加，上述方面共同作用，大幅提高了傳感器的靈敏度。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述zno復(fù)合納米纖維中，該金屬納米線優(yōu)選為ag納米線，所述ag納米線的質(zhì)量含量為6～9％，所述ag納米線長(zhǎng)度為300nm，直徑為60nm。
本發(fā)明所述的敏感材料中，將zno與ag納米線結(jié)合，通過(guò)摻雜的該ag納米線，使得該ag納米線相互之間平行，該ag納米線能夠?yàn)槊舾胁牧咸峁?dǎo)電通路，同時(shí)提高了敏感材料的強(qiáng)度和韌性；這與現(xiàn)有技術(shù)方案中，通常是通過(guò)摻雜粒子等來(lái)提高氣敏材料的導(dǎo)電性、催化性不同，本發(fā)明的技術(shù)方案具有現(xiàn)實(shí)意義。
此外，上述敏感材料的制備步驟：
步驟1，取9mmol尿素和6mmol乙酸鋅溶解在40ml的去離子水中，攪拌均勻；然后向上述溶液中加入al(no3)2·9h2o，攪拌均勻；再向上述溶液中加入ag納米線，攪拌均勻后，將溶液轉(zhuǎn)移到水熱釜中，在恒溫130℃下水熱反應(yīng)20h，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，依次用酒精和去離子水離心分離、洗滌，重復(fù)洗滌三次后，將所得沉淀干燥；
步驟2，取0.7g聚乙烯醇放入裝有12g蒸餾水的錐形瓶中，在保溫90℃下不斷攪拌，使之完全溶解，自然冷卻至室溫；然后取上述沉淀，繼續(xù)攪拌6h，得到混合溶液a；然后將上述混合溶液a裝入噴絲管中，插入一根10cm的銅絲作為正極，鋁箔作為接收板，為負(fù)極，靜電紡絲時(shí)所加電壓為15kv，噴絲頭魚(yú)接收板之間距離為20cm，進(jìn)行靜電紡絲，得到聚乙烯醇/zno/ag/al復(fù)合納米纖維；
步驟3，將上述聚乙烯醇/zno/ag/al復(fù)合納米纖維在550℃下退火處理5h，以去除高分子聚乙烯醇，得到zno復(fù)合納米纖維。
進(jìn)一步的，將上述zno復(fù)合納米纖維配置成漿料后，涂覆在陶瓷管表面，制備電極后，即得本發(fā)明所述乙醇?xì)怏w傳感器。
實(shí)施例1
本實(shí)施例中，所述的乙醇?xì)怏w傳感器為旁熱式結(jié)構(gòu)，由外表面自帶有2個(gè)平行且分立的環(huán)形金電極的氧化鋁陶瓷管、涂覆在陶瓷管表面的敏感材料、穿過(guò)陶瓷管的鎳鉻合金加熱線圈組成，每個(gè)金電極上連接有兩根鉑絲引腳；所述敏感材料為靜電紡絲法制備的zno復(fù)合納米纖維，厚度為0.2～0.5mm，且，該zno復(fù)合納米纖維材料具體為zno微球摻雜金屬納米線和al。
上述zno復(fù)合納米纖維的制備步驟如下：
步驟1，取9mmol尿素和6mmol乙酸鋅溶解在40ml的去離子水中，攪拌均勻；然后向上述溶液中加入al(no3)2·9h2o，攪拌均勻；再向上述溶液中加入ag納米線，攪拌均勻后，將溶液轉(zhuǎn)移到水熱釜中，在恒溫130℃下水熱反應(yīng)20h，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，依次用酒精和去離子水離心分離、洗滌，重復(fù)洗滌三次后，將所得沉淀干燥；
步驟2，取0.7g聚乙烯醇放入裝有12g蒸餾水的錐形瓶中，在保溫90℃下不斷攪拌，使之完全溶解，自然冷卻至室溫；然后取上述沉淀，繼續(xù)攪拌6h，得到混合溶液a；然后將上述混合溶液a裝入噴絲管中，插入一根10cm的銅絲作為正極，鋁箔作為接收板，為負(fù)極，靜電紡絲時(shí)所加電壓為15kv，噴絲頭魚(yú)接收板之間距離為20cm，進(jìn)行靜電紡絲，得到聚乙烯醇/zno/ag/al復(fù)合納米纖維；
步驟3，將上述聚乙烯醇/zno/ag/al復(fù)合納米纖維在550℃下退火處理5h，以去除高分子聚乙烯醇，得到zno復(fù)合納米纖維。
本實(shí)施例中，所述zno復(fù)合納米纖維中金屬納米線的質(zhì)量含量為6％，所述zno復(fù)合納米纖維中al的質(zhì)量含量為5％。
通過(guò)改變流過(guò)加熱線圈的電流來(lái)調(diào)控傳感器的工作溫度，通過(guò)測(cè)量傳感器處于不同氣體中時(shí)兩個(gè)金電極之間的電阻值可以獲得傳感器的靈敏度。傳感器對(duì)于乙醇?xì)怏w的靈敏度s定義為：s＝rg/ra，其中rg和ra分別為傳感器在乙醇?xì)怏w和空氣中時(shí)兩金電極間的電阻值，發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施例中該傳感器的靈敏度為8.4。
實(shí)施例2
本實(shí)施例中，所述的乙醇?xì)怏w傳感器為旁熱式結(jié)構(gòu)，由外表面自帶有2個(gè)平行且分立的環(huán)形金電極的氧化鋁陶瓷管、涂覆在陶瓷管表面的敏感材料、穿過(guò)陶瓷管的鎳鉻合金加熱線圈組成，每個(gè)金電極上連接有兩根鉑絲引腳；所述敏感材料為靜電紡絲法制備的zno復(fù)合納米纖維，厚度為0.2～0.5mm，且，該zno復(fù)合納米纖維材料具體為zno微球摻雜金屬納米線和al。
上述zno復(fù)合納米纖維的制備步驟如下：
步驟1，取9mmol尿素和6mmol乙酸鋅溶解在40ml的去離子水中，攪拌均勻；然后向上述溶液中加入al(no3)2·9h2o，攪拌均勻；再向上述溶液中加入ag納米線，攪拌均勻后，將溶液轉(zhuǎn)移到水熱釜中，在恒溫130℃下水熱反應(yīng)20h，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，依次用酒精和去離子水離心分離、洗滌，重復(fù)洗滌三次后，將所得沉淀干燥；
步驟2，取0.7g聚乙烯醇放入裝有12g蒸餾水的錐形瓶中，在保溫90℃下不斷攪拌，使之完全溶解，自然冷卻至室溫；然后取上述沉淀，繼續(xù)攪拌6h，得到混合溶液a；然后將上述混合溶液a裝入噴絲管中，插入一根10cm的銅絲作為正極，鋁箔作為接收板，為負(fù)極，靜電紡絲時(shí)所加電壓為15kv，噴絲頭魚(yú)接收板之間距離為20cm，進(jìn)行靜電紡絲，得到聚乙烯醇/zno/ag/al復(fù)合納米纖維；
步驟3，將上述聚乙烯醇/zno/ag/al復(fù)合納米纖維在550℃下退火處理5h，以去除高分子聚乙烯醇，得到zno復(fù)合納米纖維。
本實(shí)施例中，所述zno復(fù)合納米纖維中金屬納米線的質(zhì)量含量為8％，所述zno復(fù)合納米纖維中al的質(zhì)量含量為6％。
通過(guò)改變流過(guò)加熱線圈的電流來(lái)調(diào)控傳感器的工作溫度，通過(guò)測(cè)量傳感器處于不同氣體中時(shí)兩個(gè)金電極之間的電阻值可以獲得傳感器的靈敏度。傳感器對(duì)于乙醇?xì)怏w的靈敏度s定義為：s＝rg/ra，其中rg和ra分別為傳感器在乙醇?xì)怏w和空氣中時(shí)兩金電極間的電阻值，發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施例中該傳感器的靈敏度為17.2。
實(shí)施例3
本實(shí)施例中，所述的乙醇?xì)怏w傳感器為旁熱式結(jié)構(gòu)，由外表面自帶有2個(gè)平行且分立的環(huán)形金電極的氧化鋁陶瓷管、涂覆在陶瓷管表面的敏感材料、穿過(guò)陶瓷管的鎳鉻合金加熱線圈組成，每個(gè)金電極上連接有兩根鉑絲引腳；所述敏感材料為靜電紡絲法制備的zno復(fù)合納米纖維，厚度為0.2～0.5mm，且，該zno復(fù)合納米纖維材料具體為zno微球摻雜金屬納米線和al。
上述zno復(fù)合納米纖維的制備步驟如下：
步驟1，取9mmol尿素和6mmol乙酸鋅溶解在40ml的去離子水中，攪拌均勻；然后向上述溶液中加入al(no3)2·9h2o，攪拌均勻；再向上述溶液中加入ag納米線，攪拌均勻后，將溶液轉(zhuǎn)移到水熱釜中，在恒溫130℃下水熱反應(yīng)20h，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，依次用酒精和去離子水離心分離、洗滌，重復(fù)洗滌三次后，將所得沉淀干燥；
步驟2，取0.7g聚乙烯醇放入裝有12g蒸餾水的錐形瓶中，在保溫90℃下不斷攪拌，使之完全溶解，自然冷卻至室溫；然后取上述沉淀，繼續(xù)攪拌6h，得到混合溶液a；然后將上述混合溶液a裝入噴絲管中，插入一根10cm的銅絲作為正極，鋁箔作為接收板，為負(fù)極，靜電紡絲時(shí)所加電壓為15kv，噴絲頭魚(yú)接收板之間距離為20cm，進(jìn)行靜電紡絲，得到聚乙烯醇/zno/ag/al復(fù)合納米纖維；
步驟3，將上述聚乙烯醇/zno/ag/al復(fù)合納米纖維在550℃下退火處理5h，以去除高分子聚乙烯醇，得到zno復(fù)合納米纖維。
本實(shí)施例中，所述zno復(fù)合納米纖維中金屬納米線的質(zhì)量含量為9％，所述zno復(fù)合納米纖維中al的質(zhì)量含量為7％。
通過(guò)改變流過(guò)加熱線圈的電流來(lái)調(diào)控傳感器的工作溫度，通過(guò)測(cè)量傳感器處于不同氣體中時(shí)兩個(gè)金電極之間的電阻值可以獲得傳感器的靈敏度。傳感器對(duì)于乙醇?xì)怏w的靈敏度s定義為：s＝rg/ra，其中rg和ra分別為傳感器在乙醇?xì)怏w和空氣中時(shí)兩金電極間的電阻值，發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施例中該傳感器的靈敏度為15.6。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳方式，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。