[發明專利]一種基于紅外吸收光譜的甲醛濃度檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 201911345606.8
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111077099A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 崔海林;蘇波;周慶莉
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504
• 代理公司: 北京安哲思知識產權代理事務所(普通合伙) 11699
• 代理人: 蒲志鳳

本發明公開了一種基于紅外吸收光譜的甲醛濃度檢測方法和裝置，同時檢測甲醛氣體的兩個紅外吸收峰位置來檢測甲醛對紅外光的吸收情況，最終計算甲醛濃度；由于大氣中氣體都有自己的特征吸收峰，不會與甲醛的兩個吸收峰都重合，這樣就可以通過選擇未被影響的吸收峰，作為檢測濃度的數據，就可以大大減少其他氣體的影響，提供甲醛濃度的檢測精度；本發明中通過事先標定濃度電壓比值系數k，并不單獨設置一個參考通道，因此可以簡化檢測流程；本發明的基于紅外吸收光譜的甲醛濃度檢測裝置，光源、探測器、電子元器件等組成部分的壽命長，可以延長使用時間；且裝置簡單易于實現。

技術領域

本發明屬于光電子、電子、光學技術領域，具體涉及一種基于紅外吸收光譜的甲醛濃度檢測方法及裝置。

背景技術

甲醛，化學式為HCHO。是一種有強烈刺激性氣味的無色氣體。甲醛是一種重要的有機原料，主要用于塑料工業、合成纖維、皮革工業、醫藥和染料等。

甲醛是室內環境污染的主要污染物,室內甲醛主要來源于以樹脂為粘合劑的木制人造板，釋放途徑有木材及制板原料自身散發出的甲醛。甲醛是原漿毒物，能與蛋白質結合。對人體健康的影響最為突出，國家標準規定室內空氣中甲醛含量不得大于0.08mg/m³,甲醛已經被世界衛生組織確定為致癌和致畸形物質,是潛在的強致突變物之一,具有強烈的致癌和促癌作用。

雖然目前測定甲醛的方法很多，如分光光度法、色譜法、熒光法、化學發光法、電化學法等，這些方法中大多必須先用大氣采樣器將空氣中的甲醛抽至吸收液中，再帶回實驗室進行分析。這樣的話，實驗周期較長，不適合公共場所的快速檢測。

在民用等領域，通常采用甲醛試紙、試劑檢測法，這是一種化學方法，材料簡單，費用低，但主要依賴于人眼，通過目視比色法進行判斷，靈敏度較低，測量誤差大。同時，此種方法為一次性，反應液不能重復使用。無法完成實時監測。

民用領域還通常采用電化學傳感器。這種傳感器采用電化學方法，甲醛與反應材料發生反應，從而改變材料的電導率。這種方法檢測速度快。但是，電化學傳感器中參與化學反應的材料會隨著反應的進行不斷減少，因此使用壽命短，需要經常跟換。另外，空氣中多種氣體如甲烷、氨氣及其他可揮發有機物 (VOC)都刻意參與氧化還原反應，從而影響電化學傳感器讀數，這叫做交叉影響。因此這種甲醛傳感器會受到多種氣體影響，導致測量結果非常不準確。

提供一種測量結果準確的甲醛檢測儀是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種基于紅外吸收光譜的甲醛濃度檢測方法及裝置，可以通過簡單的方法和裝置實現對甲醛濃度的精確檢測。

一種基于紅外吸收光譜的甲醛濃度檢測方法，包括：

采用波長范圍至少為3.6um到5.78um的紅外光源照射待測甲醛氣體；

采用透過波長為3.6um的濾波片對經待測甲醛氣體吸收后的紅外光進行濾光，并將濾波后紅外光信號轉換為電壓信號，作為第一信號；

采用透過波長為5.78um的濾波片對經待測甲醛氣體吸收后的紅外光進行濾光，并將濾波后紅外光信號轉換為電壓信號，作為第二信號；

判斷第一信號與第二信號之間的差值是否在設定范圍內：

如果在設定范圍內，將第一信號或者第二信號值乘以濃度電壓比K，則得到待測甲醛氣體的濃度；

如果不在設定范圍內，將第一信號和第二信號中的較大值乘以濃度電壓比值K，則得到待測甲醛氣體的濃度；

其中，濃度電壓比值K為事先標定的甲醛濃度與對應的甲醛紅外光譜電壓值的比值。