[發(fā)明專利]基于Arduino板的氨揮發(fā)在線檢測(cè)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210747868.2
• 申請(qǐng)日: 2022-06-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115097075A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛譯;楊啟良;苗為偉;張建;王若亞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/00
• 分類號(hào): G01N33/00;G01N33/24
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 蘇蕓蕓

1.一種基于Arduino板的氨揮發(fā)在線檢測(cè)裝置，其特征在于，包括擋雨蓋(1)、單向氣腔(3)、支架(4)、清潔室(5)、數(shù)據(jù)處理單元(6)、檢測(cè)室(7)、PTC發(fā)熱元件(11)、步進(jìn)電機(jī)(13)、螺桿(14)、重力葉片Ⅰ(15)；擋雨蓋(1)通過(guò)擋雨蓋支架(2)固定在單向氣腔(3)上方，清潔室(5)固定在單向氣腔(3)頂部中心處并與其連通，檢測(cè)室(7)固定在清潔室(5)頂部并位于擋雨蓋(1)下方，3個(gè)以上的支架(4)活動(dòng)設(shè)置在單向氣腔(3)下部外側(cè)，單向氣腔(3)底部開(kāi)口；

所述單向氣腔(3)內(nèi)頂部中心處通過(guò)步進(jìn)電機(jī)支架(12)固定有步進(jìn)電機(jī)(13)，步進(jìn)電機(jī)(13)輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與螺桿(14)固連，單向氣腔(3)內(nèi)設(shè)置有一個(gè)以上的導(dǎo)桿(18)，柵格底盤(16)套裝在螺桿(14)、導(dǎo)桿(18)上且其中心處與螺桿螺紋配合，柵格底盤(16)上通過(guò)合頁(yè)連接有2個(gè)以上的重力葉片Ⅰ(15)，重力葉片Ⅰ(15)位于柵格底盤(16)上的孔上方，PTC發(fā)熱元件(11)通過(guò)支架固定在清潔室(5)腔體內(nèi)并位于步進(jìn)電機(jī)(13)上方；

所述檢測(cè)室(7)包括上下開(kāi)口中空殼體、引流板(9)，引流板(9)通過(guò)支架固定在殼體下開(kāi)口處的下方，2個(gè)重力葉片Ⅱ(8)通過(guò)軸活動(dòng)設(shè)置在殼體上開(kāi)口處，傳感器支架(10)固定在檢測(cè)室(7)內(nèi)，其上安裝有3個(gè)化學(xué)傳感器、1個(gè)半導(dǎo)體傳感器；

所述數(shù)據(jù)處理單元包括盒體和設(shè)置在盒體中的Arduino Mega2560、Arduino Uno板、無(wú)線傳輸模塊，Arduino Mega2560通過(guò)Arduino Uno板與無(wú)線傳輸模塊連接，Arduino Uno板分別與步進(jìn)電機(jī)、PTC發(fā)熱元件連接，4個(gè)傳感器分別與Arduino Mega2560連接，無(wú)線傳輸模塊與電腦或智能手機(jī)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Arduino板的氨揮發(fā)在線檢測(cè)裝置，其特征在于：傳感器支架為十字形，引流板為圓板。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Arduino板的氨揮發(fā)在線檢測(cè)裝置，其特征在于：數(shù)據(jù)處理單元上設(shè)置有顯示屏，顯示屏與Arduino Mega2560連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Arduino板的氨揮發(fā)在線檢測(cè)裝置，其特征在于，ArduinoMega2560包括計(jì)算模塊，用于將采集的傳感器電阻數(shù)據(jù)換算為氨氣濃度，具體為：

(1)先用本裝置檢測(cè)已知濃度的氨氣，獲得在氨氣條件下傳感器的電阻值R_s，計(jì)算R_s/R₀的比值，R₀為在空氣條件下傳感器的電阻值，以R_s/R₀比值為縱坐標(biāo)，氨氣濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到每個(gè)傳感器的回歸方程C＝a·X^-c+b，X＝R_s/R₀；

將公式V_RL/R_L＝(V_C-V_RL)/R_s代入上述回歸方程中獲得氨氣濃度C和V_RL的關(guān)系式，其中R_L為輸出電阻，V_C為傳感器的回路電壓，V_RL為傳感器的輸出電壓；

(2)將本裝置通過(guò)支架(4)放置于有氨氣揮發(fā)的待測(cè)環(huán)境中，Arduino Mega2560收集4個(gè)傳感器的R_s值，代入步驟(1)的氨氣濃度C和V_RL的關(guān)系式中，計(jì)算獲得4個(gè)傳感器在某一時(shí)間段檢測(cè)的氨氣濃度；再通過(guò)自適應(yīng)加權(quán)融合算法將4個(gè)傳感器檢測(cè)的氨氣濃度加權(quán)融合即得該檢測(cè)區(qū)域某一時(shí)間段內(nèi)的氨氣濃度。