本發(fā)明涉及CO濃度檢測技術領域，尤其是一種CO濃度檢測裝置及其檢測方法。

背景技術：

在標準狀況下，一氧化碳為無色、無臭、無刺激性的氣體。一氧化碳極易與血紅蛋白結合，形成碳氧血紅蛋白，使血紅蛋白喪失攜氧的能力和作用，造成組織窒息，嚴重時死亡。一氧化碳對全身的組織細胞均有毒性作用，尤其對大腦皮質的影響最為嚴重?？諝庵械囊谎趸紳舛冗_到50ppm時，健康成年人可以承受8小時；達到200ppm時，健康成年人2～3小時后，輕微頭痛、乏力；達到400ppm時，健康成年人1～2小時內前額痛，3小時后威脅生命；到800ppm時，健康成年人45分鐘內，眼花、惡心、痙攣，2小時內失去知覺，2～3小時內死亡；達到1600ppm時，健康成年人20分鐘內頭痛、眼花、惡心，1小時內死亡；達到3200ppm時，健康成年人5～10分鐘內頭痛、眼花、惡心，25～30分鐘內死亡；達到6400ppm時，健康成年人1～2分鐘內頭痛、眼花、惡心，10～15分鐘死亡；達到12800ppm時，健康成年人1～3分鐘內死亡。

現有的CO氣體檢測系統(tǒng)僅僅是通過CO氣體傳感器進行直接測量和報警，由于CO氣體傳感器對檢測環(huán)境的敏感度高，很容易受到干擾，導致直接用CO氣體傳感器的檢測結果進行報警判定準確度低。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種CO濃度檢測裝置及其檢測方法，能夠解決現有技術的不足，提高對于環(huán)境中CO濃度檢測報警的準確度。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案如下。

一種CO濃度檢測裝置，其特征在于：包括，

CO氣體傳感器，用于檢測CO氣體濃度；

采樣機構，用于在檢測區(qū)域內采集氣體樣本；

中央處理模塊，用于對CO氣體傳感器輸出的信號進行處理；

濾波模塊，用于對CO氣體傳感器的輸出信號進行濾波，并將濾波后的信號傳輸至中央處理模塊；

通訊模塊，用于將中央處理模塊的處理結果進行輸出；

報警模塊，用于進行聲光報警；

反饋模塊，用于根據中央處理模塊的處理結果對中央處理模塊(3)發(fā)出反饋控制信號；

人機交互模塊，用于對中央處理模塊和反饋模塊的運行參數進行顯示和控制。

作為優(yōu)選，所述采樣機構包括機殼，機殼的進氣口設置有濾網，機殼的進氣口和出氣口之間設置有氣腔，氣腔上方設置有采樣腔，氣腔內設置有攪拌葉片，采樣腔內通過豎向滑軌設置有孔板，孔板通過電機帶動上下移動。

作為優(yōu)選，所述濾波模塊的輸入端通過第一電阻連接至第一運放的反相輸入端，濾波模塊的輸入端通過第二電阻連接至第一運放的正相輸入端，第一運放的正相輸入端通過第一電容接地，第一運放的反相輸入端通過第三電阻連接至第一三極管的基極，第一三極管的基極通過第二電容連接至第一三極管的集電極，第一三極管的發(fā)射極通過第四電阻接地，第一三極管的集電極通過第五電阻連接至第二三極管的基極，第一三極管的集電極通過第六電阻連接至第二三極管的集電極，第二三極管的發(fā)射極通過第三電容接地，第二三極管的集電極通過第七電阻連接至第一運放的輸出端，第一運放的輸出端通過第八電阻連接至第二運放的反相輸入端，第二運放的正相輸入端通過第九電阻接地，第二運放的反相輸入端通過第十電阻連接至第二運放的輸出端，第二運放的輸出端通過第十一電阻連接至第一三極管的集電極，第二運放的反相輸入端通過第十二電阻連接至濾波模塊的輸出端。

一種上述的CO濃度檢測裝置的檢測方法，包括以下步驟：

A、采樣機構對檢測空間內的氣體樣本進行采樣，CO氣體傳感器對采樣氣體進行檢測；

B、CO氣體傳感器將檢測結果通過濾波模塊發(fā)送至中央處理模塊；

C、中央處理模塊使用T₁和T₂兩個時間段的檢測數據進行擬合，若擬合后的數據的線性相關度低于閾值，則擴大檢測時間段的時長進行再次擬合，若擬合后的數據的線性相關度仍低于閾值，則使用上一次得到的有效結果作為處理結果進行輸出；若擬合后的數據的線性相關度大于等于閾值，則使用本次得到的處理結果作為有效結果輸出；

D、反饋模塊根據中央處理模塊的輸出結果和人機交互模塊的設定對中央處理模塊進行反饋控制。

作為優(yōu)選，步驟D中，若中央處理模塊輸出結果為濃度超標報警，并且濃度值未降低，則反饋模塊將中央處理模塊的檢測頻率進行提高，中央處理模塊檢測頻率的提高幅度與濃度超標時長成正比，其比例系數通過人機交互模塊進行設定。

采用上述技術方案所帶來的有益效果在于：本發(fā)明對于外界干擾可以進行有效的過濾，降低由于外界環(huán)境因素的變化對于檢測報警結果的干擾，檢測可靠性高，報警準確及時，非常適合室內CO的檢測。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個具體實施方式的原理圖。

圖2是本發(fā)明一個具體實施方式中采樣機構的結構圖。

圖3是本發(fā)明一個具體實施方式中濾波模塊的結構圖。

具體實施方式

本發(fā)明中使用到的標準零件均可以從市場上購買，異形件根據說明書的和附圖的記載均可以進行訂制，各個零件的具體連接方式均采用現有技術中成熟的螺栓、鉚釘、焊接、粘貼等常規(guī)手段，在此不再詳述。

參照圖1-3，本發(fā)明的一個具體實施方式包括CO氣體傳感器1，用于檢測CO氣體濃度；

采樣機構2，用于在檢測區(qū)域內采集氣體樣本；

中央處理模塊3，用于對CO氣體傳感器1輸出的信號進行處理；

濾波模塊4，用于對CO氣體傳感器1的輸出信號進行濾波，并將濾波后的信號傳輸至中央處理模塊3；

通訊模塊5，用于將中央處理模塊3的處理結果進行輸出；

報警模塊6，用于進行聲光報警；

反饋模塊8，用于根據中央處理模塊3的處理結果對中央處理模塊3發(fā)出反饋控制信號；

人機交互模塊7，用于對中央處理模塊3和反饋模塊8的運行參數進行顯示和控制。

采樣機構2包括機殼9，機殼9的進氣口11設置有濾網10，機殼的進氣口11和出氣口12之間設置有氣腔13，氣腔13上方設置有采樣腔14，氣腔13內設置有攪拌葉片15，采樣腔14內通過豎向滑軌16設置有孔板17，孔板17通過電機18帶動上下移動。

濾波模塊4的輸入端IN通過第一電阻R1連接至第一運放A1的反相輸入端，濾波模塊4的輸入端IN通過第二電阻R2連接至第一運放A1的正相輸入端，第一運放A1的正相輸入端通過第一電容C1接地，第一運放A1的反相輸入端通過第三電阻R3連接至第一三極管Q1的基極，第一三極管Q1的基極通過第二電容C2連接至第一三極管Q1的集電極，第一三極管Q1的發(fā)射極通過第四電阻R4接地，第一三極管Q1的集電極通過第五電阻R5連接至第二三極管Q2的基極，第一三極管Q1的集電極通過第六電阻R6連接至第二三極管Q2的集電極，第二三極管Q2的發(fā)射極通過第三電容C3接地，第二三極管Q2的集電極通過第七電阻R7連接至第一運放A1的輸出端，第一運放A1的輸出端通過第八電阻R8連接至第二運放A2的反相輸入端，第二運放A2的正相輸入端通過第九電阻R9接地，第二運放A2的反相輸入端通過第十電阻R10連接至第二運放A2的輸出端，第二運放A2的輸出端通過第十一電阻R11連接至第一三極管Q1的集電極，第二運放A2的反相輸入端通過第十二電阻R12連接至濾波模塊4的輸出端。

其中，第一電阻R1為2.5kΩ、第二電阻R2為3kΩ、第三電阻R3為12kΩ、第四電阻R4為7kΩ、第五電阻R5為1.5kΩ、第六電阻R6為2kΩ、第七電阻R7為4kΩ、第八電阻R8為4kΩ、第九電阻R9為7kΩ、第十電阻R10為8.5kΩ、第十一電阻R11為5kΩ、第十二電阻R12為2.5kΩ。第一電容C1為350μF、第二電容C2為600μF、第三電容C3為450μF。

一種上述的CO濃度檢測裝置的檢測方法，包括以下步驟：

A、采樣機構2對檢測空間內的氣體樣本進行采樣，CO氣體傳感器1對采樣氣體進行檢測；

B、CO氣體傳感器1將檢測結果通過濾波模塊4發(fā)送至中央處理模塊3；

C、中央處理模塊3使用T₁和T₂兩個時間段的檢測數據進行擬合，若擬合后的數據的線性相關度低于閾值，則擴大檢測時間段的時長進行再次擬合，若擬合后的數據的線性相關度仍低于閾值，則使用上一次得到的有效結果作為處理結果進行輸出；若擬合后的數據的線性相關度大于等于閾值，則使用本次得到的處理結果作為有效結果輸出；

D、反饋模塊8根據中央處理模塊3的輸出結果和人機交互模塊7的設定對中央處理模塊3進行反饋控制。

步驟D中，若中央處理模塊3輸出結果為濃度超標報警，并且濃度值未降低，則反饋模塊8將中央處理模塊3的檢測頻率進行提高，中央處理模塊3檢測頻率的提高幅度與濃度超標時長成正比，其比例系數通過人機交互模塊7進行設定。

T₁和T₂兩個時間段在選取時，時長保持在5～6s，兩個時間段保持有至少80％的重疊區(qū)域。

在中央處理模塊3提高檢測頻率的同時，使孔板17向上移動，加快采樣腔14內氣體的循環(huán)速度。

現有技術的CO氣體傳感器是通過CO氣體在電極上發(fā)生氧化或者還原反應，傳感器通過檢測反應過程中產生的電荷電位，對氣體濃度進行判斷。并通過設置化學過濾器對干擾氣體進行去除，通過設置偏置電壓使電化學反應活性較低的氣體可以實現氧化或者還原反應，提高傳感器的靈敏度。發(fā)明人通過對傳感器檢測原理的研究，通過增加比表面積來提高傳感器的檢測靈敏度，增加比表面積的方法是采用金剛石絮狀網來實現，金剛石薄膜對CO分子敏感，利用金剛石多層多孔薄膜可以實現對CO的檢測，具體做法是先在SiO₂基板上生長一層金剛石薄膜，然后在金剛石薄膜上面生長一層SiO₂，接著利用光刻膠覆蓋，用光刻技術在SiO₂上面繪制微溝道，使用酸腐蝕法腐蝕掉一部分SiO₂，去掉部分SiO₂，在上面繼續(xù)生長金剛石，然后重復生長SiO₂，光刻，再生長金剛石，如此生長多層。最后將金剛石薄膜放入酸中腐蝕掉SiO₂形成微溝道管道，最后在金剛石薄膜上接上歐姆電極。CO分子可以方便的進入微溝道，從而可以實現對CO的高精度測量。在生長時可摻入少量的硼。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。