手持式臭氧濃度檢測(cè)儀主要通過(guò)傳感器將臭氧氣體濃度轉(zhuǎn)化為電信號(hào),再經(jīng)電路處理和數(shù)據(jù)運(yùn)算,最終以數(shù)字或圖形形式顯示臭氧濃度,核心是利用臭氧的化學(xué)或物理特性實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)檢測(cè)。
目前主流的手持式臭氧檢測(cè)儀主要采用以下兩種工作原理,適用場(chǎng)景和精度各有差異:
1.電化學(xué)傳感器原理(很常用)
這是當(dāng)前手持式設(shè)備的主流技術(shù),通過(guò)臭氧與傳感器內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)生電信號(hào),具體流程分為4步:
氣體進(jìn)入:臭氧氣體通過(guò)檢測(cè)儀的進(jìn)氣口(帶濾塵/除濕裝置),擴(kuò)散進(jìn)入電化學(xué)傳感器內(nèi)部的感應(yīng)電極區(qū)域。
電化學(xué)反應(yīng):傳感器內(nèi)的工作電極與臭氧發(fā)生氧化還原反應(yīng)(臭氧被還原),同時(shí)產(chǎn)生微弱的電流信號(hào),且電流強(qiáng)度與臭氧濃度呈線(xiàn)性正相關(guān)(濃度越高,電流越大)。
信號(hào)轉(zhuǎn)換:傳感器輸出的微弱電流,經(jīng)檢測(cè)儀內(nèi)部的放大電路、A/D轉(zhuǎn)換模塊處理,轉(zhuǎn)化為可計(jì)算的數(shù)字信號(hào)。
數(shù)據(jù)顯示:處理器根據(jù)預(yù)設(shè)的校準(zhǔn)曲線(xiàn)(提前用標(biāo)準(zhǔn)臭氧氣體標(biāo)定),將數(shù)字信號(hào)換算為臭氧濃度值(單位通常為ppm或mg/m³),最終在顯示屏上實(shí)時(shí)顯示。
該原理的優(yōu)勢(shì)是響應(yīng)速度快(通常<30秒)、體積小、功耗低,適合現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè);缺點(diǎn)是傳感器有使用壽命(1-2年),需定期校準(zhǔn),且易受濕度、溫度等環(huán)境因素影響。
2.紫外吸收法原理(高精度場(chǎng)景)
基于“臭氧對(duì)特定波長(zhǎng)紫外線(xiàn)有選擇性吸收”的物理特性,精度更高,常見(jiàn)于對(duì)檢測(cè)結(jié)果要求嚴(yán)格的場(chǎng)景,工作流程如下:
光源發(fā)射:檢測(cè)儀內(nèi)部的紫外光源(通常發(fā)射254nm波長(zhǎng)的紫外線(xiàn),臭氧對(duì)此波長(zhǎng)吸收很強(qiáng)),向檢測(cè)氣室發(fā)射穩(wěn)定的紫外光。
氣體吸收:待檢測(cè)的臭氧氣體進(jìn)入氣室后,部分紫外光被臭氧吸收,吸收量遵循朗伯-比爾定律(即吸收程度與臭氧濃度、氣室長(zhǎng)度成正比)。
信號(hào)檢測(cè):氣室另一端的紫外檢測(cè)器,接收經(jīng)過(guò)吸收后的剩余紫外光,將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),未吸收的光越多,電信號(hào)越強(qiáng)(與臭氧濃度呈負(fù)相關(guān))。
濃度計(jì)算:處理器對(duì)比“有臭氧”和“無(wú)臭氧”時(shí)的電信號(hào)差異,結(jié)合氣室參數(shù)和定律公式,計(jì)算出臭氧濃度并顯示。
該原理的優(yōu)勢(shì)是精度高(誤差通常<2%)、傳感器壽命長(zhǎng)(3-5年)、抗干擾能力強(qiáng);缺點(diǎn)是設(shè)備體積相對(duì)大、功耗較高、成本也更高,部分手持式設(shè)備會(huì)采用簡(jiǎn)化版紫外模塊平衡便攜性和精度。
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