吳明

摘 要：甲醛通過(guò)各種途徑入侵人們的生活，比如房子裝修。房子在裝修中所使用的板材、墻體涂料、木漆柜上的油漆等都含有甲醛。殘留的甲醛想要完全揮發(fā)，可能要等十年甚至更久。所以如何快速高效的實(shí)時(shí)檢測(cè)室內(nèi)甲醛含量是否超標(biāo)就顯得尤為重要了。傳統(tǒng)甲醛濃度測(cè)量的方法大多都操作復(fù)雜[1]。為此，本研究設(shè)計(jì)了一種操作簡(jiǎn)單并且可以準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地檢測(cè)室內(nèi)甲醛含量，同時(shí)還具有超限報(bào)警功能的臺(tái)式甲醛測(cè)試儀器。此設(shè)計(jì)方案基于LPC1768單片機(jī)，主要采用英國(guó)達(dá)特公司生產(chǎn)的電化學(xué)型甲醛傳感器，此外還采用OS操作系統(tǒng)控制可觸摸屏作為人機(jī)交互界面。

關(guān)鍵詞：甲醛；OS操作系統(tǒng)；人機(jī)交互界面

0 引言

現(xiàn)如今，人們家裝所用的材料如家具、織物、木制品填料、清潔劑、化妝品和個(gè)人用品等中大多都含有甲醛。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，一般正常裝修的情況下，室內(nèi)甲醛的釋放期會(huì)持續(xù)3～15年[2]?？梢哉f(shuō)甲醛是生活中不可避免的一類令人頭疼的有害物質(zhì)。通過(guò)監(jiān)測(cè)儀向使用者提供當(dāng)前空氣里甲醛污染狀況，能提醒使用者何時(shí)新房能夠入住，何時(shí)需開(kāi)窗通風(fēng)或者幫助使用者找出家中污染程度嚴(yán)重的家具或其他物件以便做妥善處理等，使人們免于受到濃度超標(biāo)的有害氣體的侵害。

1 臺(tái)式甲醛測(cè)試系統(tǒng)

臺(tái)式甲醛測(cè)試系統(tǒng)可大致分為3個(gè)部分：各傳感器信號(hào)監(jiān)測(cè)、單片機(jī)及外圍電路部分、觸摸屏部分。

以下分3個(gè)步驟說(shuō)明該系統(tǒng)工作原理（圖1）。

（1）甲醛傳感器端，正常工作時(shí)不斷監(jiān)測(cè)環(huán)境各參數(shù)。

（2）單片機(jī)及外圍電路轉(zhuǎn)換讀取環(huán)境各參數(shù)。

（3）觸摸屏實(shí)時(shí)顯示傳感器所測(cè)的數(shù)值，超限時(shí)啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，此外兼有人機(jī)交互功能。

2 甲醛濃度的檢測(cè)

甲醛濃度的檢測(cè)主要依賴于DART甲醛傳感器，如圖2所示。

DART甲醛傳感器是兩電極電化學(xué)型的傳感器[3]，通過(guò)擴(kuò)散原理實(shí)現(xiàn)，因此不需要外部采樣硬件。當(dāng)有甲醛氣體存在的時(shí)候，將會(huì)有一個(gè)很小的直流產(chǎn)生；傳感器本身不需要電源供應(yīng)，但是產(chǎn)生的這個(gè)電流需要外部的數(shù)據(jù)采集將其變?yōu)榭勺x的信號(hào)。

如圖3所示的轉(zhuǎn)化電路圖，最終的效果是傳感器正極端流出電流信號(hào)，從負(fù)極端流進(jìn)電流，在此過(guò)程中，流回傳感器的電流流經(jīng)了電阻VR1和R1，再回到傳感器負(fù)極，所以LTC1049運(yùn)放的輸出端OUT輸出的電壓值為-IN極電壓值加上電容C1兩端的電壓值。再因?yàn)長(zhǎng)TC1049運(yùn)放-IN和+IN端之間有虛短的效果，因此，LTC1049運(yùn)放的輸出端OUT輸出的電壓值為+IN極電壓值加上電容C1兩端的電壓值。甲醛傳感器輸出的電信號(hào)非常微弱，因此放大器需要選擇高放大倍數(shù)的運(yùn)放，電路設(shè)計(jì)和元器件的選擇因而就顯得非常的關(guān)鍵。

3 人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)

臺(tái)式甲醛測(cè)試系統(tǒng)界面的制作可以依靠一款PC上位機(jī)軟件GUIBuilder.exe來(lái)完成。GUIBuilder應(yīng)用程序是一款無(wú)須使用C編程語(yǔ)言即可創(chuàng)建對(duì)話框的工具，并且提供了豐富的控件?？丶臄[放位置以及控件本身的大小，都可通過(guò)拖放操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，而無(wú)須編寫(xiě)源代碼。根據(jù)上下文菜單，能添加其他各種屬性。對(duì)這些控件的屬性進(jìn)行編輯后，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)控件屬性的調(diào)整，通過(guò)該軟件來(lái)繪制簡(jiǎn)易的甲醛監(jiān)測(cè)儀的顯示界面。此軟件操作很簡(jiǎn)單，不在此一一贅述。

4 實(shí)驗(yàn)分析

在甲醛測(cè)試儀成型時(shí)，在網(wǎng)上購(gòu)買得到標(biāo)準(zhǔn)濃度的甲醛氣體測(cè)試包，方便測(cè)試甲醛測(cè)試儀的準(zhǔn)確性。如圖4所示為甲醛監(jiān)測(cè)儀實(shí)驗(yàn)測(cè)試圖。

5 總結(jié)

此次所設(shè)計(jì)的甲醛監(jiān)測(cè)儀的測(cè)量效果良好。筆者在設(shè)計(jì)此甲醛監(jiān)測(cè)儀之前，曾購(gòu)買過(guò)一臺(tái)手持式的甲醛測(cè)試儀，其結(jié)構(gòu)采用泵吸式結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)效果很一般，數(shù)值跳動(dòng)大，在同一點(diǎn)測(cè)試很不穩(wěn)定。因此，兩相比較，此次設(shè)計(jì)的甲醛監(jiān)測(cè)儀在檢測(cè)甲醛氣體的效果還是值得肯定的。

參考文獻(xiàn)

[1]李剛，李娟，文霞，等.室內(nèi)甲醛快速檢測(cè)儀法與乙酰丙酮分光光度法對(duì)比研究[J].制冷與空調(diào)，2015，29（5）：523-525.

[2]秦桂香，汪鵬.裝修污染物甲醛的檢測(cè)及其防治探索[J].青海師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，（3）：71-74.

[3]王國(guó)勝，郭聯(lián)金.傳感器在室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器，2013，（4）：76-79.

（作者單位：合肥工業(yè)大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院）