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TVOC氣體檢測技術(shù)與應(yīng)用選型
TVOC氣體特性
TVOC是揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱，它們是由碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)等元素組成的有機(jī)化合物。TVOC的主要來源包括建筑材料、家具、清潔用品、化妝品、煙草、汽車尾氣等，以及工業(yè)生產(chǎn)過程尾氣排放，化學(xué)品泄漏等。
TVOC氣體的TLV與中毒反應(yīng)：
TVOC氣體的TLV(TWA)（工業(yè)職業(yè)接觸限值）為0.5ppm，STEL（短時間接觸限值）為1ppm。在接觸高濃度TVOC氣體時，可能會出現(xiàn)眼、鼻、喉、皮膚和呼吸道等方面的不適癥狀，如頭痛、頭暈、嗓子痛、嘔吐、肺炎等。長期接觸高濃度TVOC氣體可能會導(dǎo)致肝、肺、腎、神經(jīng)系統(tǒng)等方面的慢性病。因此，對于TVOC氣體的檢測和控制非常重要。
TVOC氣體的室內(nèi)空氣標(biāo)準(zhǔn)：
TVOC氣體的室內(nèi)空氣標(biāo)準(zhǔn)并沒有國家規(guī)定的普遍標(biāo)準(zhǔn)，不同的國家、地區(qū)、行業(yè)都有其各自的標(biāo)準(zhǔn)，例如在美國，室內(nèi)空氣中TVOC的限制是350μg/m3，而在歐洲，室內(nèi)空氣中TVOC的限制是300 μg/m3（參考標(biāo)準(zhǔn)EN 16516）。在中國，根據(jù)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T18883-2002，室內(nèi)空氣中TVOC的限制是600μg/m3。不過，由于不同TVOC物質(zhì)的毒性不同，其安全濃度也不同，因此在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)實際情況和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合評估和判斷。
固態(tài)電化學(xué)TVOC氣體傳感器工作原理
傳感器采用三電極設(shè)計，可以連續(xù)進(jìn)行氣體濃度測量，傳感器主要由三電極系統(tǒng)(工作電極, 對電極, 參比電極)、固態(tài)電解質(zhì)組成，并在恒電位下工作，被氣體通過擴(kuò)散孔到達(dá)傳感器的工作電極，在電極的多孔微觀表面發(fā)生電化學(xué)氧化或還原反應(yīng)，反應(yīng)的質(zhì)子通過聚合物電解質(zhì)遷移到對電極，電流信號大小與被測氣體濃度成正比。由第一菲克定律表示：i = nFDC因此，流過的電流與目標(biāo)氣體的濃度成正比，參比電極與恒電位儀保持電位恒定。碳?xì)洌N）類化合物典型氣體反應(yīng)如下：
乙烯C2H4 ，將發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)： 工作電極：C2H4+4H2O--->2CO2+12H++12e- 對 電 極：3O2+12H++12e--->6H2O 總反應(yīng)式：C2H4+3O2=2CO2+2H2O
丁烷C4H10 ，將發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)： 工作電極：C4H10+8H2O--->4CO2+26H++26e- 對 電 極：13O2+52H++52e--->26H2O 總反應(yīng)式：2C4H10+13O2=4CO2+10H2O
苯乙烯C8H8 ，將發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)： 工作電極：C8H8+16H2O--->8CO2+40H++40e- 對 電 極：10O2+40H++40e--->20H2O 總反應(yīng)式：C8H8+10O2=8CO2+4H2O
傳感器優(yōu)點與特性
靈敏度高：可檢測PPB級濃度TVOC氣體測量；
快速響應(yīng)：傳感器響應(yīng)時間可在3秒以內(nèi)，T90<30s；
穩(wěn)定性好：長期使用不會出現(xiàn)零點漂移等問題；
壽命更長：采用非消耗型固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)，長期使用靈敏度衰減??；
微小尺寸：可實現(xiàn)多參數(shù)集成設(shè)備應(yīng)用，便攜可穿戴設(shè)備集成；
反應(yīng)廣譜：采用特殊納米級催化材料，對普遍性VOC氣體（NMHC碳?xì)浠衔?，油煙，苯系物，醇類，醛類，酚類，烴類，烷類，乙酸乙酯，汽油等氣體）有更好的響應(yīng)特征，可測量幾百種以上的VOC氣體；
溫度范圍：可在-40°C~55°C環(huán)境下正常工作；
線性度高：全量程線性測量（異丁烯氣體），滿足高精度<±5%FS
輸出信號多樣化選擇
TTL UART Modbus RTU，I2C, SPI；
4-20mA, RS-485, Wifi, LoRa, 4G；
TVOC傳感器主要應(yīng)用領(lǐng)域有那些？
家居環(huán)境監(jiān)測：需要保證家居空氣質(zhì)量，防止TVOC對人體健康的危害；
工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)測：廠區(qū)環(huán)境下生產(chǎn)過程會產(chǎn)生大量的VOC氣體，實時監(jiān)測確保工人的安全和生產(chǎn)環(huán)境的健康；
汽車內(nèi)部空氣質(zhì)量監(jiān)測：尾氣排放進(jìn)入車內(nèi)的VOC氣體對人體健康危害不容忽視；
醫(yī)院手術(shù)室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測：需要保證手術(shù)室內(nèi)的潔凈空氣質(zhì)量，可聯(lián)動新風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行有效控制，預(yù)防TVOC對手術(shù)的影響；
食品加工環(huán)境監(jiān)測：主要測量霉變、細(xì)菌滋生等導(dǎo)致的食品安全問題；
大氣環(huán)境監(jiān)測站：VOC是大氣污染物形成的主要來源，VOC氣體在大氣中形成光化學(xué)反應(yīng)，會產(chǎn)生大量的其他污染氣態(tài)，有效監(jiān)測確?？稍u估環(huán)境質(zhì)量。
垃圾處理環(huán)境監(jiān)測：垃圾處理過程會產(chǎn)生大量有毒物質(zhì)，其中以VOC氣體為主要污染物質(zhì)；
家用商用空氣凈化器：需要對TVOC等有害物質(zhì)進(jìn)行檢測，可確保凈化器的清潔效率和能耗控制，實時呈現(xiàn)環(huán)境中的TVOC含量。
廚房環(huán)境監(jiān)測：廚房是家居環(huán)境中產(chǎn)生異味和有害物質(zhì)的主要源頭，會產(chǎn)生大量的烴為物質(zhì)，包括廚余垃圾產(chǎn)生的大量惡臭異味。
公共場所安全監(jiān)測：易燃易爆物器的揮發(fā)監(jiān)測，有毒有害氣體危害，對公共防化應(yīng)用監(jiān)測以確保公共場所的安全。
建筑材料檢測：有效監(jiān)測建筑材料的VOC釋放量，以確保建筑材料對人體的健康危害；
職業(yè)病防治：化工生產(chǎn)與工業(yè)制造領(lǐng)域?qū)ιa(chǎn)作業(yè)環(huán)境中的VOC監(jiān)測，以確保工人的健康。
醫(yī)院環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測：保證醫(yī)院環(huán)境內(nèi)的空氣質(zhì)量，防止病毒在空氣中的傳播，有效防治交叉感染帶來的風(fēng)險。
關(guān)于我們
EC Sense的氣體傳感器在各大行業(yè)及領(lǐng)域均得到了廣泛應(yīng)用，尤其在工業(yè)監(jiān)測領(lǐng)域，可實現(xiàn)PPB級檢測分辨率，抗干擾強(qiáng)，穩(wěn)定可靠，測量精度得到大大提升，用戶認(rèn)可度高，尤其在工業(yè)安全領(lǐng)域中便攜式檢測儀、固定式工業(yè)探測報警器、氧氣分析儀、在線式監(jiān)測系統(tǒng)集成等。
愛氪森AQSystems長期致力于智能氣體傳感技術(shù)研究和應(yīng)用，同時開發(fā)各行業(yè)專業(yè)需求相關(guān)檢測、報警與分析儀器，為用戶提供全信號鏈，一站式氣體檢測解決方案。