多参数便携式空气质量检测仪

作     者：梁淑桢 

作者单位：西华师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘汉奎

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 

主      题：空气质量检测 STM32F103RCT6单片机 气体传感器 最小二乘法 均值滤波 

摘      要：随着对出行车辆依赖程度的不断提高,驾乘人员车内滞留平均时间变长,车内空气质量倍受关注。车内空气环境中聚集的大量有害气体会对驾乘人员身体健康构成长期性危害,而且这种危害难以通过人体感观直接判断出来。因此设计一款可靠的空气质量检测仪是非常必要的。本文研制了一款多参数便携式空气质量检测仪。它采用STM32F103RCT6最小系统作为核心控制单元,以多种高精度传感器检测苯、甲醛、TVOC、温度以及湿度等车内环境质量参数,在超过限值时进行声光警示。该检测仪的测量数据既可在TFT屏上直接显示,也可通过蓝牙传输至其它终端显示。在测量完成后测量数据可直接保存在SD卡数据存储模块。检测仪的硬件电路冗余度较低,整机体积为120mm*100mm*34mm。为了保证测量准确性和可靠性,对空气质量检测仪进行了严格校准和测量分析。首先采用动态配气法配置实验气体,并构建实验气路进行实验验证。随后对传感器原始测量数据进行滑动均值滤波处理。最后根据每个传感器的工作原理和响应特性,对测量数据采用最小二乘法进行拟合,实现检测仪校准。检测仪的性能分析部分采用最小二乘线性度、选择性、稳定性、灵敏度等指标进行评测,分析结果表明检测仪对苯、甲醛、TVOC的测量数据的最小二乘线性度分别为7.29%、4.24%和5.03%;对目标气体的选择性均高于96%,对混合气体的选择性均高于90%;检测仪的稳定性用相对误差进行评估,其对应的相对误差分别为0.166、0.129和0.112;检测灵敏度可分别达到0.9594、0.8929和0.9843。检测仪的温度和相对湿度的最大测量误差分别为0.8℃和2.2%RH。因此,该检测仪具有结构紧凑、操作简便、性能良好等优点。