1.本实用新型涉及空气质量监测技术领域，尤其涉及一种微型空气站。
背景技术：2.大多数电化学气体传感器应用于扩散模式，在这种模式下，周围环境中的气体样本通过传感器正面的小孔进入传感器(通过气体分子自然流动)。而有些设备通过一个抽气泵将空气/气体样本抽进传感器内。在气孔部位安装有聚四氟乙烯薄膜来阻挡水或油进入传感器内。传感器的测量范围和灵敏度可以通过在设计时调整进气孔尺寸随之变化。大一些的进气孔可以提高设备的灵敏度和分辨率，而小一些的进气孔虽然降低了灵敏度和分辨率，但是可增大测量范围。
3.例如氧气传感器的工作原理与之前所描述的电化学氧气传感器工作原理类似，但是，氧气传感器的使用年限是可预测的，所以，更换周期也可以进行预设——一般为2～3年。与有毒气体传感器不同，氧气传感器长期持续暴露在目标气体中。在通常的耗氧监测应用中，传感器工作环境的氧气浓度为20.9％，这就会在铅阳极上引起化学反应，从而造成阳极的逐渐消耗。所以，传感器通过与氧气反应持续产生电流的能力取决于电解质中铅的含量。
4.检测一氧化碳或硫化氢等普通气体的电化学传感器的使用年限通常为2～3年。而一些特殊气体，如氟化氢气体的传感器的使用年限仅仅只有12～18个月。具体使用视环境会有相应的延长和缩短。
5.通过增加“温度补偿”这一关键机制，气体探测设备制造商确保了传感器的性能。气体灵敏度(以及零基线信号)常常随着温度有所变化，所以当温度升降时，气体灵敏度呈非线性变化。
6.在研发气体探测设备的过程中，人们用了大量时间将相同的气体传感器放置于不同温度和不同浓度气体中(温度在-30℃～+50℃之间)。所采集的数据经过处理后生成了一个为气体探测器所用的温度补偿算法，以确保传感器读数在整个操作量程内保持一致。
7.在理想情况下，即温度和湿度分别保持在20℃和60％rh左右，同时没有污染物的侵入时，已知有的电化学传感器工作超过11年，周期性地暴露在目标气体环境中并不会限制传感器的使用年限，优质的传感器通常都装备充足的催化剂和结实耐用的导体，这些材料并不会因为化学反应而轻易消耗殆尽。
8.影响传感器寿命的因素：
9.1、极端温度可以影响传感器寿命。温度过低时，传感器的灵敏度会降低。也许传感器可以在-40℃的低温工作，但是对气体的灵敏度会大幅度下降(灵敏度甚至可能降低高达80％)，而且反应时间也会延长许多，另外，当温度降到-35℃以下时，电解质还有结冰的危险。
10.2、当气体浓度过高时，也有可能造成传感器性能下降。通常，电化传感器在测试时，极限气体浓度是其设计浓度的十倍。使用高质量催化剂的传感器应该可以承受这样的
情况，并不会对其化学特性或长期性能造成损坏。而使用低质量催化剂的传感器则有可能造成损坏。
11.3、潮湿是对传感器影响最大的因素。大多数电化传感器的理想工作环境应当是20℃，60％rh(相对湿度)。当环境湿度超过60％rh时，电解质会因为吸收水分而稀释。在极端情况下，电解质体积会增加2～3倍，很有可能造成电解质从传感器设备体通过接口渗漏。而当湿度低于60％rh时，电解质则有可能脱水。随着电解质脱水，设备反应时间也会显著延长。
12.目前，现有技术中，电化学传感器的装配结构，绝大部分是围绕除水干燥、温度控制这两方面的因素进行设计，如此设计无非是延长电化学传感器的使用寿命和防止低温(高温)影响测量的准确度。然而，现有的电化学传感器装配结构中，气体样品在与电话学传感器接触时，气体由于有较大的流速，且气体样品的流动方向一般和电化学传感器的电极方向是相互垂直的，而且气体样品的气流中具有较大的脉动，而电化学传感器自带的过滤网则会使得传感器电极与气体样品接触不良，不利于电极很好地检测气体样品，因此，现有技术的设计并没有考虑到电化学传感器与要测量的环境气体的真实接触情况，从而使得检测准确度有待提高。
13.因此，亟需一种使用寿命长、准确度高的微型空气站。
技术实现要素：14.本实用新型的目的是提供一种使用寿命长、准确度高的微型空气站。
15.为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：公开一种用于微型空气站，其特征在于，包括：
16.控温箱、电磁阀模组及多个电化学传感器装配结构；
17.所述控温箱包括箱体和箱盖，所述箱盖可密封地盖设于所述箱体上，多个所述电化学传感器装配结构均装配于所述控温箱内；
18.所述电磁阀模组设于所述控温箱外部，气体样品可通过所述电磁阀模组选择与其中一个以上的电化学传感器装配结构连通；
19.所述电化学传感器装配结构，包括：电化学传感器，还包括：底座、外壳及滤波气仓，所述外壳连接于所述底座上，且所述电化学传感器设于所述外壳内；
20.滤波气仓，所述滤波气仓设于所述外壳内部且位于所述电化学传感器的下方，所述滤波气仓为内部中空形成空腔的结构，且左侧或右侧设有入口，所述滤波气仓的上表面均匀地布设有毛细孔，所述毛细孔正对所述电化学传感器的电极，气体样品从所述入口进入所述空腔，并从所述毛细孔喷出，而与所述电化学传感器的电极接触。
21.所述电磁阀组具有一个进气口和多个出气口，且所述进气口可被控制地与所述多个出气口中的一个连通，所述多个出气口分别与其中一个所述电化学传感器装配结构连通。
22.所述滤波气仓的上表面均匀地布设有凸起，每个所述凸起的末端设有所述毛细孔。
23.所述底座与所述外壳相互连接处设置成真空结构。
24.所述导热模块为铝基体的散热鳍片。
25.所述气体样品进入所述滤波气仓之前，经过一除水装置进行除水。
26.所述滤波气仓的内部还设有隔板，所述入口设于所述隔板下侧，贯穿所述隔板的上表面及下表面均匀地布设有圆孔。
27.所述滤波气仓与所述电化学传感器之间，设有温度传感器，所述温度传感器用于检测从所述毛细孔喷出的所述气体样品的温度信息。
28.所述滤波气仓与所述电化学传感器之间，设有湿度传感器，所述湿度传感器用于检测从所述毛细孔喷出的所述气体样品的湿度信息。
29.所述外壳内部设有安装板，所述电化学传感器安装于所述安装板上，所述安装板为隔热材料制作的安装板。
30.与现有技术相比，在本实用新型微型空气站中，所述滤波气仓设于所述外壳内部且位于所述电化学传感器的下方，所述滤波气仓为内部中空形成空腔的结构，且左侧或右侧设有入口，所述滤波气仓的上表面均匀地布设有凸起，每个所述凸起的末端设有毛细孔，所述毛细孔正对所述电化学传感器的电极，气体样品从所述入口进入所述空腔，并从所述毛细孔喷出，而与所述电化学传感器的电极接触。通过所述滤波气仓使得电化学传感器的电极与气体样品之间的接触，能够最大限度地模拟电化学传感器测量被测气体的真实环境，从而极大地提高了测量的准确度。
31.通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。
附图说明
32.图1所示为本实用新型微型空气站的一个实施例的示意图。
33.图2所示为电磁阀模组的示意图。
34.图3所示为电化学传感器装配结构的一个实施例的剖面视图。
35.图4所示为滤波气仓的剖面结构示意图。
36.图5所示为滤波器仓上表面的示意图。
具体实施方式
37.首先，微型空气站可监测的目标物质一般包括：标准污染物臭氧(o3)、二氧化氮(no2)、氮氧化物(no
x
)、一氧化碳(co)、二氧化硫(so2)、颗粒物(pm10、pm2.5)；其它一些特别关注的污染物：挥发性有机化合物(voc)、硫化氢(h2s)、二氧化碳(co2)等等；以及噪声、温度、湿度、风速、风向、气压等。具体到本实用新型中，微型空气站主要是通过电化学传感器准确地监测目标物质的浓度。
38.现在参考附图描述本实用新型的实施例。参考图1和2，如上所述，图1所示为微型空气站的一个实施例的示意图，图2所示为电磁阀模组的示意图。
39.参考图1，本实用新型公开一种微型空气站200，包括：
40.控温箱10、电磁阀模组20及多个电化学传感器装配结构100；所述控温箱10的制作材质应是化学性质稳定，整体隔热性能良好的材质，所述控温箱10应设置有控温单元，所述控温单元用于控制所述控温箱10内部的温度高低。需要说明的是，在处于非采样阶段，例如是存放、运输阶段，所述控温单元可将所述控温箱10内部的温度调控至有助于延长电化学
传感器使用寿命的温度段；在处于采样阶段时，所述控温单元可将所述控温箱10内部的温度调控至有助于提高电化学传感器的活性的温度段。
41.较佳地，通过控制电化学传感器所处环境的温度，以控制电化学传感器内部的电解液的活性，即有目的地降低或提高电解液的活性，在电化学传感器处于非工作状态时，降低电化学传感器所处环境的温度(例如是5℃)，以降低电化学传感器内部的电解液的活性，让电化学传感器处于相当于睡眠的状态，从而有效地延长电化学传感器的使用寿命；在电化学传感器处于工作状态时，针对电化学传感器对温度的敏感度，将电化学传感器所处的温度调节至合适的温度(例如是25℃)，提高电化学传感器内部电解质的活性，提高电化学传感器的灵敏度从而更好地让电化学传感器工作，进行环境空气质量的监测。
42.还需要说明的是，如果所述控温箱10整体是隔热性能良好的材质，能够通过结构上的设计做到良好地降低所述控温箱10内外的热交换，那么控制所述控温箱10内部的温度，所需要的能耗是及其低的，其所耗费的电费和更换新的电化学传感器(价格在几百到上千/个)所需要的成本比较，使用成本可以预期地明显降低，此外还能够在使用设备的过程中，减少更换电化学传感器的次数，因而能够进一步地降低维护费用和人力成本费用。
43.所述控温箱10包括箱体11和箱盖12，所述箱盖12可密封地盖设于所述箱体11上，多个所述电化学传感器装配结构100均装配于所述控温箱10内；
44.所述电磁阀模组20设于所述控温箱10外部，气体样品可通过所述电磁阀模组20选择与其中一个以上的电化学传感器装配结构100连通；
45.参考图3，所述电化学传感器装配结构100，包括：电化学传感器1，还包括：
46.底座2，所述底座2包括帕尔贴模块21和导热模块22，所述导热模块22上表面开设有一凹腔，所述帕尔贴模块21设于所述凹腔内部，所述帕尔贴模块21的背部与所述导热模块22紧密接触；
47.需要说明的是，所述帕尔贴模块21可以通过改变加载在它上面的电极的极性，从而可以选择所述帕尔贴21工作在制冷状态，或者加热状态，因此一个帕尔贴模块即可实现制冷或加热，使得设备的控温结构变得简单，维护也非常方便。
48.所述帕尔贴模块21的背部和所述导热模块22之间可以涂覆导热硅脂，以确保所述帕尔贴模块21与所述导热模块22的导热性能。
49.需要说明的是，所述控温箱10的箱体11的底部应设置若干槽口的结构，所述槽口用于固定所述导热模块22，所述导热模块22应是从所述箱体11的内部进入所述槽口并进行固定，所述导热模块22的主体部分应外露于所述箱体11的外部，具体是位于所述箱体11的下方。
50.示例性地，一种电化传感器的理想工作环境应当是20℃，考虑到所述帕尔贴模块21在制冷或者加热时，施加电压到产生冷量(热量)会有一定的延时性，因此如果直接控制所述帕尔贴模块21的工作时间，难以精确地控制温度，因此可以通过改变pwm方波的占空比来控制加载到所述帕尔贴模块21两端的电压大小，能够精确地通过所述帕尔贴模块21来控制所述外壳内部环境及滤波气仓内部的气体样品的温度。
51.参考图3、4和5，其中，图4所示为滤波气仓的剖面结构示意图，图5所示为滤波器仓上表面的示意图。
52.所述外壳3连接于所述底座2上，且所述电化学传感器1设于所述外壳3内；一个实
施例中，参考图3，所述外壳3与所述底座2之间螺纹连接或扣合连接，且所述外壳3与所述底座2之间的连接为可脱离连接，且两者连接时需要达到气密封连接，防止漏气，以确保达到精确计算流量的目的，确保精确计算气体样品中含有被测物质的浓度值。
53.参考图2，所述电磁阀组20具有一个进气口和多个出气口，且所述进气口可被控制地与所述多个出气口中的一个连通，所述多个出气口分别与其中一个所述电化学传感器装配结构100连通。
54.需要说明的是，在实际连接过程中，所述多个出气口分别与其中一个所述电化学传感器装配结构100连接。而所述电磁阀组20可被控制地与任一个所述电化学传感器装配结构100连通，而被连通的所述电化学传感器装配结构100，其内部的电化学传感器是处于工作状态。
55.还需要说明的是，上文中“与任一个所述电化学传感器装配结构100连通”，即是与所述电化学传感器装配结构100内部的电化学传感器连通，使该电化学传感器处于工作状态，而没有处于连通状态的所述电化学传感器装配结构100，其内部的电化学传感器处于非工作状态。
56.参考图3、4、5，滤波气仓4，所述滤波气仓4设于所述外壳3内部且位于所述电化学传感器1的下方，所述滤波气仓4为内部中空形成空腔41的结构，且左侧或右侧设有入口42(在本实施例中，从图上看，所述入口设于说明书附图3的左侧)，所述滤波气仓4的上表面均匀地布设有凸起43，每个所述凸起43的末端设有毛细孔44，所述毛细孔44正对所述电化学传感器1的电极，气体样品从所述入口42进入所述空腔41，并从所述毛细孔44喷出，而与所述电化学传感器1的电极接触。
57.需要说明的是，所述滤波气仓4的上表面均匀地设置所述凸起43，每个所述凸起43的末端设有毛细孔44，而所述毛细孔44的作用是将所述滤波器仓4内的气体样品喷出，如此设置是为了更好地削减所述气体样品的脉动而对所述气体样品进行滤波，从所述毛细孔44出来的气体样品，极大限度地得到整流和滤波作用，能够均匀地散布出来，只要所述毛细孔44的数量足够多，且所述毛细孔44孔径足够细，能够最大限度地模拟真实环境气体，使得所述毛细孔41出来的气体样品能够像真实的环境气体接触所述电化学传感器1的电极，从而有效地提高所述电化学传感器1对气体样品含有被测物质的浓度测量的准确度。
58.还需要说明的是，进入所述滤波气仓4的气体样品，已经经过除水步骤而得到除水，为了使得上述电化学传感器1的电极与从所述毛细孔44出来的气体样品更快、更好地接触，在本实用新型中，所述电化学传感1的滤网可以给拆除。
59.还需要说明的是，在本实施例中，每个凸起43的内部实际上形成了一锥形的小空腔，气体样品进入所述空腔41进行滤波后，再进一步地进入每个所述锥形的小空腔，在此对气体样品起到了整流滤波的作用，因此，如此多个均匀布设的所述凸起43则形成了锥形的小空腔阵列，极大限度地提高本实用新型的整流滤波效果。
60.还需要说明的是，在一个实施例中，所述滤波气仓4上表面直接开设毛细孔44，所述毛细孔44的作用是将所述滤波气仓4内的气体样品喷出。在本实施例中，则没有形成锥形的小空腔阵列，本实施例的整流滤波的效果不如上一个实施例的整流滤波效果。
61.需要说明的是，一个实施例中，所述滤波气仓4为下侧开口的结构，气体样品从所述入口42进入所述滤波气仓4的下侧，此时由于所述底座2设有帕尔贴模块21，可通过所述
帕尔贴模块21对从所述入口42进入的气体样品进行温度控制，例如冬天时，气体样品可能温度较低，需要对气体样品进行升温；夏天时，气体样品温度较高，需要对气体样品进行降温，使气体样品的温度适合所述电化学传感器1检测的温度范围。因此，在本实施例中，参考图4，所述滤波气仓4是一个一侧为敞开的开口46，另一侧具有众多均匀布置的凸起43和毛细孔44的结构，所述滤波器仓4配合所述底座2，将所述敞开的开口46进行封闭。
62.一个实施例中，参考图3，所述底座2与所述外壳3相互连接处设置成真空结构5。如此设置的目的是为了最大限度地降低热传导，真空结构是导热率极低的一个结构。
63.一个实施例中，参考图3，所述导热模块22为铝基体的散热鳍片。为了提升所述导热模块22的导热性能，还可以在所述导热模块22上设置对流风扇。
64.一个实施例中，参考图3，所述气体样品进入所述滤波气仓4之前，经过一除水装置进行除水。由于潮湿是影响所述电化学传感器1使用寿命的较大因素，因此，气体样品在被所述电化学传感器1所进行检测时，需要先对气体样品进行除水。
65.一个实施例中，参考图3，所述滤波气仓4的内部还设有隔板45，所述入口42设于所述隔板45下侧，贯穿所述隔板45的上表面及下表面均匀地布设有圆孔(图上未示)。通过在所述滤波气仓4内设置所述隔板45，且所述隔板45上均匀地设有圆孔，气体样品进入所述隔板45下方时，会通过所述圆孔散发到所述隔板45的上方，因此气体样品由于其是在气泵的驱动下，处于流动的状态，气泵所产生的气流脉动在所述隔板45的所述圆孔的作用下，得到第一次的整流滤波，极大地降低了气体样品的气流脉动，有助于提高电化学传感器对气体样品的检测的准确度。也即是所述凸起43和毛细孔44是对气体样品的第二次整流滤波。
66.一个实施例中，所述滤波气仓4与所述电化学传感器1之间，设有温度传感器(图上未示)，所述温度传感器用于检测从所述毛细孔44喷出的所述气体样品的温度信息。因此，所述帕尔贴模块21的制冷功率或者制热功率是根据所述温度传感器所检测到的温度信息来进行及时的调整。使得所述电化学传感器1工作在较佳的温度状态。从而有效地提高电化学传感器检测的准确率。
67.一个实施例中，所述滤波气仓4与所述电化学传感器1之间，设有湿度传感器(图上未示)，所述湿度传感器用于检测从所述毛细孔44喷出的所述气体样品的湿度信息。需要使得所述毛细孔44喷出的气体的湿度不能超过设定值(例如是相对湿度60％rh)，超过设定值，说明所述除水装置的除水功能达不到应用的除水效果，需要对所述除水装置进行维护。
68.一个实施例中，参考图3，所述外壳3内部设有安装板6，所述电化学传感器1安装于所述安装板6上，所述安装板6为隔热材料制作的安装板。通过所述安装板6，能够方便所述电化学传感器1的安装。
69.以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
技术特征：1.一种微型空气站，其特征在于，包括：控温箱、电磁阀模组及多个电化学传感器装配结构；所述控温箱包括箱体和箱盖，所述箱盖可密封地盖设于所述箱体上，多个所述电化学传感器装配结构均装配于所述控温箱内；所述电磁阀模组设于所述控温箱外部，气体样品可通过所述电磁阀模组选择与其中一个以上的电化学传感器装配结构连通；所述电化学传感器装配结构，包括：电化学传感器，还包括：底座、外壳及滤波气仓，所述外壳连接于所述底座上，且所述电化学传感器设于所述外壳内；滤波气仓，所述滤波气仓设于所述外壳内部且位于所述电化学传感器的下方，所述滤波气仓为内部中空形成空腔的结构，且左侧或右侧设有入口，所述滤波气仓的上表面均匀地布设有毛细孔，所述毛细孔正对所述电化学传感器的电极，气体样品从所述入口进入所述空腔，并从所述毛细孔喷出，而与所述电化学传感器的电极接触。2.如权利要求1所述的微型空气站，其特征在于，所述电磁阀模组具有一个进气口和多个出气口，且所述进气口可被控制地与所述多个出气口中的一个连通，所述多个出气口分别与其中一个所述电化学传感器装配结构连通。3.如权利要求1所述的微型空气站，其特征在于，所述底座包括帕尔贴模块和导热模块，所述导热模块上表面开设有一凹腔，所述帕尔贴模块设于所述凹腔内部，所述帕尔贴模块的背部与所述导热模块紧密接触。4.如权利要求1所述的微型空气站，其特征在于，所述滤波气仓的上表面均匀地布设有凸起，每个所述凸起的末端设有所述毛细孔。5.如权利要求1所述的微型空气站，其特征在于，所述底座与所述外壳相互连接处设置成真空结构。6.如权利要求3所述的微型空气站，其特征在于，所述导热模块为铝基体的散热鳍片。7.如权利要求1所述的微型空气站，其特征在于，所述气体样品进入所述滤波气仓之前，经过一除水装置进行除水。8.如权利要求1所述的微型空气站，其特征在于，所述滤波气仓的内部还设有隔板，所述入口设于所述隔板下侧，贯穿所述隔板的上表面及下表面均匀地布设有圆孔。9.如权利要求1所述的微型空气站，其特征在于，所述滤波气仓与所述电化学传感器之间，设有温度传感器，所述温度传感器用于检测从所述毛细孔喷出的所述气体样品的温度信息；所述滤波气仓与所述电化学传感器之间，设有湿度传感器，所述湿度传感器用于检测从所述毛细孔喷出的所述气体样品的湿度信息。10.如权利要求1所述的微型空气站，其特征在于，所述外壳内部设有安装板，所述电化学传感器安装于所述安装板上，所述安装板为隔热材料制作的安装板。
技术总结本实用新型公开了一种微型空气站，包括控温箱、电磁阀模组及多个电化学传感器装配结构，电化学传感器装配结构包括电化学传感器和底座，底座包括帕尔贴模块和导热模块，导热模块上表面开设有一凹腔，帕尔贴模块设于凹腔内部，帕尔贴模块的背部与导热模块紧密接触；外壳，外壳连接于底座上，且电化学传感器设于外壳内；滤波气仓设于外壳内部且位于电化学传感器的下方，滤波气仓为内部中空形成空腔的结构，且左侧或右侧设有入口，滤波气仓的上表面均匀地布设有凸起，每个凸起的末端设有毛细孔，毛细孔正对电化学传感器的电极，气体样品从入口进入空腔，并从毛细孔喷出，而与电化学传感器的电极接触。本实用新型结构简单、使用寿命长、测量准确。寿命长、测量准确。寿命长、测量准确。
技术研发人员：庄灿宇 何军 程满满 张古臣
受保护的技术使用者：深圳国技仪器有限公司
技术研发日：2021.09.26
技术公布日：2022/7/5
