在实验室的环境下,针对挥发性有机化合物（VOC）气体的检测方法有采气袋法、低压气化法等,这些方法采集时间长且容易有残留导致实验数据不准确。本文采用加热蒸发的方法,挥发性有机化合物在高温的环境下能快速挥发并扩散到整个实验装置,从而解决其挥发慢、挥发不完全、气体浓度不均匀等问题。使用对VOC检测较为精确的半导体气体传感器阵列,提高检测的精确度。同时气体实验装置体积固定,可以通入标准气体对传感器进行标定和校准,为传感器性能检测提供了方法和途径。本文设计并制作了一套完整的数据采集系统,主要分为气体实验装置、硬件电路以及上位机三个主要部分。气体实验装置部分通过CAD设计,使用有机玻璃制作,内部包含蒸发器平台、传感器接口平台等,用于气体的收集和数据的采集。

        硬件电路按照功能不同分为前端电路和后端电路,主要作用是将采集到的模拟信号转换为数字信号上传上位机识别和接收。前端电路主要包含传感器加热降压稳压电路、供电电路、R-V转换电路,针对半导体气体传感器阵列设计接口电路和检测电路,负责采集传感器输出的模拟信号,通过R-V转换电路将传感器的电阻信号转换成电压信号并输出;后端电路主要以AD7606和STM32F103为核心,将模拟信号转换为数字信号,通过串口通信电路将数据传送给上位机处理。上位机部分以C++语言进行开发,使用Visual Studio开发平台下的MFC框架,主要实现数据实时采集、显示和存储。同时还设计了实时曲线显示、传感器灵敏度计算、响应恢复时间计算、标准VOC气体浓度对应的液体体积计算等功能,将采集的数据以及传感器的性能指标反馈给用户。

     本数据采集系统针对实验室环境实现了半导体气体传感器对有机化合物的挥发气体浓度的检测;实现了配置不同浓度的标准气体后对传感器进行校准和性能检测。