[发明专利]一种纺织品甲醛检测系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种检测系统，尤其涉及一种纺织品甲醛检测系统。

背景技术

甲醛含量是纺织品极为重要的安全卫生指标，纺织品中存在的可挥发性甲醛对人类健康的影响已日益引起人们的关注。生态纺织品研究和检验的国际标准Oeko-Tex Standard 100对纺织品中甲醛含量实行了严格限制。四大主要纺织产品：婴儿用品类、直接接触皮肤类、不直接接触皮肤类以及装饰类的甲醛含量分别不应超过20mg/kg、75mg/kg、300mg/kg和300mg/kg。因此，实时、准确地检测纺织品中的微量甲醛对保障纺织品的安全应用具有重要的现实意义。

与传统的检测纺织品甲醛含量的分析化学方法相比，电化学方法具有响应速度快、检测时间短、可在线检测和实时监控的优势。但低浓度条件下的小样本特性制约了电化学方法检测下限的降低和泛化精度的提高。为解决这一问题，本文应用自回归AR模型对气态甲醛浓度值较低而测量误差较大的数据区间进行预测插值，以增加低浓度区间的检测样本数量。另一方面，气敏材料的交叉敏感性致使电化学反应的输出不仅包括气态甲醛的响应信息，还包括非甲醛类物质的响应信息形成的各种交叉干扰。交叉干扰影响气态甲醛含量测定的准确性，严重时甚至导致完全错误的检测结果。本文应用经验模态分解算法分离气态甲醛响应数据和高频干扰，并对系统的响应模型分段进行定量辨识。对于低浓度的气态甲醛，将其响应拟合为一元线性回归模型；而对于中高浓度的气态甲醛，则将其响应拟合为偏最小二乘回归模型。通过分区间回归逼近实际的气态甲醛响应去除附加的低频干扰。

发明内容

本发明的目的是为了为提高低浓度、小样本条件下的泛化性能、抑制电化学反应的交叉干扰、剔除附加在气态甲醛响应数据上的低频干扰，设计了一种纺织品甲醛检测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

纺织品甲醛检测系统由甲醛传感器、信号转换与滤波单元、控制单元、通信接口单元和显示单元组成。甲醛传感器产生与气态甲醛浓度成正比的动态响应电流，信号调理单元对甲醛传感器的动态响应电流进行电压转换、滤波和放大处理。调理输出的电压信号送入单片机控制单元的模数转换器ADC进行数据采集，采集到的数据提供给上位机运行响应模式提取与辨识算法，对气态甲醛浓度进行在线检测。检测结果由控制单元传送至显示单元进行显示和动态监控。

所述的甲醛传感器选用高精度、长寿命、在线检测的进口电化学甲醛传感器MIC-500-CH2O，其测量范围为0～10ppm，分辨率为0.01ppm，精度为±3%FS，输出信号为4mA～20mA。

所述的信号调理单元将甲醛传感器输出的4mA～20mA的电流信号转换成0～5V的电压信号，以满足控制电路中的A/D转换器对输入信号的要求。

所述的控制单元的微控制器选用MSC1210，MSC1210集成了8051增强型高速内核、32kB的Flash存储器和1.28kB的数据静态存储器、24位Σ−Δ模数转换器以及多路开关、可选择缓冲器、可编程增益放大器、基准电压源等硬件资源，具有信号缓冲、数字滤波和误差修正等信号处理功能，在高精度测量应用中具有特殊优势。

所述的通信接口单元利用MSC1210的串口0实现MSC1210和上位机之间的通信，为上位机往MSC1210下载程序以及MSC1210往上位机传送数据提供硬件支持。设定串行编程模式，MSC1210的串口0经过电平转换与上位机的RS-232口相接。

所述的显示接口模块选用以T6963C为主控芯片的图形液晶显示模块LCM2401286构成系统显示单元。LCM2401286是黄绿模式的240×128点阵式LCD图形显示器，可显示15×8行16×16点阵的汉字。MSC1210采用直接访问方式实现与T6963C的接口，即直接采用I/O设备访问方式通过数据总线和控制信号控制液晶控制器T6963C。

本发明的有益效果是：

纺织品甲醛检测系统不仅对气态甲醛具有很好的选择性，而且能够改善小样本条件下的泛化性能。可以检测到纺织品中低于1mg/kg下限值的微量甲醛，进一步提高了检测灵敏度，有效弥补了电化学分析化学方法的不足。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是纺织品甲醛含量检测系统总体结构框图。

图2是信号调理单元。

图3是控制单元。

图4是通信接口单元。

图5是液晶显示模块与MSC1210的接口。