摘要：甲醛化学式为HCHO或CH2O，是一种无色的具有刺激性的化学气体，其挥发性较强，并且具有一定程度的毒性。若是其浓度超标会使人产生呼吸困难、过敏性皮炎、黄疸等中毒现象。现今，对甲醛的检测方式主要是在固定的实验室里实现，在空间与设备上具有很大的限制性，同时检测所需的时间较长、资金消耗大、操作繁琐等不足。由此，用于甲醛检验的便携式仪器的需求十分迫切。
关键词：便携式；甲醛；浓度检测仪；分析
人们生活水平的提升，对于居住环境不再仅仅停留在基本需要的阶段，美观、舒适都是家居所追求的目标，家居产品层出不穷，与此同时，甲醛也被大量的应用于家具生产中，将其作为原料所制成的脉醛树脂、含醛油漆在粘度、硬度以及防腐度上均展现出极高的优势[1]。但同时，人们在享受多样家具所带来满足的同时，也在承受着甲醛损坏健康的危险。便携式的甲醛检测仪为一类进行室内甲醛检测的仪器，其解决了常规的甲醛检测高花费、耗时长、局限性的不足。从一定程度上保障了人们的身体健康[2]。
一、仪器简介
便捷式检测仪所使用的是目前最先进的电化学传感器与高精度运算放大芯片，能够把空气里的甲醛含量实时的向电信号进行转换，借助微电脑对数据进行整合，将其以LCD的数字形式进行结果的显示[3]。便捷、低耗、高效、易操作是此仪器所具备的特点。此仪器的系统主要是由传感器、恒电位仪电路、信号调理电路、A／D转换部分、数据处理部分、显示部分以及电源部分构成[4]。主要功能图如图1所示。
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图1 功能模块
二、系统硬件设计
（一）甲醛传感器
经过了对甲醛传感器进行了详细的了解和比较，最终选取的类型为进口瑞士的CH20／C-10类型的三电极电化学甲醛传感器[5]。其具备0到检测范围，其在负载程度上可以达到，具有0.05的辨析度以及在输出方式上为线性。
（二）恒电位仪
工作电极、参比电极以及对电极其分别用W、R、C来进行表示，也就是组成传感器的三电极。其中W表面为能够进行化学反应，R为对工作电极以及参比电极的电压进行维持平衡，其属于惰性电极，并不会有实际的电流通过，C则为对反应所得到的电流信号起到输出作用的电极，再经过测量电路来进行对信号的转换以及扩大[6]。
对工作电仪以及参比电极之间所存在的电位差起到持恒效果的电子线路则为恒电位仪[7]。其在非工作状态以及工作状态分别起着作用，非工作状态下其要优先使参比和工作两电极内的电差于某个固定的值，然后在工作状态期间，可以以工作电极的电位起伏为参照来对参比电极的电位进行有效的调控，即便变化是微小的，直到实现两级间电位差值维持在固定的值。详见图2。
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图2 恒电位仪
若是在系统置于断电的状况中，就会使场效应管处于导通状态，同时传感器的两电极也就是R与W会保持短路，以实现将传感器置于“预备”的状态。等到系统恢复正常工作后，就会自动断开连接，电流则能在输出后流经电极C而达到W，将两电极间的电压维持在固定的差值，致使传感器在恒电位的环境中进行作业。工作电极也就是W负责进行电流信号的输出工作，再通过低通放大电路（其是由等电阻所构建的），得到能够和检测的甲醛浓度相对应的电压信号。
（三）信号调理电路设计
由气体传感器所传出的信号在经由恒电位仪的加工下转换为了微弱的电流形式，但是若想要使其得到数据获取电路所应用仍需要把其进行放大为在0到5伏范围内的电压信号[8]。借助信号调理电路的关键作用为实现传感器信号的扩大以及滤波的效果，由此才可以获得能够被A/D转换芯片所接受的具有较低干扰性和幅值的符合电压范围的输出信号。
（四）数据获取部分
因为在此便携式检测仪中用于数据收取的渠道仅为一路、对于需要检测的甲醛样本的采集次数也不用过多以及进行数据加工的效率不用过高，还有就是要实现系统的消耗减少、压缩系统体积、提升便捷度，所以将单片机STC89C52系统选取为此仪器的进行数字电路加工核心，同时采用AD7810转换芯片，此类芯片具有低能耗的特点，转换时耗为2秒，在低能耗状态中，如果吞吐的速度在1ks每秒，此芯片的耗能能够降到27瓦特。详见图3。
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图3 数据获取
三、软件设计分析
在单机片中，其系统类型为STC89C52，所以在进行系统软件的研发以及调试阶段要借助KeilC来进行。STC-ISP为用于程序下载时所需要的编程烧录软件。系统的软件处理步骤为读取A/D转换器寄存器、数据加工以及呈现[9]。将其详细地进行区分主要有这几部分：数据收集、数据加工、数据展现。系统中需要在主程序里进行的主要有需要初始化的硬件与定时器以及对数据进行加工和展现的内容[10]。用于进行数据获取的流程则需要在单片机定时器中断加工程序里实现。如图4所示。
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图4 检测流程图
结束语
现今，经济水平的提升，使人们对物质要求越来越高，尤其是居住方面，各类家具填充着人们的住所。在人们实现自己理想的居住环境的同时也面临着来自不合格家居用品所散发的化学物质对身体健康的侵害，甲醛就是其中之一。由此，对甲醛进行高效的检测显得十分重要。便捷式甲醛检测仪器摆脱了常规的检测仪器的弊端，使检测工作愈加方便快捷与精准。本文介绍的甲醛检测仪器是以三电极电化学甲醛气体传感器为参照研发的。在经过多次测验后，此仪器能够实现一键式检测，其灵敏性较高，反应的时间在5分钟左右，并且检测的精准度较高，十分适合被应用于室内的甲醛检测，展现出较理想的市场潜力。
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