一种TVOC监测设备校准方法

技术领域

本发明涉及监测设备校准技术领域，具体而言涉及一种TVOC监测设备校准方法。

背景技术

基于PID原理的TVOC（Total Volatile Organic Compounds，总挥发性有机化合物）传感器是采用一个紫外灯来离子化样品气体，从而检测其浓度的设备。其体积小，对于低浓度气体具有较好的灵敏度，从而被应用于便携式和在线固定式的监测。但由于TVOC传感器存在零点的漂移和灵敏度衰减，需要定期对传感器的零点和灵敏度进行校准。

目前校准基于PID原理的TVOC传感器的方法是通过给传感器通零点气体和标准气体校正传感器的零点和灵敏度，此种方法可以高精度的校准传感器的零点和灵敏度参数，但使用零点气体和标准气体校准设备单次校准时间长，且使用标准气体会带来二次污染、成本高。对于不同批次的待校准设备进行校准，需要反复对传感器的零点电压和灵敏度再次调整，工作量大、造成严重污染。

发明内容

基于上述现有技术中的不足，本发明提供一种TVOC传感器校准方法以提高解决TVOC传感器校准耗时长且污染严重的问题，包括以下步骤：

对基准设备进行校准；

在同一测试环境中，所述基准设备和待校准设备在预设时间段内进行监测；其中，所述基准设备和所述待校准设备的检测原理相同；

根据所述基准设备的第一监测结果和所述待校准设备的第二监测结果，计算相关性；

根据所述相关性，判断所述待校准设备是否异常；

若判断结果为正常，则对所述待校准设备进行校准。

在一些实施例中，所述对基准设备进行校准包括：

通过向所述基准设备提供零气，校准所述基准设备的零点；

通过向所述基准设备提供标准气体，校准所述基准设备的灵敏度。

在一些实施例中，所述检测原理包括：PID检测原理。

在一些实施例中，所述根据所述相关性，判断所述待校准设备是否异常，包括：

若所述相关性大于第一预设值，则判断所述待校准设备为正常。

在一些实施例中，所述第一监测结果包括浓度值数据组，所述浓度值数据组包括通过所述基准设备周期性获取的多个浓度值；

所述第二监测结果包括电压值数据组，所述电压值数据组包括通过所述待校准设备周期性获取的多个电压值。

在一些实施例中，所述浓度值数据组和所述电压值数据组为采用同一读数周期获取的，所述读数周期介于5-60分钟之间。

在一些实施例中，所述预设时间段的长度不低于24小时。

在一些实施例中，所述对所述待校准设备进行校准包括：

根据所述电压值数据组和所述浓度值数据组计算所述待校准设备的校准零点电压和校准灵敏度。

在一些实施例中，所述校准零点电压的计算公式表示为：

，其中Z表示所述校准零点电压，/>

在一些实施例中，所述校准灵敏度的计算公式表示为：

，其中S表示所述校准灵敏度，/>

在一些实施例中，所述对所述待校准设备进行校准还包括：

若所述校准灵敏度大于或等于第二预设值，则根据所述校准零点电压和所述校准灵敏度对所述待校准设备校准，否则进行异常检测。

在一些实施例中，所述第二预设值不低于30μV/ppb。

在一些实施例中，所述第一预设值不低于0.95。

在一些实施例中，所述基准设备和所述待校准设备的检测目标组分相同。

与现有技术相比，本发明仅需在对基准设备校准时通入具有污染性的标准气体，而对待校准设备的校准则无气体环境要求，因此对于多台待校准设备的校准无需反复通标准气体，减少污染；而且将批量的待校准设备一次性与基准设备置于同一测试环境中获得各自对应的监测结果，以进行后续校准计算，对于批量的校准作业节省了工作量和耗时。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的TVOC传感器校准方法流程图；

图2为本发明实施例流程示意图；

图3为本发明实施例比对监测数据图；

图4为本发明实施例的结果验证曲线示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为便于对本申请实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明，实施例并不构成对本申请实施例的限定。

本发明实施例提供一种TVOC监测设备校准方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1、对基准设备进行校准。

本实施例中，待校准设备可以是一种基于PID原理的TVOC监测设备，校准的目标是将待校准设备的读数和环境中实际的VOC浓度统一，由于待校准设备的电压值与实际VOC浓度相关，而电压值随浓度的变化率（亦称灵敏度）又由于设备所使用的传感器本身的差异而不确定，因此校准过程需要确定待校准设备的实际零点电压以及灵敏度。监测设备的电压值与实际浓度的关系表示为：（当前电压值-零点电压值）/灵敏度=当前浓度值。

基准设备是与待校准设备具有相同的监测原理和相同的检测目标组分的监测设备。以保证基准设备和待校准设备有较高的线性度，通过基准设备为待校准设备的校准计算提供符合实际环境情况的浓度数据。

本实施例中，对基准设备进行校准的过程包括：

一、通过向所述基准设备提供零气，校准所述基准设备的零点。

二、通过向所述基准设备提供标准气体，校准所述基准设备的灵敏度。当基准设备对标准气体进行监测时，通过调整其灵敏度使得测量值与标准气体浓度相匹配，根据上述监测设备的电压值与实际浓度值的关系可知灵敏度随之被校准。通过上述方法可以高精度的校准基准设备的零点和灵敏度。

具体地，向基准设备提供零气或者标准气体的方式可以是通过零点气体罐或者标准气体罐通过管路通向基准设备的进气口，使得基准设备可以监测零浓度气体或者具有特定浓度的标准气体，从而进行校准。较佳地，在一些实施例中，提供零气或者标准气体还可以采用例如气体发生器等装置产生零气或者标准气体，通过管路将气体通入基准设备进行校准。或者，在一些优选实施例中，直接为基准设备提供零气环境或者标准气体环境，例如将基准设备置于密闭空间中，向该密闭空间中输送零气或者标准气体以提供相应的气体环境进行校准。

步骤2、在同一测试环境中，所述基准设备和待校准设备在预设时间段内进行监测，通过基准设备获得第一监测结果，通过待校准设备获得第二监测结果。

在一些实施例中，所述第一监测结果包括浓度值数据组，所述浓度值数据组为通过周期性读取所述基准设备的浓度测量值获得的；所述第二监测结果包括电压值数据组，所述电压值数据组为通过周期性读取所述待校准设备的电压值获得的。较佳地，所述浓度值数据组和所述电压值数据组为采用同一读数周期获取的，所述读数周期介于5-60分钟之间。

此外由于VOC污染具有昼夜变化趋势的规律，在一些实施例中，要求连续比对监测时间也即设定时间段至少为24小时，优选为两天。如图2所示，为本实施例基准设备和一组待检测设备（设备1-设备10）48小时的监测数据。为了减少计算量，本实施例中的读数周期为1小时。

步骤3、根据所述基准设备的第一监测结果和所述待校准设备的第二监测结果，计算相关性。

根据上述设备的电压值和浓度值的线性关系可知，计算待检测设备的电压值数据组和浓度值数据组的相关性可以等价为待检测设备的对于测试环境检测结果的变化趋势与实际气氛环境VOC浓度变化的相关性。

步骤4、根据所述相关性，判断所述待校准设备是否异常。

本实施例中，如图2所示，若相关性大于第一预设值则判断设备中的传感器未出现异常，待校准设备正常，可以进行校准。若相关性不大于第一预设值则判断设备中的传感器出现异常，需要检查传感器的异常原因。较佳地，考虑到监测数据和实际情况间的拟合误差，在一些实施例中第一预设值不低于0.95。

对于如图3所示的监测数据，各待校准设备1-10的电压值与基准设备浓度值的相关性如下表1所示。

表1待校准设备1-10的电压值与基准设备浓度值的相关度

待校准设备1-10的电压值和基准设备浓度值的相关性均大于0.95，其线性度较好，可以对待校准设备进行校准。

步骤5、若判断结果为正常，则对所述待校准设备进行校准。

在一些实施例中，如图2所示，对所述待校准设备进行校准包括：

根据所述电压值数据组和所述浓度值数据组计算所述待校准设备的校准零点电压和校准灵敏度。

具体地，校准零点电压的计算公式表示为：

，其中Z表示所述校准零点电压，/>

校准灵敏度的计算公式表示为：

；

其中S表示所述校准灵敏度，

表2待校准设备1-10的校准灵敏度校准零点电压

优选地，在一些实施例中，对所述待校准设备进行校准还包括：

若所述校准灵敏度大于第二预设值，则根据所述校准零点电压和所述校准灵敏度对所述待校准设备校准，否则进行异常检测。

由于一般待监测环境中的VOC浓度非常低，因此若监测设备的灵敏度较低的话会无法正确的测量出实际浓度，一般是由于传感器的灵敏度衰退导致的，需要进行检查或者更换传感器后再进行校准，以避免不合格的监测设备通过校准被使用。在一些实施例中，第二预设值不低于30μV/ppb。

如图4所示，图4为根据表1和表2中的数据计算得到的除设备4外的其他设备在监测设定时间段内对应的浓度测量值，可见各待校准设备测量数据与基准设备高度接近。

与现有技术相比，本发明仅需在对基准设备校准时通入具有污染性的标准气体，而对待校准设备的校准则无气体环境要求，因此对于多台待校准设备的校准无需反复通标准气体，减少污染；而且将批量的待校准设备一次性与基准设备置于同一气氛环境中获得各自对应的电压值数据组，以进行后续校准计算，对于批量的校准作业节省了工作量和耗时。

需要说明的是，附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。