CN109975231A - 基于非色散紫外的汽车尾气检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于非色散紫外的汽车尾气检测装置，其利用两个紫外光源可以同时检测NO、NO2及SO2气体，在检测装置内部并列设置NO气体检测装置和NO2气体检测装置，从而在两个紫外光源互不干涉的情况下能够独立检测NO气体和NO2气体。本发明可以最小化水分和CO2对检测结果的影响，利用紫外光源可以准确检测汽车尾气中的NO、NO2、SO2。
Description
技术领域
本发明涉及汽车尾气检测装置，更具体地，涉及利用了非色散紫外光源的尾气检测装置。
背景技术
现有的一种利用了非色散紫外的检测技术，在紫外线波段中，NO气体具有220～230nm的吸收波段，NO2气体具有240～245或405nm的吸收波段。因此，为了利用基于如上所述非分散紫外的检测器来检测尾气中的NO气体和NO2气体，所述技术将具有与NO气体的吸收波段和NO2气体的吸收波段相对应的波段的紫外线照射到检测单元，为此在转动用于构成光滤波器的滤波器轮的同时检测NO气体和NO2气体。
现有的另一种利用了非色散紫外的检测技术，分别具备用于检测NO气体的光源和用于检测NO2气体的光源，从而可以同时检测NO气体和NO2气体。该种检测器，包括：两个紫外光源；分束器，对从所述紫外光源发散的紫外线的一部分进行反射并使剩余部分的紫外线透过；检测单元，接受作为检测对象的尾气和透过所述分束器的紫外线，以使紫外线穿过尾气；探测器，探测通过所述检测单元出来的紫外线。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1：韩国授权专利公报第1317059号(2013年10月11日公告)
专利文献2：韩国公开专利公报第10-2013-0123293号(2013年11月12日公开)
发明内容
本发明提供一种基于非色散紫外的汽车尾气检测装置，以达到如下的目的：克服现有的利用了紫外光源的NDUV(Non-dispersive Ultra-violet)尾气检测装置中存在的水分对检测的影响较大的问题，并且可以同时准确检测NO、NO2、SO2。
为了达到上述发明目的，本发明提供的基于非色散紫外的汽车尾气检测装置，是利用了非色散紫外的NO、NO2、SO2多重检测器，其使用独立的第一紫外线发生装置即EDL灯和另一独立的第二紫外线发生装置即紫外线LED灯，所述第一紫外线发生装置与所述第二紫外线发生装置相互垂直布置，从而在使用一个半透半反射镜的同时可以使用不同的两个紫外光源，所述第二紫外线发生装置即紫外线LED灯构成为仅在检测所需的瞬间得以供电，用于检测吸光度的滤波器对第一紫外线发生装置所产生的光进行滤波，通过了能检测NO、NO2、SO2的228nm波长滤波器的光到达第一探测器得以检测，NO2、SO2混合气体的信息则在第二探测器从通过了280nm波长滤波器的光得以检测，为了检测NO2使用第二紫外线发生装置即紫外线LED灯，所使用的紫外线LED灯的中心频率是405nm，如此检测到的所述第一探测器、第二探测器、第三探测器的检测值，则利用如下的式来检测NO、NO2、SO2的气体浓度，
其中，D1为第一探测器的检测信号，D2为第二探测器的检测信号，D3为第三探测器的检测信号。
另外，利用所述式(1)进行的NDUV汽车尾气检测装置的检测方法包括如下步骤：
第一探测器的检测步骤S1，从所述第一紫外线发生装置所发散的光穿过填充有尾气的气室，用具有228nm的中心频率的光滤波器对穿过所述气室的紫外线进行滤波，从而在第一探测器检测信号；
第二探测器的检测步骤S2，用具有280nm的中心频率的光滤波器对穿过所述气室的紫外线进行滤波，从而在第二探测器检测信号；
供气中断步骤S3，为了检测相同的气体，在所述第一探测器和第二探测器进行检测的期间，中断检测气体移动泵的检测气体供给以使所述气室内不发生气体移动；
紫外线LED灯的驱动步骤S4，在所述第二探测器结束信号探测的瞬间，驱动所述第二紫外线发生装置即紫外线LED灯，从而产生405nm的紫外线；
第三探测器的检测步骤S5，在所述紫外线LED灯产生的405nm的紫外线穿过所述气室，从而在第三探测器检测信号；
反复检测步骤S6，在所述第三探测器探测到信号的瞬间，切断对所述第二紫外线发生装置即紫外线LED灯的电源供给，并重新开始所述检测气体移动泵的检测气体供给，若所述第一探测器和第二探测器可以检测信号，则重新执行所述步骤S1。
并且，对于NDUV汽车尾气检测装置的检测方法而言，所述第一探测器检测到的检测值包括NO、NO2、SO2的气体信号，所述第二探测器检测到的检测值包括NO2、SO2的气体信号，所述第三探测器检测到的检测值包括NO2的气体信号。
本发明可以最小化水分和CO2对检测结果的影响，利用紫外光源可以准确检测汽车尾气中的NO、NO2、SO2。
附图说明
图1是本发明的光学结构示意图。
图2是本发明的NDUV结构示意图。
图3是本发明的验证曲线。
图4是汽车尾气UV吸收特性图表。
图5是本发明的产品图。
【附图标记说明】
21：EDL灯 22：LED灯
23：半透半反射镜(Half mirror) 24：气室(gas cell)
25：NO+NO2+SO2探测器 26：NO2+SO2探测器
27：NO2探测器 28：228nm滤波器
29：280nm滤波器 30：LED滤波器
具体实施方式
图1示出了本发明优选实施例的利用了非色散紫外的NDUV汽车尾气检测装置的构成图。
本发明的利用了非色散紫外的NDUV汽车尾气检测装置使用独立的第一紫外线发生装置(EDL灯)和另一独立的第二紫外线发生装置(紫外线LED灯)。
如图1所示，采用一个半透半反射镜，并且相互垂直布置所述第一紫外线发生装置和第二紫外线发生装置，从而减小了整个系统的大小，用于检测的气室也仅使用了一个。
在此，本发明中使用的第一紫外线发生装置即EDL灯需要预热，如果在检测途中切断电源，则需要重新预热，较为麻烦，因此对其在始终开启的状态下进行使用，而第二紫外线发生装置即紫外线LED灯通过控制仅在需要检测的瞬间施加电源以进行使用。
如图1所示，滤波器对第一紫外线发生装置产生的光进行滤波。通过了可检测NO、NO2、SO2的228nm滤波器的光到达第一探测器1得以检测，NO2、SO2混合气体的信息则在第二探测器2从通过了280nm滤波器的光得以检测。为了检测NO2使用紫外线LED光源，所使用的紫外线LED光源的中心频率是245nm或405nm波长。
如此检测到的所述第一至第三探测器1、2、3的检测值，可以利用下述的式能够分别计算出各自气体的浓度。
此时，若在检测气体中不存在SO2或者利用过滤器去除了SO2气体，那么可以去除上述的228nm滤波器和第一探测器1，并利用下述的式(2)可以计算出NO、NO2浓度。
本发明中采用的第一紫外线发生装置是EDL(无电极放电灯，ElectrodelessDischarge Lamp)灯。另外，在所述第三探测器3不使用光滤波器，因此在所述第三探测器3与所述紫外线LED之间的光路径上，虽然为了最小化所述第一紫外线发生装置的影响而使用相同的气室，但是光发生装置和探测器的设置使得第一及第二紫外线发生装置具有光路径上的区别。
并且，第一紫外线发生装置探测器(未图示)和第二紫外线发生装置探测器(LED探测器30)检测不穿过气室的光，由此检测在所述紫外线发生装置所产生的紫外线的强度，并将之用于所述第一至第三探测器1、2、3所检测的信号之间的比较上，从而补偿紫外线亮度的变化所导致的检测误差。
参照图4可知，在228nm波长上，NO的透过率是79％，NO2是88％，SO2是90％，在280nm波长上，SO2的透过率是80％，NO2是98％，在405nm波长上，NO2的透过率是84％。
以下为吸光度的表。
| 频率区分 | NO | NO<sub>2</sub> | SO<sub>2</sub> |
| 228nm | 21％ | 12％ | 10％ |
| 280nm | 0 | 2％ | 20％ |
| 405nm | 0 | 16％ | 0 |
因此，所述第一探测器1(228nm)检测到的信号为100–21*NO–12*NO2–10*SO2，
第二探测器2(280nm)检测到的信号为100–2*NO2–20*SO2，
第三探测器3(405nm)检测到的信号为100-16*NO2。
D1是第一探测器1的检测信号，D2是第二探测器2的检测信号，D3是第三探测器3的检测信号。
利用所述式(1)进行的NDUV汽车尾气检测装置的检测方法包括如下步骤。
第一探测器1的检测步骤S1，从所述第一紫外线发生装置所发散的光穿过填充有尾气的气室，用具有228nm的中心频率的光滤波器对穿过所述气室的紫外线进行滤波，从而在第一探测器1检测信号；
第二探测器2的检测步骤S2，用具有280nm的中心频率的光滤波器对穿过所述气室的紫外线进行滤波，从而在第二探测器2检测信号；
供气中断步骤S3，为了检测相同的气体，在所述第一探测器1和第二探测器2进行检测的期间，中断检测气体移动泵的检测气体供给以使所述气室内不发生气体移动；
紫外线LED灯的驱动步骤S4，在所述第二探测器2结束信号探测的瞬间，驱动所述第二紫外线发生装置即紫外线LED灯，从而产生405nm的紫外线；
第三探测器3的检测步骤S5，在所述紫外线LED灯产生的405nm的紫外线穿过所述气室，从而在第三探测器3检测信号；
反复检测步骤S6，在所述第三探测器3探测到信号的瞬间，切断对所述第二紫外线发生装置即紫外线LED灯的电源供给，并重新开始所述检测气体移动泵的检测气体供给，若所述第一探测器1和第二探测器2可以检测信号，则重新执行所述步骤S1。
另外，对于NDUV汽车尾气检测装置的检测方法而言，所述第一探测器1检测到的检测值包括NO、NO2、SO2的气体信号，所述第二探测器2检测到的检测值包括NO2、SO2的气体信号，所述第三探测器3检测到的检测值包括NO2的气体信号。
本发明涉及的技术内容是韩国国家研究工作的研究结果。该韩国国家研究工作的信息如下。
[课题固有号码]1425111921
[部门名称]中小风险投资企业部门
[研究管理专门机关]中小企业技术信息振兴院
[研究工作名称]中小企业商业化技术开发
[研究课题名称]中国型柴油车辆氮氧化物检测系统的开发
[贡献率]1/1
[主管单位]茶山SM株式会社
[研究期间]2017.06.01.～2018.05.31.
Claims (1)
1.一种基于非色散紫外的汽车尾气检测装置，其特征在于，是利用了非色散紫外的NO、NO2、SO2多重检测器，其使用独立的第一紫外线发生装置即EDL灯和另一独立的第二紫外线发生装置即紫外线LED灯，所述第一紫外线发生装置与所述第二紫外线发生装置相互垂直布置，从而在使用一个半透半反射镜的同时使用不同的两个紫外光源，所述第二紫外线发生装置即紫外线LED灯构成为仅在检测所需的瞬间得以供电，用于检测吸光度的滤波器对第一紫外线发生装置所产生的光进行滤波，通过了能检测NO、NO2、SO2的228nm波长滤波器的光到达第一探测器得以检测，NO2、SO2混合气体的信息则在第二探测器从通过了280nm波长滤波器的光得以检测，为了检测NO2使用第二紫外线发生装置即紫外线LED灯，所使用的紫外线LED灯的中心频率是405nm，如此检测到的所述第一探测器、第二探测器、第三探测器的检测值，则利用如下的式来检测NO、NO2、SO2的气体浓度，
其中，D1为第一探测器的检测信号，D2为第二探测器的检测信号，D3为第三探测器的检测信号。
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2017
- 2017-12-27 CN CN201711440468.2A patent/CN109975231A/zh active Pending
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