CN110057770A - 一种基于差分吸收光谱及望远镜结构的汽车尾气遥测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一套基于紫外差分吸收光谱技术的，利用望远镜增加效率的汽车尾气遥测装置。它包括位于道路同一侧的发射端和接收端、道路另一侧的反射端两大部分。发射端主要包括氘灯和凸透镜；接收端主要包括望远镜、光谱仪、耦合光纤以及数据处理单元；反射端主要是反射镜。本发明能够摆放在道路上对汽车排放的尾气中的NO、HC进行实时监测，利用了望远镜结构来接收反射光，增加了收光效率，方便了实地测试，提高数据准确性。其测试效率高、测试过程人工干预少、测试成本低、不会影响道路交通状况，在车辆正常的行驶过程中就可以完成尾气检测，更能展示汽车在道路上污染物排放的真实情况。

Description

一种基于差分吸收光谱及望远镜结构的汽车尾气遥测装置
技术领域
本发明涉及一种尾气遥测装置，具体涉及一种基于紫外差分吸收光谱技术的利用望远镜增加收光效率的尾气污染物遥测装置。
背景技术
目前，越来越多的城市出现大气污染问题。作为大气污染的主要成因之一，我国机动车尾气污染防治面临着十分严峻的形势。主要包括两方面原因，一是全国机动车保有量持续增长导致尾气排放总量居高不下；二是机动车排放尾气造成的污染危害特别明显。因此，加强机动车排气污染物的治理，尤其是加强对机动车排放尾气的监管，对于改善城市中空气质量有着重要作用。
除了执行国家现有的一些环保政策和法规外，还应该从其他一些方面去减少机动车排气污染物对大气环境的污染，比如提高新车的尾气排放标准、对燃油品质质量的改善、对黄标车辆加快淘汰进程、实行车辆尾气超标排放的在线监测与快速识别等措施都有效减少机动车尾气带来的污染问题。实现控制机动车排气污染从“末端治理”到“源头控制”的改变，真正从“谁污染，谁治理”的原则，去落实国家节能减排的政策，从而促进经济与和谐社会的建设。由于移动污染源流动性强，法规工况测试结果与道路实际排放差异大，因此，研发可监测实际工况的小型移动污染源排放快速在线监测终端具有重要意义。
专利号为CN201810225733.3的发明专利，公开了另一种一种机动车尾气遥测系统。该装置主要包括激光发射模块和紫外发射模块，同时使用了分光片调整光路，利用两面90夹角的反射镜反射入射光，使用离轴抛物面接收反射光，能够同时检测CH,NO,CO和CO2的数据。但该系统使用的离轴中空抛物面加工困难，价格较高，并且由于使用光纤接收紫外光，紫外光的出射功率较低，不能达到很好的信噪比。
专利201110098638.X公布了一种机动车尾气在线监测系统，其紫外监测通道采用聚焦平凸透镜收光进光谱仪。采用平凸透镜需要使用很大的口径才能达到好的收光效果，而大口径平凸透镜不仅沉重而且聚焦效果难以保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一套基于紫外差分吸收光谱技术的，利用望远镜增加收光效率的汽车尾气遥测装置。
本发明所采用的技术方案：
为实现上述目的，该系统主要包括位于道路同一侧的发射和接收端、道路另一侧的反射端两大部分。
发射端主要包括：
氘灯，用于发射紫外光。
凸透镜，用于将光源发射出的光进行准直。
接收端主要包括：
望远镜系统，具体为牛顿望远镜结构，口径8mm以上，用于接收光信号并进行聚光，提高收光效率。
微型光谱仪和耦合光纤，用于分析接收到的光信息，具体的，光谱仪测量范围覆盖200-400纳米，分辨率不大于1纳米。
数据处理单元，用于通过光信息获得NO、HC等污染物的浓度数据。
反射端主要包括平面反射镜，用于将发射端发出的光反射到接收端，使得紫外光能够两次经过尾气区域。
本发明的有益效果。
（1）使用了牛顿望远镜结构来接收反射光。由于牛顿望远镜一般口径较大，因而可以增加收光效率。调试时，可以先调节发射端角度与俯仰角度，使得从望远镜可以看到马路对面反射镜中有氘灯的像，此时即完成了对准操作，取下副镜与目镜后即可安装光纤引导光进入光谱仪。这种对准方式方便了实地测试安装过程。
（2）测试效率高、测试过程人工干预少、测试成本低、不会影响道路交通状况，在车辆正常的行驶过程中就可以完成尾气检测。
（3）可实时监测道路中行驶的车辆，能够更好地测量汽车在道路上尾气排放的真实工况。
（4）该设备结构稳定，安装方便，且尺寸较小，可以大大减小使用者的负担。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为实施例中实际测试获得的数据图。
具体实施方式
为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。
一套基于紫外差分吸收光谱技术的利用望远镜增加效率的汽车尾气遥测装置，能够摆放在道路上对汽车排放的尾气中的NO、HC进行实时监测，更能展示汽车在道路上污染物排放的真实情况。如图1所示，包括位于道路同一侧的发射和接收端、道路另一侧的反射端两大部分。本装置中使用了望远镜结构来接收反射光，增加了收光效率，即方便了实地测试，也提高了数据的准确性。
发射端主要包括氘灯4和凸透镜5；接收端主要包括望远镜3，光谱仪1，耦合光纤2以及数据处理单元；反射端主要是反射镜6。
对准阶段，在望远镜上安装上副镜与目镜，调节整机角度，使得氘灯的像通过反射镜后出现在望远镜视场的中央，此时可以认为光路已经对准。这时，取下副镜与目镜，打开氘灯，调节光纤头位置使得聚焦的紫外光进入光纤。
工作流程是氘灯光源产生紫外光，并使用透镜准直后打到马路对面的反射镜上，反射镜将紫外光返回到望远镜，通过望远镜接收并聚焦到光纤上，然后由光纤到达光谱仪中最后转换为数字信号通过 USB 数据线传给数据处理单元做浓度反演得到 NO、HC 浓度。图2为实际道路测试中监测到的NO吸收光谱，其中可以看出在205、215、225纳米波长附近有明显的吸收峰。
综上，本发明利用了望远镜结构来接收反射光，增加了收光效率，方便了实地测试，提高数据准确性。其测试效率高、测试过程人工干预少、测试成本低、不会影响道路交通状况，在车辆正常的行驶过程中就可以完成尾气检测，更能展示汽车在道路上污染物排放的真实情况。

Claims (3)

1.一种基于差分吸收光谱及望远镜结构的汽车尾气遥测装置，包括位于道路同一侧的发射和接收端、道路另一侧的反射端两大部分；
发射端主要包括：
氘灯，用于发射紫外光；
凸透镜，用于将光源发射出的光进行准直；
其特征在于：
接收端主要包括：
望远镜系统，具体为牛顿望远镜结构，口径8mm以上，用于接收光信号并进行聚光，提高收光效率；
微型光谱仪和耦合光纤，用于分析接收到的光信息；
数据处理单元，用于通过光信息获得污染物的浓度数据，包括NO、HC的浓度数据；
反射端主要包括：
平面反射镜，用于将发射端发出的光反射到接收端，使得紫外光能够两次经过尾气区域。
2.根据权利要求1所述的汽车尾气遥测装置，其特征在于：所述的光谱仪测量范围覆盖200-400纳米，分辨率不大于1纳米。
3.根据权利要求1所述的汽车尾气遥测装置，其特征在于：在对准阶段，在所述的望远镜系统上安装上副镜与目镜，调节整机角度，使得氘灯的像通过平面反射镜后出现在望远镜系统视场的中央，此时认为光路已经对准。
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