CN110849823A - 一种基于光纤传感技术的汽车尾气检测器件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光纤传感技术的汽车尾气检测器件。包括壳体，所述壳体的一端套接有汽车尾气管。该发明通过质谱电网收集气体离子进行流速分析，对汽车尾气中多种气体成份如一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物和固体悬浮颗粒进行有效快速电离或者分解，并且通过质谱仪根据不同离子的飞行时间，把不同成分的气体进行分辨。该发明体积小巧，可便捷，可集成5G相关设备上，智能度高，灵敏度强，可适用于市面多数车型的尾气排放管路，为车主或者相关气体排放监测平台提供一种智能的监测手端，引导和提醒车主低碳出行的即时提供汽车行驶信息，为安全行驶收集大数据，将可服务于环境工程，化学生物方面的科研工作。

Description

一种基于光纤传感技术的汽车尾气检测器件

本发明涉及汽车尾气检测的技术领域，特别涉及一种基于光纤传感技术的汽车尾气检测器件。

背景技术

汽车尾气是汽车使用过程中所产生的废气，含有上百种不同的化合物，其中的污染物有固体悬浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等，随着我国对汽车排放标准的不断提高，国六排放标准的制定，使得我国对汽车尾气排放的政策越来越严格。

政策的走向让车主越来越关注车辆的尾气排放数据和指标，现在的车辆缺乏对汽车尾气实时有效的监测手端，不能有效的为车主反馈车辆运转时、车辆高速运动时和车辆怠速时汽车尾气排放的数值变化，同时所采集的汽车尾气数据，可以通过相关软件上传云端，进行大数据分析，为汽车性能的改进提供指导。同时，也为新一代基于光纤光栅的气敏传感技术提供一个测量与应用的方向。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于光纤传感技术的汽车尾气检测器件，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于光纤传感技术的汽车尾气检测器件，包括壳体，所述壳体的一端套接有汽车尾气管，所述壳体的内侧一端设置有启动控制模块，所述壳体的内侧另一端设置有通讯反馈模块，所述壳体的内壁嵌接有折射块，所述壳体的内壁通过固定套架固定连接有光纤气敏传感器件，所述壳体的外侧固定连接有电阻模块，所述电阻模块的一端固定连接有正负电极，所述壳体的内侧充斥有离子，所述折射块的内侧一端设置有质谱电网，所述折射块的内侧另一端设置有激光收发模块。

进一步地，所述壳体的外壁涂有防锈涂层，所述壳体通过环形钢箍与汽车尾气管的末端相固定。

进一步地，所述启动控制模块为供电管理电路，通过电缆与车载电池相连供电，当车辆启动通电，同时开启启动控制模块，车辆关闭，同时关闭启动控制模块。

进一步地，所述质谱电网为连接质谱仪的通电网体，对离子进行采集，对比质谱仪中每一个气体的飞行时间进行气体成分分辨，所述质谱电网位于壳体后端位置。

进一步地，所述激光收发模块为对称设置的模组，为高频激光发射端，提供光源，分解尾气形成气体离子，电离的气体离子在电阻模块产生的电场的作用下加速漂浮穿过质谱电网区域，所述激光收发模块波长260nm。

进一步地，所述折射块为半圆球状颗粒，所述折射块采用耐高温晶体材质制作，所述折射块通过对激光的漫反射，提高光纤气敏传感器件的光谱接收端的效率。

进一步地，所述光纤气敏传感器件是基于光纤光栅的气感传感器，所述光纤气敏传感器件通过校正由波长变动引起的斯托克斯光及反期托克斯光的光谱漂移,可获得在最大强度状态检测的效果，并且用简便的波长选择滤波器进行全盘调整,从而又可获得区域性气敏分析，所述光纤气敏传感器件的前端涂有耐高温耐腐蚀的涂层用于避免尾气高温腐蚀气体的影响，所述光纤气敏传感器件根据尾气的质谱信息分析结果，最终把不同气体具体成分进行分类，从而实时快速得到尾气中不同气体的比例和气体成份。

进一步地，所述通讯反馈模块通过线缆或者无线蓝牙等通讯方式与汽车中控电脑或行车记录仪相连，将尾气数值进行检测分析传输到汽车中控电脑或行车记录仪。

进一步地，所述电阻模块为上下两组布置，形成电极场，所述电阻模块的一端通过正负电极连接车辆电源正极，另一端需要通过正负电极连接车辆电源负极。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.该发明通过质谱电网收集气体离子进行流速分析，对汽车尾气中多种气体成份如一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物和固体悬浮颗粒进行有效快速电离或者分解，并且通过质谱仪根据不同离子的飞行时间，把不同成分的气体进行分辨，基于微小型的质谱仪，提供更全面气体成份的信息；

2.该发明通过激光收发模块提供稳定的光源来照射，通过折射块的漫反射将光谱信息反馈给光纤气敏传感器件，收集对比范围大，无死角，能够改善常规气敏传感器监测范围狭小的缺点；

3.该发明提供的光纤气敏传感器件通过对光线光谱的收集分析，在整合气体温度、湿度采集的综合数据，从而实时快速准确地分析出尾气中不同气体的比例和含量，在分析得到尾气中不同气体的比例和含量，具有反应灵敏，误差小，数值准确的优点；

4.该发明体积小巧，可便捷，可集成5G相关设备上，智能度高，灵敏度强，可适用于市面多数车型的尾气排放管路，为车主或者相关气体排放监测平台提供一种智能的监测手端，引导和提醒车主低碳出行的即时提供汽车行驶信息，为安全行驶收集大数据，将可服务于环境工程，化学生物方面的科研工作。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明工作流程图。

图中：1、汽车尾气管；2、壳体；3、启动控制模块；4、质谱电网；5、激光收发模块；6、折射块；7、光纤气敏传感器件；8、通讯反馈模块；9、固定套架；10、电阻模块；11、正负电极；12、离子。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1-2所示，一种基于光纤传感技术的汽车尾气检测器件，包括壳体2，所述壳体2的一端套接有汽车尾气管1，所述壳体2的内侧一端设置有启动控制模块3，所述壳体2的内侧另一端设置有通讯反馈模块8，所述壳体2的内壁嵌接有折射块6，所述壳体2的内壁通过固定套架9固定连接有光纤气敏传感器件7，所述壳体2的外侧固定连接有电阻模块10，所述电阻模块10的一端固定连接有正负电极11，所述壳体2的内侧充斥有离子12，所述折射块6的内侧一端设置有质谱电网4，所述折射块6的内侧另一端设置有激光收发模块5。

其中，所述壳体2的外壁涂有防锈涂层，所述壳体2通过环形钢箍与汽车尾气管1的末端相固定，壳体2进行防锈处理，避免腐蚀导致耐热性变差，影响其固定稳定，同时环形钢箍能够适用市面上大多数车辆的尾气排气管路的固定。

其中，所述启动控制模块3为供电管理电路，通过电缆与车载电池相连供电，当车辆启动通电，同时开启启动控制模块3，车辆关闭，同时关闭启动控制模块3，车辆关闭，同时关闭启动控制模块3，通过启动控制模块3为本装置提供稳定的电源，并且接入车辆管理系统，在车辆熄火断电后也能停止工作。

其中，所述质谱电网4为连接质谱仪的通电网体，对离子12进行采集，对比质谱仪中每一个气体的飞行时间进行气体成分分辨，所述质谱电网4位于壳体2后端位置，通过质谱电网4进行热电离，分离尾气中的多种气体成分，便于进行质谱分析，辅助进行气体成分的准确判别。

其中，所述激光收发模块5为对称设置的模组，为高频激光发射端，提供光源，分解尾气形成气体离子12，电离的气体离子12在电阻模块10产生的电场的作用下加速漂浮穿过质谱电网4区域，通过设置激光收发模块5，提供稳定的激光光源，分离尾气离子12，配合光纤气敏传感器件7对尾气成分和含量进行有效的光谱分析。

其中，所述折射块6为半圆球状颗粒，所述折射块6采用耐高温晶体材质制作，所述折射块6通过对激光的漫反射，提高光纤气敏传感器件7的光谱接收端的效率，通过折射块6加强激光折射和漫反射，提供稳定的光谱数据，便于获取较为精确的成分和含量的分析。

其中，所述光纤气敏传感器件7是基于光纤光栅的气感传感器，所述光纤气敏传感器件7通过校正由波长变动引起的斯托克斯光及反期托克斯光的光谱漂移,可获得在最大强度状态检测的效果，并且用简便的波长选择滤波器进行全盘调整,从而又可获得区域性气敏分析，所述光纤气敏传感器件7的前端涂有耐高温耐腐蚀的涂层用于避免尾气高温腐蚀气体的影响，所述光纤气敏传感器件7根据尾气的质谱信息分析最终形把不同气体具体成分进行分类，从而得到尾气中不同气体的比例和含量，通过光纤气敏传感器件7能够对本装置内的尾气经过激光的照射后对其成分和含量进行有效的、准确的分析，并且对比气体温度和湿度数据进行修正，获得最为准确的效果。

其中，所述通讯反馈模块8通过线缆或者无线蓝牙等通讯方式与汽车中控电脑或行车记录仪相连，将尾气数值进行检测分析传输到汽车中控电脑或行车记录仪，通过通讯反馈模块8起到对车主进行一定的引导提醒作用，引导车主合理的控制车辆怠速时和高速运动状态，避免怠速等情况导致发动机不完全燃烧，产生超高的尾气排放。

其中，所述电阻模块10为上下两组布置，形成电极场，所述电阻模块10的一端通过正负电极11连接车辆电源正极，另一端需要通过正负电极11连接车辆电源负极。

需要说明的是，本发明为一种基于光纤传感技术的汽车尾气检测器件，

实施例1

选择相同品牌、相同排量、相同系列的同年出厂的全新车辆

(1)驾驶车辆在停止状态下(车辆启动，但不行驶)，运行30分钟，

(2)驾驶车辆在怠速状态下(时速低于15千米每小时)驾驶30分钟，

(3)驾驶车辆在高速状态下(时速不低于80千米每小时)驾驶30分钟，

得出结论，在停止状态下，30分钟明显闻到尾气气味，在怠速状态下，30分钟闻到轻微气味，在高速状态下，30分钟后无尾气气味。

实施例2

选择相同品牌、相同排量、相同系列的同年出厂的全新车辆，在尾气管后端用钢箍固定有本装置，并且将启动控制模块3接入车辆电源，将通讯反馈模块8接入车控电脑

(1)驾驶车辆在停止状态下(车辆启动，但不行驶)，运行30分钟，

(2)驾驶车辆在怠速状态下(时速低于15千米每小时)驾驶30分钟，

(3)驾驶车辆在高速状态下(时速不低于80千米每小时)驾驶30分钟，

得出结论，在停止状态下，15分钟便发出警示通知，30分钟后便发出密集的警示，在怠速状态下，25分钟发出警示通知，在高速状态下，30分钟后无警示通知，培养车主规范驾驶的习惯。

综上实施例2的方案最优。

由上实施例可知，本发明为一种基于光纤传感技术的汽车尾气检测器件，该发明能够起到监测汽车尾气变化，监测浓度含量的作用，引导车主规范合理驾驶车辆，从而起到低碳出行的作用。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落中用要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种基于光纤传感技术的汽车尾气检测器件，包括壳体(2)，其特征在于：所述壳体(2)的一端套接有汽车尾气管(1)，所述壳体(2)的内侧一端设置有启动控制模块(3)，所述壳体(2)的内侧另一端设置有通讯反馈模块(8)，所述壳体(2)的内壁嵌接有折射块(6)，所述壳体(2)的内壁通过固定套架(9)固定连接有光纤气敏传感器件(7)，所述壳体(2)的外侧固定连接有电阻模块(10)，所述电阻模块(10)的一端固定连接有正负电极(11)，所述壳体(2)的内侧充斥有离子(12)，所述折射块(6)的内侧一端设置有质谱电网(4)，所述折射块(6)的内侧另一端设置有激光收发模块(5)。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的汽车尾气检测器件，其特征在于：所述壳体(2)的外壁涂有防锈涂层，所述壳体(2)通过环形钢箍与汽车尾气管(1)的末端相固定。

3.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的汽车尾气检测器件，其特征在于：所述启动控制模块(3)为供电管理电路，通过电缆与车载电池相连供电，当车辆启动通电，同时开启启动控制模块(3)，车辆关闭，同时关闭启动控制模块(3)。

4.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的汽车尾气检测器件，其特征在于：所述质谱电网(4)为连接质谱仪的通电网体，对离子(12)进行采集，对比质谱仪中每一个气体的飞行时间进行气体成分分辨，所述质谱电网(4)位于壳体(2)后端位置。

5.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的汽车尾气检测器件，其特征在于：所述激光收发模块(5)为对称设置的模组，为高频激光发射端，提供光源，分解尾气形成气体离子(12)，电离的气体离子(12)在电阻模块(10)产生的电场的作用下加速漂浮穿过质谱电网(4)区域，所述激光收发模块(5)波长260nm。

6.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的汽车尾气检测器件，其特征在于：所述折射块(6)为半圆球状颗粒，所述折射块(6)采用耐高温晶体材质制作，所述折射块(6)通过对激光的漫反射，提高光纤气敏传感器件(7)的光谱接收端的效率。

7.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的汽车尾气检测器件，其特征在于：所述光纤气敏传感器件(7)是基于光纤光栅的气感传感器，所述光纤气敏传感器件(7)通过校正由波长变动引起的斯托克斯光及反期托克斯光的光谱漂移,可获得在最大强度状态检测的效果，并且用简便的波长选择滤波器进行全盘调整,从而又可获得区域性气敏分析，所述光纤气敏传感器件(7)的前端涂有耐高温耐腐蚀的涂层用于避免尾气高温腐蚀气体的影响，所述光纤气敏传感器件(7)根据尾气的质谱信息分析结果，最终把不同气体具体成分进行分类，从而实时快速得到尾气中不同气体的比例和气体成份。

8.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的汽车尾气检测器件，其特征在于：所述通讯反馈模块(8)通过线缆或者无线蓝牙等通讯方式与汽车中控电脑或行车记录仪相连，将尾气数值进行检测分析传输到汽车中控电脑或行车记录仪。

9.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的汽车尾气检测器件，其特征在于：所述电阻模块(10)为上下两组布置，形成电极场，所述电阻模块(10)的一端通过正负电极(11)连接车辆电源正极，另一端需要通过正负电极(11)连接车辆电源负极。

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