CN113418840A - 一种气体检测装置和车载尾气检测系统 - Google Patents
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Abstract
公开了一种气体检测装置，包括壳体和检测部，壳体的内部设置有容纳检测部的腔体，腔体的一侧与壳体的外部连通且设置有风机，检测部设置有分别用于固定激光发射装置和接收装置的固定板，激光发射装置与接收装置的轴线相交，固定板与腔体形成检测室，壳体和检测部在检测室的两侧设置有进排气口，且检测部设置有连通的发射端空腔、接收端空腔以及检测室的气道。还公开了一种车载尾气检测系统，包括尾气排放管和气体检测装置，尾气排放管中部开设有一采集接口，采集接口与气体检测装置的进气口连接。利用上述的气体检测装置和车载尾气检测系统可以在车辆上实时了解车辆的尾气排放情况是否超标，并且具有测量精度高，使用寿命长等优点。
Description
技术领域
本发明涉及气体检测技术领域，并且特别涉及一种气体检测装置和车载尾气检测系统。
背景技术
汽车尾气是汽车使用时产生的废气，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。尾气在直接危害人体健康的同时，还会对人类生活的环境产生深远影响。尾气中的二氧化硫具有强烈的刺激气味，达到一定浓度时容易导致酸雨的发生，造成土壤和水源酸化，影响农作物和森林的生长。
柴油机主要排放物为PM(颗粒状物质)和NOx，而CO和HC排放较低。控制柴油机尾气排放主要是控制颗粒物质PM和NO生成，降低PM和NOx的直接排放。柴油机与同等功率的汽油机相比，微粒和NOx是排放中两种最主要的污染物。柴油机排放物具有很大的危害性。
目前对柴油车尾气的检测通常采用遥感监测的方式，但易受测量环境条件因素的影响，并且现有的检测设备的成本高、体积大，不利于对工程柴油车尾气检测的推广。
发明内容
为解决现有技术中存在的易受测量环境条件因素的影响且成本高体积大等技术问题，本发明提出了一种气体检测装置和车载尾气检测系统，用以解决上述问题。
根据本发明的一个方面，提出了一种气体检测装置，包括壳体和检测部，壳体的内部设置有容纳检测部的腔体，腔体的一侧与壳体的外部连通且设置有风机，检测部设置有分别用于固定激光发射装置和接收装置的固定板，激光发射装置与接收装置的轴线相交，固定板与腔体形成检测室，壳体和检测部在检测室的两侧设置有进排气口，且检测部设置有连通的发射端空腔、接收端空腔以及检测室的气道。该气体检测装置结构简单，能够实现快速气体检测，并且通过风机和内部流道的设置，有效防止气体中的颗粒物附着于激光发射装置或接收装置，影响检测结果和使用寿命。
在具体的实施例中，壳体内设置有一安装槽，安装槽上设置有控制电路板，风机、激光发射装置和接收装置接入控制电路板，壳体内除安装槽之外的区域形成腔体。凭借该结构布局，能够保证检测装置的内部结构简单合理，易于安装。
在具体的实施例中，腔体与壳体的外部连通处设置有连通弯头，且连通弯头的两端设置有滤网。凭借该设置，可以使得进入腔体内部的空气洁净，避免影响检测结果。
在具体的实施例中，激光发射装置与接收装置的轴线之间的夹角取自10～20°的范围内。凭借该设置能够根据激光在气体颗粒物的散射效应获得气体的颗粒物浓度。
在具体的实施例中，固定板包括第一固定板、第二固定板和第三固定板，第一固定板上设置有固定激光发射装置的固定座，第二固定板上开设有通光孔，第三固定板上设置有接收装置安装座。凭借固定板的设置可以便于进行激光发射装置以及接收装置的安装。
在具体的实施例中，第一固定板和第二固定板在空腔内形成隔离槽，第二固定板和第三固定板在空腔内形成检测室。凭借上述固定板的配合可以形成检测室主体，以实现气体的检测。
在具体的实施例中，检测部的底部沿激光方向贯通形成气道，且隔离槽底部开设通孔连接气道。通过该气道的设置可以将外部的洁净空气引导至接收端的空腔和隔离槽，防止颗粒物的附着。
在具体的实施例中，还包括标定装置，标定装置可拆卸地设置于检测室内以供标定或调整检测参数，标定装置包括标定内筒、标定片和标定外筒，标定内筒可活动的套设于标定外筒内，标定片设置于标定内筒中。利用标定装置可以借助标定片散射后的光改变接收装置接收到的光总量，欺骗颗粒检测仪得到固定且对应的颗粒物含量。
根据本发明的第二方面，提出了一种车载尾气检测系统，包括尾气排放管和上述的气体检测装置，尾气排放管中部开设有一采集接口，采集接口与气体检测装置的进气口连接。该车载尾气检测系统通过与尾气排放管的连接可以实时监测车辆尾气排放的状态。
在具体的实施例中，还包括冷却装置，冷却装置设置于采集接口与进气口之间。凭借冷却装置的设置可以防止过热的尾气使气体检测装置的壳体融化，冷却装置为螺旋冷却管。
本发明的气体检测装置通过风机和壳体内检测部的内部流道的巧妙设置，能够在检测的过程中有效防止气体中的颗粒物附着于激光发射装置或接收装置，影响检测结果，极大地提升了装置的使用寿命，通过激光发射装置和接收装置不在同一直线的设置，利用光散射的原理，实现气体检测。同时还将该气体检测装置应用于车载尾气检测系统，通过与车辆的尾气排放管的连接，实时获取车辆的尾气排放情况，可以及时掌握车辆的尾气排放是否符合要求。
附图说明
包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。
图1是根据本发明的一个实施例的气体检测装置的结构示意图；
图2是根据本发明的一个具体的实施例的检测部的结构示意图；
图3是根据本发明的一个具体的实施例的气体检测装置的剖面图；
图4是根据本发明的一个具体的实施例的标定装置的结构示意图；
图5是根据本发明的一个实施例的车载尾气检测系统示意图。
具体实施方式
在以下详细描述中，参考附图，该附图形成详细描述的一部分，并且通过其中可实践本发明的说明性具体实施例来示出。对此，参考描述的图的取向来使用方向术语，例如“顶”、“底”、“左”、“右”、“上”、“下”等。因为实施例的部件可被定位于若干不同取向中，为了图示的目的使用方向术语并且方向术语绝非限制。应当理解的是，可以利用其他实施例或可以做出逻辑改变，而不背离本发明的范围。因此以下详细描述不应当在限制的意义上被采用，并且本发明的范围由所附权利要求来限定。
图1示出了根据本发明的实施例的气体检测装置的结构图。如图1所示，该气体检测装置包括壳体1、检测部2、连接弯头3、进气口4和出气口5，其中，检测部2可拆卸地设置于壳体1的内部，具体的，可以通过螺栓的方式进行固定配合，壳体1的一侧设置有连接弯头3，连接弯头3的一端朝下，用于吸收壳体1外部的洁净空气至壳体1的内部，对检测部2中的激光发射装置和接收装置进行吹扫，防止待测气体对上述元器件的附着造成影响检测结果和降低装置使用寿命。进气口4设置于检测部2的中部，出气口5设置于与进气口4对应的壳体1的另一侧，进气口4上设置有接口，用于连接待测气体，该接口上设置有外螺牙，便于进行气管的连接。壳体1的材质可为具有一定耐高温性能的塑料，便于加工制造，降低成本。
结合图2，图2示出了根据本发明的一个具体的实施例的检测部的结构示意图，如图2所示，检测部2的主体结构包括底座21和连接板27，连接板27用于与壳体1固定，其上开设有多个连接孔，壳体1上对应开设有多个螺纹孔，利用螺栓即可实现检测部2的装配，优选的，壳体1与检测部2的配合处还可以设置有密封结构，以保证检测的气密性。底座21上设置有多个固定板，具体包括第一固定板22、第二固定板23和第三固定板24，第一固定板21用于固定激光发射装置，其上设置有激光发射装置的固定座26，并且开设有供激光通过的通孔，固定座26上设置有与该通孔连通的进气孔261；第二固定板23上开设有通光孔；第三固定板24上设置有用于固定接收装置的安装座25。并且，底座21的底部开设有沿激光光线方向的气道211，第一固定板22和第二固定板23之间形成一隔离槽，隔离槽的底部开设有连接孔212与气道211连通，第二固定板23和第三固定板24之间形成的区域为检测槽。该结构的检测部2的可拆卸结构，方便拆装，能够便于进行检测元件如激光发射装置和接收装置的安装和维护。
继续参考图3，图3示出了根据本发明的一个具体的实施例的气体检测装置的剖面图，如图3所示，壳体1的内部设置有安装槽11，该安装槽11用于安装气体检测装置的控制电路板7，壳体1除安装槽11之外的区域形成空腔，该空腔包括一垂直方向的空腔和水平方向的空腔，呈L型结构，垂直方向的空腔上部安装有风机6，风机6对应于的壳体1的连接弯管3，用于将壳体1外部的洁净空气引入壳体1内部，连接弯管3的两端均设置有滤网31，用于过滤外部空气中的杂质，避免造成内部检测元器件的损害或影响检测结果。水平方向的空腔用于装配检测部2，检测部2的检测槽、隔离槽通过与水平方向的空腔配合形成检测室和隔离室，优选的，配合处可以设置密封垫，保证气密性，提高检测结果的准确性。安装槽11上开设有多个控制线路连接孔，用于将风机、激光发射装置和接收装置的线路接入控制电路板7。
在具体的实施例中，该气体检测装置的内部气道的具体原理为：壳体1外部的空气在风机6的作用下，经过连接弯管3的滤网31进入壳体1内部的空腔，经由检测部2上的底座21内的气道211通过连接孔212进入隔离室，同时亦可以从固定座26上的进气孔261进入隔离室，在隔离室内形成一大于检测室的风压，使外部气体通过第二固定板23上的通光孔吹入检测室，该过程中检测室内的气体不会附着于通光孔或激光发射装置，避免了待检测气体中的附着物对激光发射装置和通光孔的影响造成的影响检测结果和装置使用寿命降低的问题；同理，外部洁净气体在风机的作用下经由底座21内的气道211进入接收装置所在的腔体内，通过第三固定板24上的通孔和接收装置上的连接孔吹入检测室，可以实现对接收装置的清扫，防止待测气体中的颗粒物附着于接收装置，影响检测结果和使得装置使用寿命降低。
在具体的实施例中，检测部2中的接收装置与激光发射装置不处于同一直线，接收装置设置与激光发射装置的光线方向的下方，并且接收装置的轴线与激光发射装置的光线方向之间存在夹角，该夹角范围取自10～20°的范围内，优选的，经过本申请人发明人的多次试验，夹角在15°时可获得更为有利于检测的结果。本申请通过光的散射原理，利用由激光发射装置发出的激光光源，经聚焦的光束穿过检测室，在该检测室中被测气体从进气口导入，并与激光光束发生作用，使部分光产生散射，未散射的光沿原方向投射在黑体上被吸收，而散射光的方向被改变，被接收装置所接收，以此可以推断出被测气体中的颗粒物的浓度情况。
在具体的实施例中，还可以配置一标定装置，标定装置的结构如图4所示，该标定装置包括标定内筒81、标定片82、标定外筒83，标定内筒81可活动地套设于标定外筒83上，标定内筒81上同轴设置有进光孔和出光孔，进光孔和出光孔之间设置有若干标定片82，标定片82具有一定的散射率，标定内筒81上设置有用于调节固定其在标定外筒83上轴向位移的调节机构，该调节机构可以为一螺纹孔，标定外筒83上开设有一滑槽85，利用螺栓与螺纹孔的配合可以将标定内筒81在所需的位置上固定于标定外筒83上。将该标定装置放置于检测室内，进光孔与通光孔对应，发射装置的光穿过标定片2，得到被标定片82散射后的光，从而改变接收装置接收到的光总量，优选的，采用的标定片82的透光率小于1，每一片标定片82可将光削减至80％，从而得到确定的光含量，并欺骗颗粒检测仪得到固定且对应的颗粒物含量。
根据本发明的另一方面，提出了一种利用上述车载尾气检测系统，图5示出了根据本发明的一个实施例的车载尾气检测系统示意图，如图5所示，该车载尾气检测系统包括上述的气体检测装置100、降温装置200和尾气排放管300，其中，尾气排放管300的侧壁上开设有一连接孔，并且在该连接孔处设置有一采集接头310，采集接头310的采集口部朝向尾气排放方向，该采集接头310与降温装置200连接，降温装置200接入气体检测装置100的进气口，优选的，降温装置200可以为螺旋冷却管，通过延长管路，增大传热面积，可以降低进入气体检测装置100的待测尾气的温度，防止气体检测装置100的壳体融化变形，使得气体检测装置100的壳体可以选用成本更为低廉的材质，同时，降温装置200末端还可以设置有温度检测装置，用于检测监控气体的温度，同样可以接入气体检测装置100内的控制电路板内，通过无线传输向检测者推送温度、尾气颗粒物浓度等参数，便于检测者掌握车辆的尾气排放情况。同时利用气体检测装置内部的流道设置，防止尾气中的颗粒物附着于激光发射装置或接收装置上，提高系统的使用寿命和检测结果准确性。
本发明的气体检测装置，利用风机和壳体内检测部的内部流道的设置，在检测的过程中有效防止气体中的颗粒物附着于激光发射装置或接收装置，避免其对检测结果的影响，同时可以提升装置的使用寿命和降低维护周期，利用光散射的原理，通过激光发射装置和接收装置不在同一直线的设置实现气体中的颗粒物的检测。该气体检测装置体积小，可以应用于车载尾气检测，通过与车辆的尾气排放管的连接，可以实时获取车辆的尾气排放情况，可以及时掌握车辆的尾气排放是否符合要求。
显然，本领域技术人员在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以作出对本发明的实施例的各种修改和改变。以该方式，如果这些修改和改变处于本发明的权利要求及其等同形式的范围内，则本发明还旨在涵盖这些修改和改变。词语“包括”不排除未在权利要求中列出的其它元件或步骤的存在。某些措施记载在相互不同的从属权利要求中的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于获利。权利要求中的任何附图标记不应当被认为限制范围。
Claims (10)
1.一种气体检测装置，其特征在于，包括壳体和检测部，所述壳体的内部设置有容纳所述检测部的腔体，所述腔体的一侧与所述壳体的外部连通且设置有风机，所述检测部设置有分别用于固定激光发射装置和接收装置的固定板，所述激光发射装置与所述接收装置的轴线相交，所述固定板与所述腔体形成检测室，所述壳体和所述检测部在所述检测室的两侧设置有进排气口，且所述检测部设置有连通的发射端空腔、接收端空腔以及检测室的气道。
2.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述壳体内设置有一安装槽，所述安装槽上设置有控制电路板，所述风机、所述激光发射装置和所述接收装置接入所述控制电路板，所述壳体内除所述安装槽之外的区域形成所述腔体。
3.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述腔体与所述壳体的外部连通处设置有连通弯头，且所述连通弯头的两端设置有滤网。
4.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述激光发射装置与所述接收装置的轴线之间的夹角取自10～20°的范围内。
5.根据权利要求1中所述的气体检测装置，其特征在于，所述固定板包括第一固定板、第二固定板和第三固定板，所述第一固定板上设置有固定所述激光发射装置的固定座，所述第二固定板上开设有通光孔，所述第三固定板上设置有接收装置安装座。
6.根据权利要求5所述的气体检测装置，其特征在于，所述第一固定板和所述第二固定板在所述空腔内形成隔离槽，所述第二固定板和所述第三固定板在所述空腔内形成检测室。
7.根据权利要求6所述的气体检测装置，其特征在于，所述检测部的底部沿激光方向贯通形成气道，且所述隔离槽底部开设通孔连接所述气道。
8.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，还包括标定装置，所述标定装置可拆卸地设置于所述检测室内以供标定调整检测参数，所述标定装置包括标定内筒、标定片和标定外筒，所述标定内筒可活动的套设于所述标定外筒内，所述标定片设置于所述标定内筒中。
9.一种车载尾气检测系统，其特征在于，包括尾气排放管和权利要求1-8中任一项所述的气体检测装置，所述尾气排放管中部开设有一采集接口，所述采集接口与所述气体检测装置的进气口连接。
10.根据权利要求9所述的车载尾气检测系统，其特征在于，还包括冷却装置，所述冷却装置设置于所述采集接口与所述进气口之间，所述冷却装置为螺旋冷却管。
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