CN206399819U - 汽车尾气检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种汽车尾气检测系统，检测系统包括：激光器发出的第一检测光的波长覆盖CO、CO₂的吸收谱线；紫外光源发出的第二检测光的波长覆盖HC、NO的吸收谱线；合束器件将第一检测光和第二检测光合为一束；接收单元包括：分束器件将接收到的光分出两束：包含CO、CO₂吸收信息的第一信号光以及包含HC、NO吸收信息的第二信号光；光电探测器将所述第一信号光转换为电信号，送分析单元；第二信号光送光谱仪，输出的电信号送所述分析单元；分析单元利用吸收光谱技术处理接收到的电信号，从而获知尾气中CO、CO₂、HC、NO的含量。本实用新型具有检测快速、精度高等优点。

Description

汽车尾气检测系统

技术领域

本实用新型涉及气体监测，特别涉及汽车尾气检测系统。

背景技术

汽车排放是指从废气中排出的CO，碳氢化合物和氮氧化物(HC+NO)、微粒、碳烟(PM)等有害气体。它们都是发动机在燃烧作功过程中产生的有害气体。这些有害气体产生的原因各异，CO是燃油氧化不完全的中间产物，当氧气不充足时会产生CO，混合气浓度大及混合气不均匀都会使排气中的CO增加。HC是燃料中未燃烧的物质，由于混合气不均匀、燃烧室壁冷等原因造成部分燃油未来得及燃烧就被排放出去。

在开放的环境下，对行驶状态中的机动车尾气进行监测时，由于尾气烟羽会迅速扩散以及过往机动车排气管高度的不同，导致直接测量得到的各组分浓度绝对值不能真实反映机动车尾气排放状况。然而，对于同一尾气烟羽来说，各组分的相对体积比系数在其不同位置处分别都是相同的：

如Q＝CO/CO₂，Q’＝HC/CO₂，Q”＝NO/CO₂

利用以上气体浓度的比值，可以筛查机动车的燃烧是否充分，是否存在超标排放，并且可以获得排放总量。

在机动车尾气在线检测系统中，需要同步的测量出CO、CO₂、HC和NO，其中CO和CO₂通常采用红外吸收光谱或者中红外激光吸收光谱测量，HC和NO通常采用紫外吸收光谱测量。如果两种不同原理的测量同步性不高，则会出现以上比值测量不准，造成整个尾气检测系统性能下降。

实用新型内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本实用新型提供了一种同步性好、检测准确的汽车尾气检测系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种汽车尾气检测系统，所述汽车尾气检测系统包括发射单元、接收单元和分析单元：所述发射单元包括：

激光器，所述激光器发出的第一检测光的波长覆盖CO、CO₂的吸收谱线；

紫外光源，所述紫外光源发出的第二检测光的波长覆盖HC、NO的吸收谱线；

合束器件，所述合束器件将所述第一检测光和第二检测光合为一束；

所述接收单元包括：

分束器件，所述分束器件将接收到的光分出两束，分别为包含CO、CO₂吸收信息的与第一检测光对应的第一信号光以及包含HC、NO吸收信息的与第二检测光对应的第二信号光；

光电探测器，所述光电探测器将所述第一信号光转换为电信号，送分析单元；

光谱仪，所述第二信号光送光谱仪，输出的电信号送所述分析单元；

分析单元，所述分析单元利用吸收光谱技术处理接收到的电信号，从而获知尾气中CO、CO₂、HC、NO的含量。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：

1.激光器和紫外光源分别发出的光被合为一束，包含待测气体的光被分束，从而获知与激光器发出的第一检测光对应的CO、CO₂的含量，与紫外光源发出的第二检测光对应的HC、NO的含量，同步性好；

2.采用的吸收光谱技术提高了检测精度，缩短了检测时间。

附图说明

参照附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本实用新型的技术方案，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本实用新型实施例1的汽车尾气检测系统的结构简图。

具体实施方式

图1和以下说明描述了本实用新型的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本实用新型。为了教导本实用新型技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本实用新型的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本实用新型的多个变型。由此，本实用新型并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1示意性地给出了本实用新型实施例的汽车尾气检测系统的结构简图，如图1所示，所述汽车尾气检测系统包括：

支架，所述支架包括竖直部分和水平部分，发射单元和接收单元安装在水平部分上，发射单元发出的检测光穿过从所述水平部分下部经过的汽车排出的尾气，并被地面反射回接收单元；

发射单元，所述发射单元包括：

激光器，所述激光器发出的第一检测光的波长覆盖CO、CO₂的吸收谱线；

紫外光源，所述紫外光源发出的第二检测光的波长覆盖HC、NO的吸收谱线；

参比气室，所述参比气室内封闭有CO或CO₂，设置在所述激光器和合束器件之间的光路上；

合束器件，所述合束器件具有抛物面镜和通孔，所述第一检测光穿过所述通孔，所述第二检测光通过紫外光纤传输到所述抛物面镜的焦点处，被所述抛物面镜反射，从而所述第一检测光和第二检测光合为一束；

所述接收单元包括：

反射镜，如离轴抛物面镜，将被地面反射的第一检测光、第二检测光会聚；

分束器件，如三棱镜，所述分束器件将经过反射镜会聚后的地面反射光分出两束，分别为包含CO、CO₂吸收信息的与第一检测光对应的第一信号光以及包含HC、NO吸收信息的与第二检测光对应的第二信号光；第二信号光通过紫外光纤传送到光谱仪；

标定气室，所述参比气室具有进口和出口，设置在所述分束器件和光电探测器之间的光路上；

光电探测器，所述光电探测器将所述第一信号光转换为电信号，送分析单元；

光谱仪，第二信号光送光谱仪，输出的电信号送所述分析单元；

分析单元，所述分析单元利用吸收光谱技术处理接收到的电信号，从而获知尾气中CO、CO₂、HC、NO的含量。

本实用新型实施例的一种汽车尾气检测方法，也即上述汽车尾气检测系统的工作过程，所述汽车尾气检测方法包括以下步骤：

(A1)激光器和紫外光源发出的检测光被合为一束；

所述激光器发出的第一检测光的波长覆盖CO、CO₂的吸收谱线；

所述紫外光源发出的第二检测光的波长覆盖HC、NO的吸收谱线；

(A2)汽车尾气选择性地吸收第一检测光、第二检测光，部分光被阻挡物反射；

(A3)反射光被分束，分别为：包含CO、CO₂吸收信息的与第一件光对应的第一信号光以及包含HC、NO吸收信息的对第二检测光对应的第二信号光；

(A4)光电探测器将所述第一信号光转换为电信号，并送分析单元；

光谱仪对第二信号光分光，并转换为电信号，送分析单元；

(A5)分析单元利用吸收光谱技术处理接收到的电信号，从而获知汽车尾气中CO、CO₂、HC、NO的含量；

其中，参比气室密封CO或者CO₂用于内部量程检查以及激光波长锁定；标定气室有进气口和出气口与外界相连，并有控制阀来开闭控制进气口和出气口与外界的导通，当需要用标准气体进行标定时，将控制阀门使标气进入标定气室，起到标定的作用。

Claims (8)

1.一种汽车尾气检测系统，所述汽车尾气检测系统包括发射单元、接收单元和分析单元：其特征在于：

所述发射单元包括：

激光器，所述激光器发出的第一检测光的波长覆盖CO、CO₂的吸收谱线；

紫外光源，所述紫外光源发出的第二检测光的波长覆盖HC、NO的吸收谱线；

合束器件，所述合束器件将所述第一检测光和第二检测光合为一束；

所述接收单元包括：

分束器件，所述分束器件将接收到的光分出两束，分别为包含CO、CO₂吸收信息的与第一检测光对应的第一信号光以及包含HC、NO吸收信息的与第二检测光对应的第二信号光；

光电探测器，所述光电探测器将所述第一信号光转换为电信号，送分析单元；

光谱仪，所述第二信号光送光谱仪，输出的电信号送所述分析单元；

分析单元，所述分析单元利用吸收光谱技术处理接收到的电信号，从而获知尾气中CO、CO₂、HC、NO的含量。

2.根据权利要求1所述的汽车尾气检测系统，其特征在于：所述合束器件具有反射面和通孔，所述第一检测光穿过所述通孔，所述第二检测光被所述反射面反射。

3.根据权利要求2所述的汽车尾气检测系统，其特征在于：所述反射面为抛物面。

4.根据权利要求1所述的汽车尾气检测系统，其特征在于：所述分束器件为三棱镜。

5.根据权利要求1所述的汽车尾气检测系统，其特征在于：所述汽车尾气检测系统进一步包括：

反射镜，所述反射镜的反射面为抛物面。

6.根据权利要求1所述的汽车尾气检测系统，其特征在于：所述汽车尾气检测系统进一步包括：

参比气室，所述参比气室内封闭有CO或CO₂，设置在所述激光器和合束器件之间的光路上。

7.根据权利要求1所述的汽车尾气检测系统，其特征在于：所述汽车尾气检测系统进一步包括：

标定气室，所述参比气室具有进口和出口，设置在所述分束器件之间的光路上。

8.根据权利要求1所述的汽车尾气检测系统，其特征在于：所述汽车尾气检测系统进一步包括：

支架，所述支架包括水平部分和竖直部分，所述发射单元和接收单元固定在所述水平部分上，合束后的第一检测光、第二检测光向下穿过汽车尾气，并被地面反射。