CN208060384U - 一种多光程机动车尾气遥测系统和装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种多光程机动车尾气遥测系统和装置，涉及尾气遥测的技术领域，包括：反射模块，反射模块包括：设置于路面的第一反射镜组、用于反射光线的第二反射镜组和设置于路面的第三反射镜组；第一反射镜组将接收到的不同波段光束反射到所述第二反射镜组；第二反射镜组将接收到的不同波段光束反射到第三反射镜组；第三反射镜组将接收到的不同波段光束反射到接收模块。以解决现有技术中尾气遥测装置抗震性差导致难以准确测量车辆尾气浓度技术问题，实现对行驶车辆尾气浓度的准确测量，实时检测行驶车辆的尾气中各成分的浓度，为车辆尾气浓度数据的检测与统计工作，提供高准确度的方案。
Description
技术领域
本实用新型涉及机动车尾气遥测技术领域，尤其是涉及一种多光程机动车尾气遥测系统和装置。
背景技术
目前多数厂家采用地面设置平面反射镜配合发射模块和接收模块，其垂直式遥测光路或水平式遥测光路分布是在路面或道路两侧设置单个用于反射的平面反射镜，当大型车辆经过时，这种光路无法避免因用于反射的平面反射镜相对于路面反射镜的震动而引起的光路偏移，光路因偏移出镜面范围而无法被镜面反射，导致无法测量该车辆的尾气浓度。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种多光程机动车尾气遥测系统和装置，以解决现有技术中尾气遥测装置抗震性差导致难以准确测量车辆尾气浓度技术问题。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种多光程机动车尾气遥测装置，包括：发射模块、反射模块和接收模块，所述发射模块包括：分布反馈激光器和量子级联激光器；
所述分布反馈激光器和量子级联激光器分别向所述反射模块发射不同波段光束；
所述接收模块根据多种所述不同波段光束的强度变化输出机动车尾气中各气体的浓度；
所述反射模块，将接收到的多种不同的所述不同波段光束反射至接收装置；
所述反射模块包括：设置于路面的第一反射镜组、用于反射光线的第二反射镜组和设置于路面的第三反射镜组；
所述第一反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第二反射镜组；
所述第二反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第三反射镜组；
所述第三反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到接收模块。
其中所述发射模块还包括：合束镜组，用于将多种不同波段光束进行合束。可以采用两两合束的方式或多种不同波段光束汇聚成同一光束。
其中，所述第一反射镜组与所述第三反射镜组结构相同；所述第一反射镜组包括：第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，所述第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜相互垂直成角锥状。
在本实用新型实施例中，所述发射模块中的光源不仅仅包括所述分布反馈激光器和量子级联激光器，还可设置绿光光源，用于发射绿光光束的绿光光源，所述接收装置还用于探测尾气烟羽穿过所述绿光光束引起绿光光信号的衰减，从而确定机动车尾气的不透光度，还包括：带间级联激光器，具体方案可按实际需求而定，方案灵活多变此处不再赘述。
在本实用新型实施例中，所述多光程机动车尾气遥测装置，采用可调谐半导体激光吸收光谱TDLAS方法测量车辆尾气中各气体的浓度，所述TDLAS方法比较传统采用红外气体传感器NDIR、紫外差分DOAS和色散紫外DUV等测量车辆尾气浓度的方法，具有窄线宽、灵敏度高、响应速度快、光谱分辨率高、检测限低和仪器不需要频繁标定等优点。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第二反射镜组包括：第一组反射镜和第二组反射镜，所述第一组反射镜和第二组反射镜结构相同，且所述第一组反射镜和所述第二组反射镜分别由两个相互之间夹角为45°的平面镜构成。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第二反射镜组还包括：M个反射单元，M为正整数，所述反射单元包括：第一上反射镜组、第二上反射镜组、第三上反射镜组、第四上反射镜组、第一下反射镜组和第二下反射镜组，所述第一上反射镜组、第二上反射镜组、第三上反射镜组和第四上反射镜组与所述第一组反射镜结构相同，所述第一下反射镜组和第二下反射镜组与所述第一反射镜组结构相同；
所述第一上反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到设置于路面的所述第一下反射镜组；
所述第一下反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第二上反射镜组；
所述第二上反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第三上反射镜组；
所述第三上反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第二下反射镜组；
所述第二下反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第四上反射镜组。
其中，通过增加反射镜组的数量达到扩大范围捕捉机动车的尾气的目的，避免出现遗漏检测目标的情况。并且本实用新型不仅限于搭建于单行道上，可以扩展至双行道和多行道上搭建，需要每个车道上方装一台主机，用于计算对应车行道通行机动车的尾气浓度，实现多行道中多辆机动车尾气浓度测量工作。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述接收模块包括：探测器、分光镜组、汇聚镜组、窄带滤光镜组和凹面镜；
所述汇聚镜组，所述汇聚镜组包括一个凹面镜和一个反射镜，所述凹面镜焦点位于所述反射镜上，且所述反射镜的法线与所述凹面镜的光轴之间夹角为45°，所述汇聚镜组用于将从所述第三反射镜组接收到的不同波段光束反射到所述分光镜组；
所述分光镜组，用于将所述不同波段光束分光，得到测试光束，并将所述测试光束反射到所述凹面镜；
所述凹面镜的光轴与所述分光镜组的光轴平行，用于将所述测试光束反射到所述探测器；
所述窄带滤光镜组，用于过滤除去不同波段光束对应波段的光；
所述探测器，用于根据多种所述测试光束确定机动车尾气中各气体的浓度。
其中，所述分光镜组中分光镜的数量为N，所述发射模块中全部激光器数量为N+1，所述凹面镜的数量为N+1，所述N为正整数。凹面镜用于汇聚不同波段光束，并反射到探测器上，所述探测器应设置于所述凹面镜的焦点处。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述接收模块还包括：前置放大单元、调制单元、解调单元、探测器和处理器；
所述调制单元向所述发射模块发送调制信号，调制所述发射模块发射不同所述不同波段光束得到已调光信号；
所述探测器与所述前置放大单元连接，所述探测器接收所述已调光信号，根据所述已调光信号生成电流信号，将所述电流信号发送到所述前置放大单元；
所述前置放大单元与所述解调单元连接，所述前置放大单元将所述电流信号放大至电压信号，将所述电压信号发送给所述解调单元；
所述解调单元解调所述电压信号得到解调信号，将所述解调信号发送到所述处理器；
所述处理器，用于根据所述解调信号计算机动车尾气浓度。
第二方面，本实用新型实施例还提供一种多光程机动车尾气遥测系统，包括：速度测量单元、加速度测量单元、牌照捕捉单元、微型气象站、显示屏、发射模块、反射模块和接收模块，所述发射模块包括：分布反馈激光器和量子级联激光器；
所述分布反馈激光器和量子级联激光器分别向所述反射模块发射不同波段光束；所述接收模块根据多种所述不同波段光束的强度变化输出机动车尾气中各气体的浓度；
所述反射模块，将接收到的多种不同的所述不同波段光束反射至接收装置；
在本实用新型实施例中，所述发射模块还包括：用于发射绿光光束的光源；所述接收装置还用于根据所述绿光光束确定机动车尾气中烟羽对绿光光强的吸收程度，进而根据所述吸收程度确定尾气的不透光度、吸光系数和烟度因子。
在本实用新型实施例中，所述发射模块还包括：合束镜组，用于将多种不同波段光束进行合束。
所述反射模块包括：设置于路面的第一反射镜组、用于反射光线的第二反射镜组和设置于路面的第三反射镜组；所述第一反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第二反射镜组；所述第二反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第三反射镜组；所述第三反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到接收模块。
其中，所述第一反射镜组与所述第三反射镜组结构相同；所述第一反射镜组包括：第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，所述第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜相互垂直成角锥状。
其中，所述第二反射镜组包括：第一组反射镜和第二组反射镜，所述第一组反射镜和第二组反射镜结构相同，且所述第一组反射镜和所述第二组反射镜分别由两个相互之间夹角为45°的平面镜构成；所述第二反射镜组还包括：M个反射单元，M为正整数，所述反射单元包括：第一上反射镜组、第二上反射镜组、第三上反射镜组、第四上反射镜组、第一下反射镜组和第二下反射镜组，所述第一上反射镜组、第二上反射镜组、第三上反射镜组和第四上反射镜组与所述第一组反射镜结构相同，所述第一下反射镜组和第二下反射镜组与所述第一反射镜组结构相同；所述第一上反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到设置于路面的所述第一下反射镜组；所述第一下反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第二上反射镜组；所述第二上反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第三上反射镜组；所述第三上反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第二下反射镜组；所述第二下反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第四上反射镜组。
其中，所述接收模块包括：探测器、分光镜组、汇聚镜组、窄带滤光镜组和凹面镜；所述汇聚镜组，所述汇聚镜组包括一个凹面镜和一个反射镜，所述凹面镜焦点位于所述反射镜上，且所述反射镜的法线与所述凹面镜的光轴之间夹角为45°，所述汇聚镜组用于将从所述第三反射镜组接收到的不同波段光束反射到所述分光镜组；所述分光镜组，用于将所述不同波段光束分光，得到测试光束，并将所述测试光束反射到所述凹面镜；所述凹面镜的光轴与所述分光镜组的光轴平行，用于将所述测试光束反射到所述探测器；所述窄带滤光镜组，用于过滤除去不同波段光束对应波段的光；所述探测器，用于根据多种所述测试光束确定机动车尾气中各气体的浓度。在本实用新型实施例中，所述分光镜组中分光镜的数量为N，所述发射模块中全部激光器数量为N+1，所述凹面镜的数量为N+1，所述N为正整数。
在本实用新型实施例中，所述发射模块还包括：合束镜组，用于将多种不同波段光束进行合束。所述发射模块还包括：用于发射绿光光束的光源；所述接收装置还用于根据所述绿光光束确定机动车尾气中烟羽对绿光光强的吸收程度，进而根据所述吸收程度确定尾气的不透光度、吸光系数和烟度因子。
在本实用新型实施例中，所述接收模块还包括：前置放大单元、调制单元、解调单元、探测器和处理器；所述调制单元向所述发射模块发送调制信号，调制所述发射模块发射不同所述不同波段光束得到已调光信号；所述探测器与所述前置放大单元连接，所述探测器接收所述已调光信号，根据所述已调光信号生成电流信号，将所述电流信号发送到所述前置放大单元；所述前置放大单元与所述解调单元连接，所述前置放大单元将所述电流信号放大至电压信号，将所述电压信号发送给所述解调单元；所述解调单元解调所述电压信号得到解调信号，将所述解调信号发送到所述处理器；所述处理器，用于根据所述解调信号计算机动车尾气浓度。
所述牌照捕捉单元与所述接收模块连接，将采集到的车牌图像信息发送给所述接收模块；
所述加速度测量单元与所述接收模块连接，将采集到的车辆加速度信息发送给所述接收模块；
所述速度测量单元与所述接收模块连接，将采集到的车辆速度信息发送给所述接收模块；
所述微型气象站与所述接收模块连接，将采集到的大气压强信息和温度信息发送给所述接收模块；
所述接收模块与所述显示屏连接，所述接收模块根据所述车辆加速度信息、所述车辆速度信息、大气压强信息、所述温度信息和解调信号确定车辆尾气浓度，并根据所述车牌图像信息确定车牌号码，将所述车辆尾气浓度和车牌号码发送到所述显示屏，所述显示屏显示所述机动车的车牌号码和检测结果。
在本实用新型实施例中，所述接收模块与所述显示屏连接，所述接收模块根据所述车辆加速度信息、所述车辆速度信息、大气压强信息、所述温度信息和所述解调信号确定车辆尾气浓度，并根据所述车牌图像信息确定车牌号码，将所述车辆尾气浓度和车牌号码发送到所述显示屏。所述接收模块还可以将车辆尾气浓度及车牌号码发送到数据终端，用于实时对车辆尾气浓度的检测和统计记录等。
在本实用新型实施例中，本实用新型实施例不仅适用于单车道的垂直式，同时还适用于多车道同时遥感监测，多车道同时监测时，需要每车道上方配置一套视频/牌照识别单元、速度/加速度单元，多套系统可共用微型气象单元、有线/无线收发单元和处理器控制中心单元。该光路方案不仅适用于垂直式光路方案，同时还适用于水平对射式光路方案，发射单元、第二反射单元和接收单元同时置于车道同一侧，第一反射单元和第三反射单元置于车道另一侧，光路水平设置；或将发射单元置于车道一侧，接收单元置于车道另一侧，水平对射，一侧发射，一侧接收，无需第一、二、三反射单元。道路两侧单元可设置成移动式或固定式，方式不限。水平式尾气遥测系统中各单元功能与垂直式尾气遥测系统中各单元功能相同。
本实用新型实施例带来了以下有益效果：本实用新型通过所述分布反馈激光器和量子级联激光器分别向所述反射模块发射不同波段光束；所述接收模块根据多种所述不同波段光束的强度变化输出机动车尾气中各气体的浓度；所述反射模块，将接收到的多种不同的所述不同波段光束反射至接收装置；所述反射模块包括：设置于路面的第一反射镜组、用于反射光线的第二反射镜组和设置于路面的第三反射镜组；所述第一反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第二反射镜组；所述第二反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第三反射镜组；所述第三反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到接收模块。以解决现有技术中尾气遥测装置抗震性差导致难以准确测量车辆尾气浓度技术问题，实现对行驶车辆尾气浓度的准确测量，并且能够实时检测行驶车辆的尾气浓度，为车辆尾气浓度数据的检测工作与统计工作，提供高准确度的方案。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的多光程机动车尾气遥测装置结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的反射结构抗倾斜角度示意图；
图3为本实用新型实施例提供的第二反射镜组结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的多光程机动车尾气遥测装置示意图。
图标：10-发射模块；20-合束镜组；30-第一反射镜组；31-第一反射镜；32-第二反射镜；41-第一组反射镜；42-第二组反射镜；50-第三反射镜组；60-汇聚镜组；70-分光镜组；80-接收模块；90-凹面镜；100-龙门架。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
目前多数厂家采用地面设置平面反射镜配合龙门架上的发射模块和接收模块，其垂直式遥测光路分布是在路面设置单个用于反射的平面反射镜，当大型车辆经过时，这种光路无法避免因龙门架相对于路面反射镜的震动而引起的光路偏移，光路因偏移出镜面范围而无法被镜面反射，导致无法测量该车辆的尾气浓度。
为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种尾气遥感测量系装置进行详细介绍，针对于垂直式遥测方案，如图1所示，本实用新型实施例提供了一种多光程机动车尾气遥测装置结构示意图，本实用新型实施例提供了一种设置于龙门架的多光程机动车尾气遥测装置，包括：发射模块10、反射模块和接收模块80，所述发射模块10包括：分布反馈激光器和量子级联激光器；所述龙门架100横跨机动车行驶的路面上；所述分布反馈激光器和量子级联激光器分别设置于所述龙门架100的横梁上的第一预设位置，分别向所述反射模块发射不同波段光束；所述接收模块80，设置于所述龙门架100的横梁上的第二预设位置，根据多种所述不同波段光束的强度变化输出机动车尾气中各气体的浓度；所述反射模块，将接收到的多种不同的所述不同波段光束反射至接收装置；所述反射模块包括：设置于路面的第一反射镜组30、用于反射光线的第二反射镜组和设置于路面的第三反射镜组50；所述第一反射镜组30将接收到的所述不同波段光束反射到所述第二反射镜组；所述第二反射镜组设置于所述第一预设位置和所述第二预设位置之间，将接收到的所述不同波段光束反射到所述第三反射镜组50；所述第三反射镜组50将接收到的所述不同波段光束反射到接收模块80。
其中所述发射模块10还包括：合束镜组20，用于将多种不同波段光束进行合束。可以采用两两合束的方式或多种不同波段光束汇聚成同一光束。
在本实用新型实施例中，所述发射模块10中的光源不仅仅包括所述分布反馈激光器和量子级联激光器，还可设置绿光光源，用于发射绿光光束的绿光光源，所述接收装置还用于探测尾气烟羽穿过所述绿光光束引起绿光光信号的衰减，从而确定机动车尾气的不透光度。
在本实用新型实施例中，所述多光程机动车尾气遥测装置，采用可调谐半导体激光吸收光谱TDLAS方法测量车辆尾气中各气体的浓度，所述TDLAS方法比较传统采用红外气体传感器NDIR、紫外差分DOAS和色散紫外DUV等测量车辆尾气浓度的方法，具有窄线宽、灵敏度高、响应速度快、光谱分辨率高、检测限低和仪器不需要频繁标定等优点。
在本实用新型实施例中，如图2所示的反射结构抗倾斜角度示意图，所述第一反射镜组30与所述第三反射镜组50结构相同；所述第一反射镜组30包括：第一反射镜31、第二反射镜32和第三反射镜，所述第一反射镜31、第二反射镜32和第三反射镜相互垂直成角锥状，设所述第一反射镜31、第二反射镜32、第三反射镜的长度都为L，合束后光斑直径为d2时，所述反射结构能够承受龙门架100左右倾斜的角度所述反射镜长度L可依据实际情况而定。
在本实用新型的又一实施例中，如图3所示的第二反射镜组结构示意图，所述第二反射镜组包括：第一组反射镜41和第二组反射镜42，所述第一组反射镜41和第二组反射镜42结构相同，且所述第一组反射镜41和所述第二组反射镜42分别由两个相互之间夹角为45°的平面镜构成。
在本实用新型的又一实施例中，所述第二反射镜组还包括：M个反射单元，M为正整数，所述反射单元包括：第一上反射镜组、第二上反射镜组、第三上反射镜组、第四上反射镜组、第一下反射镜组和第二下反射镜组，所述第一上反射镜组、第二上反射镜组、第三上反射镜组和第四上反射镜组与所述第一组反射镜41结构相同，且设置于所述龙门架100的第一预设位置与第二预设位置之间，所述第一下反射镜组和第二下反射镜组与所述第一反射镜组30结构相同；所述第一上反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到设置于路面的所述第一下反射镜组；所述第一下反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第二上反射镜组；所述第二上反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第三上反射镜组；所述第三上反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第二下反射镜组；所述第二下反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第四上反射镜组。其中，第二反射镜组为两个长度为L′的平面镜组成的等腰三角形，顶角45°，设45°角对应的边(设该边长Y，则Y＝2L′*sin 22.5°)，设边Y与水平轴的夹角为φ，则Y*cosφ≥d3+2H*tanθ，d3是此处光束横截面的总直径，系统确定后为已知量；以此推算出L′与θ和φ的关系：L′≥(d3+2H*tanθ)/(2*cos22.5°*cosφ)，即第二反射镜组的长度L′和该镜组的放置位置φ有直接关系，由于龙门架100震动，入射角也是在变的，但是该反射装置可始终保证出射光与入射光90°夹角。
在本实用新型实施例中，通过增加反射镜组的数量达到扩大范围捕捉机动车的尾气的目的，避免出现遗漏检测目标的情况。并且本实用新型不仅限于搭建于单行道上，可以扩展至双行道和多行道上搭建，需要每个车道上方装一台主机，用于计算对应车行道通行机动车的尾气浓度，实现多行道中多辆机动车尾气浓度测量工作。
在本实用新型的又一实施例中，所述接收模块包括：探测器、分光镜组70、汇聚镜组60、窄带滤光镜组和凹面镜90；所述汇聚镜组60，所述汇聚镜组60包括一个凹面镜90和一个反射镜，所述凹面镜90焦点位于所述反射镜上，且所述反射镜的法线与所述凹面镜90的光轴之间夹角为45°，所述汇聚镜组60用于将从所述第三反射镜组50接收到的不同波段光束反射到所述分光镜组70；所述分光镜组70，用于将所述不同波段光束分光，得到测试光束，并将所述测试光束反射到所述凹面镜90；所述凹面镜90的光轴与所述分光镜组70的光轴平行，用于将所述测试光束反射到所述探测器；所述窄带滤光镜组，用于过滤除去不同波段光束对应波段的光；所述探测器，用于根据多种所述测试光束确定机动车尾气中各气体的浓度。其中，龙门架100左右摆动角度θ对汇聚镜组中的凹面镜外径尺寸D1的影响如下：设所述凹面镜的外径为D1，所述凹面镜与水平轴的夹角为γ，则所述凹面镜在水平轴上的投影为D1*cosγ，龙门架100左右摆动引起的光路左右平移量为H*tanθ，则D1≥2R+2H*tanθ，R为此处光束横截面的半径，光路方案确定后为已知量，此为所述凹面镜能起到抗震左右的外径尺寸要求。
在本实用新型实施例中，所述分光镜组70中分光镜的数量为N，所述发射模块10中全部激光器数量为N+1，所述凹面镜90的数量为N+1，所述N为正整数。凹面镜90用于汇聚不同波段光束，并反射到探测器上，所述探测器应设置于所述凹面镜90的焦点处。
在本实用新型的又一实施例中，如图4所示的多光程机动车尾气遥测装置示意图，所述接收模块还包括：前置放大单元、调制单元、解调单元、探测器和处理器；所述调制单元向所述发射模块10发送调制信号，调制所述发射模块10发射不同所述不同波段光束得到已调光信号；所述探测器与所述前置放大单元连接，所述探测器接收所述已调光信号，根据所述已调光信号生成电流信号，将所述电流信号发送到所述前置放大单元；所述前置放大单元与所述解调单元连接，所述前置放大单元将所述电流信号放大至电压信号，将所述电压信号发送给所述解调单元；所述解调单元解调所述电压信号得到解调信号，将所述解调信号发送到所述处理器；所述处理器，用于根据所述解调信号计算机动车尾气浓度。
本实用新型实施例还提供一种设置于龙门架上的多光程机动车尾气遥测系统，包括：速度测量单元、加速度测量单元、牌照捕捉单元、微型气象站、显示屏、龙门架100、发射模块10、反射模块和接收模块80，所述发射模块10包括：分布反馈激光器和量子级联激光器；所述龙门架100横跨机动车行驶的路面上；所述分布反馈激光器和量子级联激光器分别设置于所述龙门架100的横梁上的第一预设位置，分别向所述反射模块发射不同波段光束；所述接收模块80，设置于所述龙门架100的横梁上的第二预设位置，根据多种所述不同波段光束的强度变化输出机动车尾气中各气体的浓度；所述反射模块，将接收到的多种不同的所述不同波段光束反射至接收装置；在本实用新型实施例中，所述发射模块10还包括：用于发射绿光光束的光源；所述接收装置还用于根据所述绿光光束确定机动车尾气中烟羽对绿光光强的吸收程度，进而根据所述吸收程度确定尾气的不透光度、吸光系数和烟度因子。在本实用新型实施例中，所述发射模块10还包括：合束镜组20，用于将多种不同波段光束进行合束。所述反射模块包括：设置于路面的第一反射镜组30、用于反射光线的第二反射镜组和设置于路面的第三反射镜组50；所述第一反射镜组30将接收到的所述不同波段光束反射到所述第二反射镜组；所述第二反射镜组设置于所述第一预设位置和所述第二预设位置之间，将接收到的所述不同波段光束反射到所述第三反射镜组50；所述第三反射镜组50将接收到的所述不同波段光束反射到接收模块80。
在本实用新型实施例中，所述第一反射镜组30与所述第三反射镜组50结构相同；所述第一反射镜组30包括：第一反射镜31、第二反射镜32和第三反射镜，所述第一反射镜31、第二反射镜32和第三反射镜相互垂直成角锥状。
在本实用新型实施例中，所述第二反射镜组包括：第一组反射镜41和第二组反射镜42，所述第一组反射镜41和第二组反射镜42结构相同，且所述第一组反射镜41和所述第二组反射镜42分别由两个相互之间夹角为45°的平面镜构成。所述第二反射镜组还包括：M个反射单元，M为正整数，所述反射单元包括：第一上反射镜组、第二上反射镜组、第三上反射镜组、第四上反射镜组、第一下反射镜组和第二下反射镜组，所述第一上反射镜组、第二上反射镜组、第三上反射镜组和第四上反射镜组与所述第一组反射镜41结构相同，且设置于所述龙门架100的第一预设位置与第二预设位置之间，所述第一下反射镜组和第二下反射镜组与所述第一反射镜组30结构相同；所述第一上反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到设置于路面的所述第一下反射镜组；所述第一下反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第二上反射镜组；所述第二上反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第三上反射镜组；所述第三上反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第二下反射镜组；所述第二下反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第四上反射镜组。
在本实用新型实施例中，所述接收模块80包括：探测器、分光镜组70、汇聚镜组60、窄带滤光镜组和凹面镜90；所述汇聚镜组60，所述汇聚镜组60包括一个凹面镜90和一个反射镜，所述凹面镜90焦点位于所述反射镜上，且所述反射镜的法线与所述凹面镜90的光轴之间夹角为45°，所述汇聚镜组60用于将从所述第三反射镜组50接收到的不同波段光束反射到所述分光镜组70；所述分光镜组70，用于将所述不同波段光束分光，得到测试光束，并将所述测试光束反射到所述凹面镜90；所述凹面镜90的光轴与所述分光镜组70的光轴平行，用于将所述测试光束反射到所述探测器；所述窄带滤光镜组，用于过滤除去不同波段光束对应波段的光；所述探测器，用于根据多种所述测试光束确定机动车尾气中各气体的浓度。在本实用新型实施例中，所述分光镜组70中分光镜的数量为N，所述发射模块10中全部激光器数量为N+1，所述凹面镜90的数量为N+1，所述N为正整数。
在本实用新型实施例中，所述发射模块10还包括：合束镜组20，用于将多种不同波段光束进行合束。所述发射模块10还包括：用于发射绿光光束的光源；所述接收装置还用于根据所述绿光光束确定机动车尾气中烟羽对绿光光强的吸收程度，进而根据所述吸收程度确定尾气的不透光度、吸光系数和烟度因子。
在本实用新型实施例中，所述接收模块80还包括：前置放大单元、调制单元、解调单元、探测器和处理器；所述调制单元向所述发射模块10发送调制信号，调制所述发射模块10发射不同所述不同波段光束得到已调光信号；所述探测器与所述前置放大单元连接，所述探测器接收所述已调光信号，根据所述已调光信号生成电流信号，将所述电流信号发送到所述前置放大单元；所述前置放大单元与所述解调单元连接，所述前置放大单元将所述电流信号放大至电压信号，将所述电压信号发送给所述解调单元；所述解调单元解调所述电压信号得到解调信号，将所述解调信号发送到所述处理器；所述处理器，用于根据所述解调信号计算机动车尾气浓度。
所述速度测量单元、加速度测量单元、牌照捕捉单元、微型气象站、显示屏和所述多光程机动车尾气遥测装置均设置于龙门架100上；所述牌照捕捉单元与所述接收模块80连接，将采集到的车牌图像信息发送给所述接收模块80；所述加速度测量单元与所述接收模块80连接，将采集到的车辆加速度信息发送给所述接收模块80；所述速度测量单元与所述接收模块80连接，将采集到的车辆速度信息发送给所述接收模块80；所述微型气象站与所述接收模块80连接，将采集到的大气压强信息和温度信息发送给所述接收模块80；所述接收模块80与所述显示屏连接，所述接收模块80根据所述车辆加速度信息、所述车辆速度信息、大气压强信息、所述温度信息和解调信号确定车辆尾气浓度，并根据所述车牌图像信息确定车牌号码，将所述车辆尾气浓度和车牌号码发送到所述显示屏，所述显示屏显示所述机动车的车牌号码和检测结果。所述速度测量单元、加速度测量单元、牌照捕捉单元、微型气象站、显示屏和所述多光程机动车尾气遥测装置均设置于龙门架100上；所述牌照捕捉单元与所述接收模块80连接，将采集到的车牌图像信息发送给所述接收模块80；所述加速度测量单元与所述接收模块80连接，将采集到的车辆加速度信息发送给所述接收模块80；所述速度测量单元与所述接收模块80连接，将采集到的车辆速度信息发送给所述接收模块80；所述微型气象站与所述接收模块80连接，将采集到的大气压强信息和温度信息发送给所述接收模块80。
在本实用新型实施例中，所述接收模块80与所述显示屏连接，所述接收模块80根据所述车辆加速度信息、所述车辆速度信息、大气压强信息、所述温度信息和所述解调信号确定车辆尾气浓度，并根据所述车牌图像信息确定车牌号码，将所述车辆尾气浓度和车牌号码发送到所述显示屏。所述接收模块80还可以将车辆尾气浓度及车牌号码发送到数据终端，用于实时对车辆尾气浓度的检测和统计记录等。
在本实用新型实施例中，本实用新型实施例不仅适用于单车道的垂直式，同时还适用于多车道同时遥感监测，多车道同时监测时，需要每车道上方配置一套视频/牌照识别单元、速度/加速度单元，多套系统可共用微型气象单元、有线/无线收发单元和控制中心单元。该光路方案不仅适用于垂直式光路方案，同时还适用于水平对射式光路方案，发射单元、第二反射单元和接收单元同时置于车道同一侧，第一反射单元和第三反射单元置于车道另一侧，光路水平设置；或将发射单元置于车道一侧，接收单元置于车道另一侧，水平对射，一侧发射，一侧接收，无需第一、二、三反射单元。道路两侧单元可设置成移动式或固定式，方式不限。水平式尾气遥测系统中各单元功能与垂直式尾气遥测系统中各单元功能相同。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本实用新型实施例所提供的一种多光程机动车尾气遥测系统和装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种多光程机动车尾气遥测装置，其特征在于，包括：发射模块、反射模块和接收模块，所述发射模块包括：分布反馈激光器和量子级联激光器；
所述分布反馈激光器和量子级联激光器分别向所述反射模块发射不同波段光束；
所述接收模块根据多种所述不同波段光束的强度变化输出机动车尾气中各气体的浓度；
所述反射模块，将接收到的多种不同的所述不同波段光束反射至接收装置；
所述反射模块包括：设置于路面的第一反射镜组、用于反射光线的第二反射镜组和设置于路面的第三反射镜组；
所述第一反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第二反射镜组；
所述第二反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第三反射镜组；
所述第三反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到接收模块。
2.根据权利要求1所述的多光程机动车尾气遥测装置，其特征在于，所述第二反射镜组包括：第一组反射镜和第二组反射镜，所述第一组反射镜和第二组反射镜结构相同，且所述第一组反射镜和所述第二组反射镜分别由两个相互之间夹角为45°的平面镜构成。
3.根据权利要求2所述的多光程机动车尾气遥测装置，其特征在于，所述第二反射镜组还包括：M个反射单元，M为正整数，所述反射单元包括：第一上反射镜组、第二上反射镜组、第三上反射镜组、第四上反射镜组、第一下反射镜组和第二下反射镜组，所述第一上反射镜组、第二上反射镜组、第三上反射镜组和第四上反射镜组与所述第一组反射镜结构相同，所述第一下反射镜组和第二下反射镜组与所述第一反射镜组结构相同；
所述第一上反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到设置于路面的所述第一下反射镜组；
所述第一下反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第二上反射镜组；
所述第二上反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第三上反射镜组；
所述第三上反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第二下反射镜组；
所述第二下反射镜组将接收到的所述不同波段光束反射到所述第四上反射镜组。
4.根据权利要求1所述的多光程机动车尾气遥测装置，其特征在于，所述接收模块包括：探测器、分光镜组、汇聚镜组、窄带滤光镜组和凹面镜；
所述汇聚镜组，所述汇聚镜组包括一个凹面镜和一个反射镜，所述凹面镜焦点位于所述反射镜上，且所述反射镜的法线与所述凹面镜的光轴之间夹角为45°，所述汇聚镜组用于将从所述第三反射镜组接收到的不同波段光束反射到所述分光镜组；
所述分光镜组，用于将所述不同波段光束分光，得到测试光束，并将所述测试光束反射到所述凹面镜；
所述凹面镜的光轴与所述分光镜组的光轴平行，用于将所述测试光束反射到所述探测器；
所述窄带滤光镜组，用于过滤除去不同波段光束对应波段的光；
所述探测器，用于根据多种所述测试光束确定机动车尾气中各气体的浓度。
5.根据权利要求4所述的多光程机动车尾气遥测装置，其特征在于，所述分光镜组中分光镜的数量为N，所述发射模块中全部激光器数量为N+1，所述凹面镜的数量为N+1；
所述N为正整数。
6.根据权利要求1所述的多光程机动车尾气遥测装置，其特征在于，所述发射模块还包括：合束镜组，用于将多种不同波段光束进行合束。
7.根据权利要求1所述的多光程机动车尾气遥测装置，其特征在于，所述发射模块还包括：用于发射绿光光束的光源；
所述接收装置还用于根据所述绿光光束确定机动车尾气中烟羽对绿光光强的吸收程度，进而根据所述吸收程度确定尾气的不透光度、吸光系数和烟度因子。
8.根据权利要求1所述的多光程机动车尾气遥测装置，其特征在于，所述接收模块还包括：前置放大单元、调制单元、解调单元、探测器和处理器；
所述调制单元向所述发射模块发送调制信号，调制所述发射模块发射不同所述不同波段光束得到已调光信号；
所述探测器与所述前置放大单元连接，所述探测器接收所述已调光信号，根据所述已调光信号生成电流信号，将所述电流信号发送到所述前置放大单元；
所述前置放大单元与所述解调单元连接，所述前置放大单元将所述电流信号放大至电压信号，将所述电压信号发送给所述解调单元；
所述解调单元解调所述电压信号得到解调信号，将所述解调信号发送到所述处理器；
所述处理器，用于根据所述解调信号计算机动车尾气浓度。
9.根据权利要求2所述的多光程机动车尾气遥测装置，其特征在于，所述第一反射镜组与所述第三反射镜组结构相同；
所述第一反射镜组包括：第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，所述第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜相互垂直成角锥状。
10.一种多光程机动车尾气遥测系统，其特征在于，包括：速度测量单元、加速度测量单元、牌照捕捉单元、微型气象站、显示屏和如权利要求1至9任一所述的多光程机动车尾气遥测装置；
所述牌照捕捉单元与所述接收模块连接，将采集到的车牌图像信息发送给所述接收模块；
所述加速度测量单元与所述接收模块连接，将采集到的车辆加速度信息发送给所述接收模块；
所述速度测量单元与所述接收模块连接，将采集到的车辆速度信息发送给所述接收模块；
所述微型气象站与所述接收模块连接，将采集到的大气压强信息和温度信息发送给所述接收模块；
所述接收模块与所述显示屏连接，所述接收模块根据所述车辆加速度信息、所述车辆速度信息、大气压强信息、所述温度信息和解调信号确定车辆尾气浓度，并根据所述车牌图像信息确定车牌号码，将所述车辆尾气浓度和车牌号码发送到所述显示屏，所述显示屏显示所述机动车的车牌号码和检测结果。
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