CN214844650U - 柴油用车颗粒物传感器分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种柴油用车颗粒物传感器分析系统，所述分析系统，包括显示屏、电源、尾气分析仪、工控机和气路系统，其中，气路系统用于放置待测试的颗粒物传感器，以及模拟和测试尾气；显示屏、尾气分析仪、工控机和气路系统互相通信连接；气路系统上设置有一开口，尾气分析仪的探测端通过开口，固定于气路系统，以测试气路系统中的尾气。本分析系统可对颗粒物传感器标定，可适配多种型号的颗粒物传感器，分析标定后的颗粒物传感器精度，验证颗粒物传感器的精度。通过采集到的颗粒物传感器信息，也可方便研发人员对颗粒物传感器的性能进行摸底试验，方案验证、控制策略的有效性及模型分析。

Description

柴油用车颗粒物传感器分析系统

技术领域

本实用新型涉及到传感器设备领域，特别是涉及到一种柴油用车颗粒物传感器分析系统。

背景技术

众所周知，柴油机排放中含有大量的颗粒物，尤其是PM2.5占颗粒物排放的80％，会对环境和人体健康造成很大的危害。因此，国内外很多研究人员都对柴油机排放颗粒物展开深入的探索和研究。随着我国国六标准的颁布，针对颗粒物排放量要求更为严苛，针对颗粒物传感器的性能要求就更为严格。而现有技术中，颗粒物传感器类型众多，测量原理差异较大，颗粒物传感器的分析系统都是针对指定型号颗粒物传感器做分析，适配性差，应用范围窄。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种柴油用车颗粒物传感器分析系统，旨在解决现有分析系统适配性差，应用范围窄的技术问题。

本实用新型提出一种柴油用车颗粒物传感器分析系统，应用于测试颗粒物传感器，包括显示屏、电源、尾气分析仪、工控机和气路系统，其中，气路系统用于放置待测试的颗粒物传感器，以及模拟和测试尾气；

电源分别与显示屏、尾气分析仪、工控机、颗粒物传感器和气路系统电连接；

显示屏、尾气分析仪、工控机和气路系统互相通信连接；

气路系统上设置有一开口，尾气分析仪的探测端通过开口，固定于气路系统，以测试气路系统中的尾气的浓度信息。

优选的，气路系统包括颗粒物发生装置、颗粒物过滤装置、测试管道、流量测试装置、管道风机和信号采集系统；

颗粒物发生装置、颗粒物过滤装置、测试管道、流量测试装置和管道风机依次连接；

颗粒物发生装置产生的气体，依次通过颗粒物过滤装置、测试管道、流量测试装置和管道风机；

信号采集系统的探测装置位于测试管道内。

优选的，气路系统还包括尾气处理装置；

尾气处理装置连接于管道风机，以处理尾气。

优选的，测试管道为“U”型结构。

优选的，柴油用车颗粒物传感器分析系统还包括报警器。

优选的，柴油用车颗粒物传感器分析系统还包括干粉灭火器。

本实用新型的有益效果在于：本分析系统可对颗粒物传感器标定，可适配多种型号的颗粒物传感器，可分析标定后的颗粒物传感器精度，验证颗粒物传感器的精度。此外，通过采集到的颗粒物传感器信息，也可方便研发人员对颗粒物传感器的性能进行摸底试验，方案验证、控制策略的有效性及模型分析。

附图说明

图1为本实用新型一种柴油用车颗粒物传感器分析系统的第一实施例的第一结构示意图；

图2为图1中柴油用车颗粒物传感器分析系统的气路系统的结构示意图；

图3为本实用新型一种柴油用车颗粒物传感器分析系统的第一实施例的第二结构示意图；

图4为本实用新型一种柴油用车颗粒物传感器分析方法的第一实施例的流程图。

标号说明：

1、显示屏；21、直流电源；22、配电柜；3、尾气分析仪；4、工控机；

5、气路系统；51、颗粒物发生装置；52、颗粒物过滤装置；53、测试管道；54、管道风机；55、信号采集系统；56、尾气处理装置；57、流量测试装置。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1，本实用新型提供一种柴油用车颗粒物传感器分析系统，包括显示屏1、电源、尾气分析仪3、工控机4和气路系统5，其中，气路系统5用于放置待测试的颗粒物传感器，以及模拟和测试尾气；

电源分别与显示屏1、尾气分析仪3、工控机4、颗粒物传感器和气路系统5电连接；

显示屏1、尾气分析仪3、工控机4和气路系统5互相通信连接；

气路系统上设置有一开口，尾气分析仪3的探测端通过开口，固定于气路系统，以测试气路系统中的尾气。

在本实用新型实施例中，显示屏1用于显示颗粒物传感器的分析结果，工控机4用于控制和采集分析系统中各设备的运行情况。电源包括直流电源21和配电柜22，其中，直流电源21的供电对象为颗粒物传感器；配电柜22的功能是提供220V的交流电源，给工控机4、直流电源21、尾气分析仪3、显示屏1和气路系统5供电。举例的，首先，研发人员将待测试的颗粒物传感器放置于气路系统5中。接着，气路系统5开始工作，产生预设颗粒物浓度的尾气，即模拟尾气。尾气分析仪3获取尾气的颗粒物浓度信息，颗粒物传感器包括探头和传感器控制器，探头检测尾气，产生一电阻值。将尾气分析仪3采集的颗粒物浓度信息映射于相应的电阻值，从而完成颗粒物传感器的标定过程，使得颗粒物传感器具备检测功能。以尾气分析仪3采集的颗粒物浓度信息为参照系，分析颗粒物传感器的精度。在本实用新型其它实施例中，颗粒物传感器还可通过电容测量法和时间积累法完成颗粒物传感器的标定。综上，本分析系统可对颗粒物传感器标定，从而可适配多种型号的颗粒物传感器，然后再分析标定后的颗粒物传感器精度，验证颗粒物传感器的精度。此外，通过采集到的颗粒物传感器信息，也可方便研发人员对颗粒物传感器的性能进行摸底试验，方案验证、控制策略的有效性及模型分析。

参照图2和3，气路系统5包括颗粒物发生装置51、颗粒物过滤装置52、测试管道53、流量测试装置57、管道风机54和信号采集系统55；

颗粒物发生装置51、颗粒物过滤装置52、测试管道53、流量测试装置57和管道风机54依次连接；

颗粒物发生装置51产生的气体，依次通过颗粒物过滤装置52、测试管道53和管道风机54；

信号采集系统55的探测装置位于测试管道53内。

在本实用新型实施例中，颗粒物发生装置51包含高压油泵、存储柴油的油仓、点火装置和喷射装置。其原理是高压油泵将柴油加压，通过油嘴喷射成雾状，点火系统将雾状柴油点燃，柴油在燃烧过程中会有大量颗粒物，通过调节颗粒物发生装置51的油压和进气量，可产生不同颗粒物浓度的尾气。颗粒物过滤装置52具备降温和过滤的功能，过滤大型颗粒、絮状颗粒、水分等杂物，且降温尾气，便于颗粒物传感器标定。测试管道53用于放置颗粒物传感器和尾气分析仪3，两者测的尾气均是测试管道53部分的尾气。流量测试装置57用于检测测试管道53内尾气的流速。管道风机54用于调节测试管道53内部的尾气流速，使测试管道53内的尾气流速保持稳定。此外，信号采集系统55用于采集尾气的温度、压力和流速信息并将采集到的信息传输至工控机4，具体的，信号采集系统55包括温度传感器、压力传感器和流量传感器。

参照图2和3，气路系统5还包括尾气处理装置56；

尾气处理装置56连接于管道风机54，以处理尾气，净化处理烟尘污染物，避免环境污染。

进一步地，测试管道53为“U”型结构。“U”型结构的好处在于体积小，但管道长度长。

进一步地，柴油用车颗粒物传感器分析系统还包括报警器。

在本实用新型实施例中，报警器包括有毒气体报警器和烟雾报警器，在发生危险时，产生报警。

进一步地，柴油用车颗粒物传感器分析系统还包括干粉灭火器。

在本实用新型实施例中，干粉灭火器的作用在于颗粒物发生装置51发生火灾时能及时灭火。

参照图4，本实用新型的柴油用车颗粒物传感器分析方法，包括：

S1：产生包含预设颗粒物浓度的尾气；

S2：检测尾气的压力、流速和温度的值是否均在预设范围内；

S3：若均是，则判定当前环境参数符合要求；

S4：分别获取尾气分析仪3检测的第一颗粒物浓度信息，颗粒物传感器检测的电阻值信息，以及温度传感器采集的温度信息；

S5：根据温度信息和电阻值信息，完成颗粒物传感器的第一标定，其中，第一标定为标定颗粒物传感器的温度；

S6：根据第一颗粒物浓度信息，按照预设方式完成颗粒物传感器的第二标定，第二标定为标定颗粒物传感器的颗粒物浓度精度，预设方式包括电阻测量法或电容测量法或时间累积法；

S7：完成标定后的颗粒物传感器开始工作，产生第二颗粒物浓度信息；

S8：比对第一颗粒物浓度信息和第二颗粒物浓度信息，分析颗粒物传感器的精准度。

在本实用新型实施例中，颗粒物发生装置51产生预设颗粒物浓度的尾气。信号采集系统55采集尾气的压力、流速和温度的信息，并发送至工控机4。工控机5判断尾气的压力、流速和温度的值是否均在预设范围内。若均是，则判定当前环境参数符合要求，使得颗粒物传感器具备理想的标定环境。标定的过程包括颗粒物传感器的温度标定和浓度标定。

工控机4分别获取尾气分析仪3检测的第一颗粒物浓度信息，颗粒物传感器检测的电阻值信息以及温度传感器采集的温度信息，将采集到不同的温度信息映射到相应的电阻值信息，完成颗粒物传感器的温度标定。然后，根据第一颗粒物浓度信息，按照预设方式完成颗粒物传感器的第二标定，第二标定为标定颗粒物传感器的颗粒物浓度精度，预设方式包括电阻测量法或电容测量法或时间累积法。以电阻测量法为例，具体过程如下：工控机4发送标定指令给颗粒物传感器的控制器，控制器进入标定模式，测量颗粒物传感器浓度探头电极采集到的多个电阻值A，并将尾气分析仪3的颗粒物浓度值写入控制器，建立不同的电阻值A与相应的颗粒物浓度值的映射关系，完成颗粒物浓度精度的标定；同时测量颗粒物传感器温度探头电极的电阻值B，将温度传感器测量得到的温度值写入控制器，将多个电阻值B与对应的温度值产生映射，建立温度和探头电极电阻值B的数学模型，完成颗粒物传感器的温度标定。在本实用新型其它实施例中，以电容测量法为例，温度标定的过程与上述过程相同，故不再赘述。通过颗粒物传感器的浓度探头，检测出不同的电容值，与此同时，获取尾气分析仪3产生的颗粒物浓度值，将不同电容值映射于对应的颗粒物浓度值，从而完成颗粒物浓度精度的标定过程。在本实用新型其它实施例中，时间累积法的过程如下：采集不同尾气浓度下，电流从0μA到10μA的时间，计算该时间差。尾气浓度越高，则时间越短，反之，则越长。将采集到不同的颗粒物浓度值映射于相应的时间差，从而完成颗粒物浓度精度的标定过程。完成标定后的颗粒物传感器开始工作，采集第二颗粒物浓度信息。以尾气分析仪3获取的第一颗粒物浓度信息为参考系，比对第二颗粒物浓度信息的结果，从而判断颗粒物传感器的精确度。第二颗粒物浓度信息越接近第一颗粒物浓度信息，说明颗粒物传感器越精确。综上，本分析系统可对颗粒物传感器标定，从而可适配多种型号的颗粒物传感器，然后再分析标定后的颗粒物传感器精度，验证颗粒物传感器的精度。此外，通过采集到的颗粒物传感器信息，也可方便研发人员对颗粒物传感器的性能进行摸底试验，方案验证、控制策略的有效性及模型分析。

进一步地，检测尾气的压力、流速和温度的值是否在预设范围内的步骤S2之后，包括：

S2A：若否，则寻求不符合要求的所述当前环境参数，计算相应偏差，调整风量或温度。

在本实用新型实施例中，当前环境参数包括尾气的压力信息、流速信息和温度信息。当压力值不符合要求时，工控机4计算压力偏差，输出目标进风量和出风量，将第一调整指令发送至第一控制器，第一控制器调节颗粒物发生装置51的进气风量；工控机4将第二调整指令发送至第二控制器，第二控制器调整管道风机54流量。当流速不符合要求时，工控机4计算流速偏差，输出目标进风量和出风量，将第三调整指令发送至第一控制器，第一控制器调节颗粒物发生装置51的进气风量；工控机4将第四调整指令发送至第二控制器，第二控制器调整管道风机54流量。当温度不符合要求时，工控机4计算温度偏差，发送第五调整指令至第二控制器，调节管道加热器温度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种柴油用车颗粒物传感器分析系统，应用于测试颗粒物传感器，其特征在于，包括显示屏、电源、尾气分析仪、工控机和气路系统，其中，所述气路系统用于放置待测试的所述颗粒物传感器，以及模拟和测试尾气；

所述电源分别与所述显示屏、所述尾气分析仪、所述工控机、所述颗粒物传感器和所述气路系统电连接；

所述显示屏、所述尾气分析仪、所述工控机和所述气路系统互相通信连接；

所述气路系统上设置有一开口，所述尾气分析仪的探测端通过所述开口，固定于所述气路系统，以测试气路系统中的尾气的浓度信息。

2.根据权利要求1所述的柴油用车颗粒物传感器分析系统，其特征在于，所述气路系统包括颗粒物发生装置、颗粒物过滤装置、测试管道、流量测试装置、管道风机和信号采集系统；

所述颗粒物发生装置、所述颗粒物过滤装置、所述测试管道、所述流量测试装置和所述管道风机依次连接；

所述颗粒物发生装置产生的气体，依次通过所述颗粒物过滤装置、所述测试管道、所述流量测试装置和所述管道风机；

所述信号采集系统的探测装置位于所述测试管道内。

3.根据权利要求2所述的柴油用车颗粒物传感器分析系统，其特征在于，所述气路系统还包括尾气处理装置；

所述尾气处理装置连接于所述管道风机，以处理尾气。

4.根据权利要求2或3所述的柴油用车颗粒物传感器分析系统，其特征在于，所述测试管道为“U”型结构。

5.根据权利要求2或3所述的柴油用车颗粒物传感器分析系统，其特征在于，还包括报警器。

6.根据权利要求5所述的柴油用车颗粒物传感器分析系统，其特征在于，还包括干粉灭火器。

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