[发明专利]尾气遥感检测系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及尾气遥感分析，更具体地说，涉及尾气遥感检测系统和方法。

背景技术

众所周知遥感系统可探测和识别汽车排放的尾气，其中可集成旋转设备， 例如反射转盘或可移动式滤波器，以使得一个或多个探测器可接收到穿过尾 气烟羽的具有不同波长带宽的光束，从而可以分析和监控该尾气烟羽的各种 气体成分。

US5,210,702披露了这样的一种遥感系统，其中，辐射源发出的准直射束 经过汽车的尾气烟羽，并由可调式镜面反射到其内的反射转盘上。接着该光 束再反射到聚焦镜，然后通过各自的滤波器依次到达多个探测器。

WO00/42415披露了另一种气体分析设备，其中，辐射源发出的光束经过 汽车的尾气烟羽。该光束可选择通过透镜聚焦到探测器上。在该光束射到探 测器上之前，其也可经过一组可移动式滤波器。可替换的另一种方案中，该 光束可选择经由一组可移动式滤波器中的一个或多个的反射通过透镜聚焦到 探测器上，该可移动式滤波器可仅反射特定检测带宽的辐射波长，以探测汽 车尾气烟羽的不同成分。

进一步地，该组可移动式滤波器可包括旋转滤镜盘，具有多个滤波器安 装在转盘上。该滤镜盘可绕其中心轴转动。在该滤镜盘上可安装不同的滤波 器，因此，该滤镜盘可绕其中心轴旋转，从而可在不同的时间使不同的滤波 器与一个探测器对准。每个滤波器仅允许一特定探测波段的光线通过传输或 反射到达探测器。每个探测波段以一定辐射波长为中心，该辐射波长以汽车 尾气中一特定成分的吸收模式为特征。滤镜盘上的每个滤波器允许一探测波 段的光线通过，其对应于将被探测一特定汽车尾气成分。该滤镜盘和其滤波 器旋转，以使得可使用单个探测器，顺序地探测和分析汽车尾气的多个成分。

然而，这些系统均有不足之处。例如，使用旋转设备涉及到大量的部件， 如特殊反射体、，各种探测器和滤光器，需要对这些部件进行制造、组装、， 调准、维护以及校正以确保系统运作准确。毫无疑问，这些部件中的每一个 在一定程度上都会将误差引入到最终的检测结果。例如，该系统会受到来自 滤光器边缘的光透射的影响，使探测器接收到不期望波长的光。因为不同的 探测器在这些设备操作过程中所遇到的不同环境条件会有不同的反应，也可 产生检测的不确定性。

此外，这些系统在每一时间点仅能接收单一响应，因此在对不同气体成 分的响应之间就会产生延时(Dt)。然而，通常在计算气体成分时忽略该延时 并假定任意两种尾气成分(如碳氢化合物HC和二氧化碳CO2)的浓度相关图 的每一数据点是在相同的时间点收集的，因此在其中引入了显著的误差。对 于那些不稳定的气体成分如二氧化硫SO₂，由于其快速变化的特性而很难通过 现有的这些系统来检测，例如在该延时(Dt)过程中，SO₂可容易和迅速地与 水和大气中的氧气发生反应，以形成硫酸。

进一步地，使用多种滤波器、探测器、反射器等等会增加相当大的复杂 度和附加的体积大小。此外，若需要检测尾气的其它成分，其中的滤波器和/ 或探测器相应也要更换，因此在部件方面、以及在组装、调整和校准方面将 会涉及附加的成本。

此外，US4,678,914披露了另一种气体分析设备，其中提出一种数字IR 气体分析仪，其包括具有圆锥形内壁的采样单元和配备了HC、CO和CO₂干涉 滤光器的滤镜盘。其中，发光源的IR辐射导向IR探测器，并通过采样单元 内的气体，然后通过安装在连续旋转的滤镜盘上的各种不同光滤波器的其中 一个。该设备必须很接近排放输出以确保正确运作，而且还需要进行气体分 析的采样单元。这些需求在汽车尾气的遥感检测中是不可行的，因为需要采 集尾气的样本，并与采样单元中的样本隔离起来。进一步地，该设备仅能提 供在采集到样本的确定地点的局部读数。

其它各种专利如US5,319,199、US5,401,967、US5,591,975、US5,726,450、 US5,797,682和US2005/0197794等也披露了遥感检测尾气排放的系统和方法， 所有这些都在此全文引用。