[发明专利]基于红外光谱吸收法的汽车尾气分析系统及其处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种成分检测装置和方法，特别是涉及一种用于汽车尾气的成分检测装置和方法。

背景技术

环境保护要从生活中的每一处细节入手，汽车已经日益成为生活中的代步工具，汽车尾气排放的检测越来越引起人们的重视。汽车尾气的主要有害成分是碳氢化合物(CnHm)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)。一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等污染物气体被人吸入后，会使人体组织缺氧，轻者使人头疼流泪、晕眩、反应迟钝、咽喉刺痛，重者使人神经机能下降、呼吸困难，引起多种神经或呼吸疾病，甚至造成死亡。

目前使用的汽车尾气分析仪多采用电化学传感器，电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。电化学传感器存在的问题包括：

稳定性差，理想情况下，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10%；

交叉灵敏度差，即同一传感器对不同气体均有响应，或者说不能区分不同的气体，典型的例子，氢气报警器，环境中有乙醇时，会发生误报；

抗腐蚀性差，传感器暴露于高体积分数目标气体中，检测能力会随暴露时间降低；

寿命有限，电化学传感器寿命一到两年。

采用光谱吸收法，可检测以汽油、石油液化气、天然气及酒精等为燃料的车辆，分析在怠速、双怠速及工况法下汽车的尾气有害成分排放浓度；可分析在自由加速工况和瞬态测量下的汽、柴油车的排放状况。适用于环境监测部门检测、汽车和摩托车制造厂商、汽车维修企业、公安检测站、交通检测站以及科研部门等对车辆维修、机动车审验、路检和科研等汽车尾气排放的检测。

在公开号为CN1412541A的申请中，对汽车尾气进行实时检测用的红外光学检测系统和方法，采用红外成像的方法，由于尾气吸收部分光能量，造成尾气局部区域温度降低，于是由红外成像仪所摄并在监视器中所显示的红外图像中就会出现发暗的区域，图像中发暗的区域越黑，说明尾气吸收光能量越大，对应汽车排出的尾气量越大。光波被吸收都是源于尾气成分的原子分子光谱吸收，从探测的技术特征来看，该专利检测的是红外光波转换的温度分布成像图形，从检测设备上看该专利需要购买红外成像仪，价格不菲。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于红外光谱吸收法的汽车尾气分析系统，解决尾气检测中对混合的有害成分不能同时精确检测的技术问题。

本发明的另一个目的是利用上述发明进行汽车尾气分析的方法，解决尾气检测中对混合的有害成分不能同时精确检测的技术问题。

本发明的基于红外光谱吸收法的汽车尾气分析系统，包括探测器，其中：由所述探测器与计算机、光源和一组光纤探头组成，计算机分别连接光源的控制信号输入接口和探测器的电信号输出接口，光源的光波输出接口通过光纤连接相应光纤探头，探测器的光波输入接口通过光纤连接相应光纤探头；

计算机用于根据内置信号检测逻辑向光源发送波长选择信号；接收探测器输出的被检测光的光波特征信号，根据内置光谱分析模型，生成被测尾气成分及含量；

光源用于根据波长选择信号，输出相应波长特征的红外光；

探测器用于通过光纤接收相应光纤探头采集的光信号，检测出相应波长光波的强度，转换为特征信号，以电信号形式输出；

光纤探头用于接收光纤传导的光信号并向透明端面外辐射，或通过透明端面接收外部光信号。

所述光纤探头为两个，光源的光波输出接口通过光纤连接一个光纤探头，探测器的光波输入接口通过光纤连接另一个光纤探头。

所述光纤探头为一个，通过一个光纤环行器分别与光源的光波输出接口和探测器的光波输入接口单向连接，光源的光波输出接口通过光纤与光纤环行器的第一接口连接，光纤探头通过光纤与光纤环行器的第二接口连接，探测器的光波输入接口通过光纤与光纤环行器的第三接口连接。

所述光源输出光波的波长包括1.573μm、1.567μm、5.68μm、0.226μm和0.76μm中的一种或几种。

根据上述的基于红外光谱吸收法的汽车尾气分析系统进行尾气分析的方法，包括以下步骤：

步骤1，计算机根据燃油组分确定要测量的汽车尾气成分，将光纤探头深入发动机未运行的车辆排气管内；控制光源相应波长光波输出；

步骤2，计算机根据汽车尾气成分选择相应的光源波长，控制光源相应波长光波输出；

步骤3，探测器进行第一次测量过程，计算机记录第一次测量数据；

步骤4，保持光纤探头位置，启动发动机，进行第二次测量过程，计算机记录第二次测量数据；