[实用新型]基于TDLAS扫描收发一体式机动车尾气遥感测量装置

说明书

本实用新型涉及一种基于TDLAS扫描收发一体式机动车尾气遥感测量装置，通过激光器的温度和电流控制使其出光波长覆盖待测气体的目标吸收峰，由自由光输出多波长耦合单元实现多光束的高度同轴或重合，耦合后的光束通过离轴抛物面镜和转动的六面体反射镜实现光束的收发一体化及光束的扫描化,转动的六面体反射镜使耦合光束扫描通过尾气排放烟羽到达铺设于地面的条状反光贴，再由收发一体结构将反光贴的反射光聚焦至探测器，探测器信号由采集处理单元进行接收与处理，获得尾气排放信息，装置中还包括波长锁定单元实现各激光器的波长实时锁定，从而无需对系统进行频繁校准。这种测量装置可实现高灵敏度、高光谱分辨率、实时、高效的尾气排放测量。

技术领域

本实用新型涉及机动车尾气遥感测量领域，确切的说是一种基于TDLAS扫描收发一体式机动车尾气遥感测量装置。

背景技术

随着经济的快速发展，机动车尾气排放已成为城市空气污染的重要来源，环保部进行的首批PM2.5源解析结果表明，北京、上海等城市的PM2.5有15%~52%的浓度贡献源自机动车尾气排放。且自2012年，柴油尾气已由卫生组织明确为致癌物范畴。因此，快速真实的测量机动车尾气排放对空气污染防治是非常必要的。国家《大气法》明确规定，自2016年，可在不影响交通的条件下对道路中行驶的机动车进行尾气遥测，随后在2017年3月，环保部针对遥感检测法编写了《汽车污染物排放限值及测量方法》初步版本，机动车尾气排放标准控制越来越严格，这对尾气遥测系统也提出了更高标准的要求，尤其需要适于高精度高灵敏度的垂直式尾气遥感检测装置。

现有尾气测量设备，为了实现多组分测量，通常需要将红外（用于测量CO和CO2）和紫外光源（用于测量NOX和CH）相结合，对于NOx和CH测量大多采用的是宽带光源，这会限制系统的光谱分辨率，不利于系统测量精确度的进一步提升。此外，对于垂直式尾气测量设备，主要是在地面铺设反射结构，实现V形或W形反射式测量。然而，不同类型的机动车排气管道位置有所不同，再加上车辆在道路中行驶位置的随机性，这些都会进一步增大测量结果的失误率和漏判率。

发明内容

针对上述问题，本实用新型旨在提供一种基于TDLAS扫描收发一体式机动车尾气遥感测量装置，可以实现尾气排放物中多组分同步、高效、准确测量。

本实用新型采用如下的技术方案：一种基于TDLAS扫描收发一体式机动车尾气遥感测量装置，该系统包括：多波长耦合激光发射装置、中心开有孔的凹面镜、旋转正多面体反射镜、条状反光贴、探测器、探测器控制单元、采集与处理单元、工控机；所述凹面镜位于多波长耦合激光发射装置的出射光路上且多波长耦合激光发射装置的出射光穿过凹面镜的中心孔入射至旋转正多面体反射镜；所述条状反光贴位于旋转正多面体反射镜的下方；凹面镜的反射面朝向正多面体反射镜且探测器位于凹面镜的焦点上；探测器控制单元的信号输出端与探测器的控制端相连接，探测器的信号输出端与采集与处理单元的信号输入端相连接；采集与处理单元的信号输出端与工控机的信号输入端相连接；凹面镜与旋转正多面体反射镜的位置关系可使经凹面镜中心孔穿过的激光照射至旋转正多面体反射镜，旋转正多面体反射镜将该入射激光反射至条状反光贴，经条状反光贴漫反射的激光在被旋转正多面体反射镜反射后由凹面镜会聚至探测器。

由多波长耦合激光发射装置出射的高度耦合后的光束穿过所述凹面镜中心孔到达所述旋转正多面体反射镜表面，所述正多面体反射镜的反射光束穿过机动车尾气烟羽到达所述条状反光贴，所述反光贴的漫反射光再次由所述旋转正多面体反射镜及所述凹面镜反射并聚焦至所述探测器，所述探测器控制单元控制所述探测器保证其稳定工作，所述探测器的光电输出信号由所述采集与处理单元进行处理计算排放的尾气烟团浓度值，所述采集与处理单元的浓度信息和所述辅助测量单元的输出信息均由所述工控机进行控制数据的上传与保存。