[发明专利]一种基于单纵模稳频激光器的柴油机排放测试装置及方法

权利要求书

1.一种基于单纵模稳频激光器的柴油机排放测试装置，其特征是：包括激光控制器、单纵模稳频激光器、分束镜、第一光电探测器、第二光电探测器、数据采集卡，激光控制器连接单纵模稳频激光器，单纵模稳频激光器的输出口位于分束镜之前，分束镜设置在柴油机排气管之前，第一光电探测器位于柴油机排气管后方，第二光电探测器分束镜后方，第一光电探测器和第二光电探测器均连接数据采集卡，数据采集卡连接计算机；分束镜的输出光线包括两路，第一路经柴油机排气管后射入第一光电探测器，第二路直接射入第二光电探测器，在柴油机排气管里安装温度传感器和压力传感器。

2.一种基于单纵模稳频激光器的柴油机排放测试方法，其特征是：采用如下一种基于单纵模稳频激光器的柴油机排放测试装置：包括激光控制器、单纵模稳频激光器、分束镜、第一光电探测器、第二光电探测器、数据采集卡，激光控制器连接单纵模稳频激光器，单纵模稳频激光器的输出口位于分束镜之前，分束镜设置在柴油机排气管之前，第一光电探测器位于柴油机排气管后方，第二光电探测器分束镜后方，第一光电探测器和第二光电探测器均连接数据采集卡，数据采集卡连接计算机；分束镜的输出光线包括两路，第一路经柴油机排气管后射入第一光电探测器，第二路直接射入第二光电探测器，在柴油机排气管里安装温度传感器和压力传感器；

利用激光控制器，控制单纵模稳频激光器使其输出光波长在气体分子吸收峰内，输出光射在分束镜上，在分束镜作用下分为两路：第一路作为被测信号I_t经过特定气体分子作用后，通过柴油机排气管的光学窗口被第一光电探测器检测传送给数据采集卡，第二路作为参考信号I_o不经过柴油机排气管的气体作用，直接由第二光电探测器检测，第二光电探测器将光信号转变为电信号传送给数据采集卡；数据采集卡将采集到的参考信号I_o和被测信号I_t传给计算机，与此同时数据采集卡将温度传感器和压力传感器的数据传给计算机，计算机将采集来的数据，在数据库里查阅线强值，选择对应温度压强下的线型函数和光程；

根据Beer-Lambert吸收定律，当单色光通过含有被测气体的区域后，其光强变化率可表示为：

其中，S(T)为该气体在此波段的吸收谱线强度，P为被测区域的总压，L为单色光走过的总距离即光程，X为被测目标气体的体积浓度，φ(ν)为谱线的线型函数，α(ν)为测量中得到的光谱吸收率信号，对上式两边进行对数运算并变形可以得到：

将前述通过数据库里查阅线强值，选择的对应温度压强下的线型函数和光程，带入到上述公式中进行计算反演得到相应的组分信息。