[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

说明书

本发明的目的在于提供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，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。本发明能够实现柴油机排放尾气组分的实时在线检测，属于非接触式检测方法，系统响应特性高，可满足柴油机运行过程中的状体检测和故障预警等用途。

技术领域

本发明涉及的是一种尾气排放测试装置及方法，具体地说是柴油机尾气排放测试装置及方法。

背景技术

船用柴油机发展至上世纪六十年代，已从根本上替代了船舶动力装置中的蒸汽机和蒸汽轮机，成为最主要的船舶动力装置，据英国劳氏船级社统计数据表明，截止至2013年12月全球范围内，超过98％的船舶以柴油机作为主动力系统，船舶柴油机的总功率占船舶总功率的95％以上；另外，柴油机在电力推进系统中同样扮演了重要角色。相信在未来很长一段时间内，柴油机在船舶动力装置中的地位不会动摇。

船舶行业在上世纪末、本世纪初得到了迅猛的发展，全球船队的船舶总量也随之不断上升。据德国海运经济与物流研究所(ISL)统计资料表明，截止至2014年7月，全球船队船舶总数已达50064艘(此数据只包含总吨位300GT以上的商船)，同比增长3.52％，全球船舶总量增速减缓，但保有总量较大。如此庞大的船舶总数，导致船舶污染物排放对环境的影响作用日趋增大。国际海事组织(IMO)的研究报告称全球范围内，NOx排放总量中约18％～30％来自于船用柴油机污染物排放；SOx排放总量中约9％来自于船用柴油机污染物排放。随着排放法规的日益严格，柴油机排放的实时在线测量需求越来越迫切，特别是对于船用柴油机。污染物排放的实时测量有助于船舶在不同航段根据排放要求调整航行策略；同时，利用排气污染物的实时在线测量结果也可以实现排放的反馈控制，实时优化柴油机的燃烧过程和排放控制，从而将有害污染物的排放量抑制在排放法规要求范围内。

目前常用的发动机排放气态组分的测试方法主要可分为两种：(1)化学采样方法，将被测气体经采样后利用分析设备进行组分浓度测量，如国标中测定二氧化硫的碘量法和测定氮氧化物的分光光度法；(2)预处理系统采样法，利用采样预处理系统对有害气体进行脱水、除尘等操作后,在现场利用特定的检测仪器对被测气体作持续性实时检测，例如国标中测定一氧化碳的不分光红外法。两种方法都要求测量时有合理的采样过程，然而在实时在线过程中很难保证柴油机排气采样的准确性，同时分析仪器较大，不利于在线使用。为满足柴油机污染物排放的实时在线检测与控制的需要，开发能够快速响应并安装方便的排气组分检测装置十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供适合于船舶柴油机复杂的污染物排放特性，可实现污染物排放浓度的高精度在线测量的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。

本发明的目的是这样实现的：

本发明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。