一種汽車尾氣成分含量在線檢測儀的製作方法

2023-04-23 13:49:29

本發明屬於汽車尾氣檢測裝置技術領域，特別是涉及到一種汽車尾氣成分含量在線檢測儀。

背景技術：

汽車尾氣監測目的就是得到各個汽車尾氣成分所佔份額。研究學者將汽車尾氣檢測方法分為兩種，一種為在線監測，一種為非在線監測。目前，普遍手段有以下幾種：一、基於傳感器測量成分為主，但是這樣給汽車尾氣中多種成分測量帶來很大不便，因為這意味著要麼增加傳感器檢測通道，要麼增加傳感器的數量；二、通過光譜原理，進行光學及圖像處理的方法進行檢測，需要動用高精度的計算或者仿真設備，提高了檢測設備費用；三、不完全檢測，即只檢測汽車尾氣中需要檢測的物質，利用被檢測物質的屬性，進行化學、物理處理，轉變為數位訊號，提供檢測數據，此方法不完善，起不到檢測所有汽車尾氣成分的目的；四、將汽車尾氣樣本進行回收，利用物理、化學處理的方法，得到準確的檢測結果，此方法數值精確，但是達不到實時檢測的目的。

因此現有技術當中亟需要一種新型的技術方案來解決這一問題。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：提供一種汽車尾氣成分含量在線檢測儀用來解決現有的汽車尾氣成分檢測手段中傳感器測量需要增加傳感器檢測通道或者增加傳感器的數量；利用光譜原理檢測需要動用高精度的計算或者仿真設備；只檢測汽車尾氣中需要檢測的物質檢測數據不完善；回收汽車尾氣樣本進行檢測達不到實時檢測的目的等技術問題。

一種汽車尾氣成分含量在線檢測儀，包括框架、處理器、光學檢測裝置、引流架、導流架、引風機和電源，所述框架的一端為進風口，框架的另一端為出風口，框架的內部設置有窄流道，窄流道的一端與進風口連接，窄流道的另一端與導流架相鄰並且窄流道與導流架之間設置有汽車尾氣通過的間隙；所述導流架通過引流架與框架固定連接；所述引風機固定安裝在框架的出風口一側；

所述光學檢測裝置包括線形光源、限光線腰槽、透鏡環、稜鏡環、密封腔和光敏板；所述線形光源固定安裝在引流架的內部，線形光源發射出的光線通過限光線腰槽照射在透鏡環上；所述的外表面鍍有增透膜，透鏡環的光線出射面與稜鏡環的光線入射面對應布置，透鏡環的光線出射面與稜鏡環的光線入射面之間設置有汽車尾氣通過的間隙；所述稜鏡環的光線出射面與光敏板對應布置；所述光敏板與窄流道的外部固定連接；所述密封體分別與稜鏡環的光線出射面以及光敏板固定連接，形成光線傳輸的密封腔；

所述電源分別與處理器、線形光源以及引風機連接；所述處理器與光敏板連接。

所述透鏡環的橫截面為圓環形結構，透鏡環的縱截面為長方形結構。

所述稜鏡環的橫截面為圓環形結構，稜鏡環的縱截面為三角形結構。

通過上述設計方案，本發明可以帶來如下有益效果：

本發明中線形光源經過限光線腰槽，到達透鏡環，穿過待檢測流體，進入稜鏡環中，經過稜鏡放大處理之後入射到光敏板中。因為汽車尾氣成分較多，每種成分的光線折射率不同，每種氣體成分在光敏板上會呈現出線區域，在光敏板上可以事先標定好每種汽車尾氣氣體在光敏板中的位置，經過光強度計算，即可獲得每種成分在汽車尾氣中氣體成分及含量。

本發明原理簡單，實現容易，靈敏度高，可操縱性強，可以實時檢測，能夠兼容所有種類氣體成分檢測。

附圖說明

以下結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的說明：

圖1為本發明一種汽車尾氣成分含量在線檢測儀的結構示意圖。

圖2為本發明一種汽車尾氣成分含量在線檢測儀的剖視結構示意圖。

圖3為本發明一種汽車尾氣成分含量在線檢測儀中氣體流動過程示意圖。

圖4為本發明一種汽車尾氣成分含量在線檢測儀中光學檢測裝置的結構示意圖。

圖5為本發明一種汽車尾氣成分含量在線檢測儀中光學檢測裝置的光學檢測原理圖。

圖6為本發明一種汽車尾氣成分含量在線檢測儀中光學檢測裝置的光敏板標定示意圖。

圖中1-框架、2-處理器、3-光學檢測裝置、4-引流架、5-導流架、6-引風機、7-電源、進風口-101、102-窄流道、103-出風口、104-流道口、105-截面口Ⅰ、106-緩腔、107-截面口Ⅱ、108-截面口Ⅲ、109-截面口Ⅳ、401-線形光源、402-限光線腰槽、403-透鏡環、404-稜鏡環、405-密封腔、406-光敏板。

具體實施方式

如圖所示，一種汽車尾氣成分含量在線檢測儀，包括框架1、處理器2、光學檢測裝置3、引流架4、導流架5、引風機6和電源7，所述框架1的一端為進風口101，框架1的另一端為出風口103，框架1的內部設置有窄流道102，窄流道102的一端與進風口101連接，窄流道102的另一端與導流架5相鄰並且窄流道102與導流架5之間設置有汽車尾氣通過的間隙；所述導流架5通過引流架4與框架1固定連接；所述引風機6固定安裝在框架1的出風口103一側；

所述光學檢測裝置3包括線形光源401、限光線腰槽402、透鏡環403、稜鏡環404、密封腔405和光敏板406；所述線形光源401固定安裝在引流架4的內部，線形光源401發射出的光線通過限光線腰槽402照射在透鏡環403上；所述透鏡環403的外表面鍍有增透膜，透鏡環403的光線出射面與稜鏡環404的光線入射面對應布置，透鏡環403的光線出射面與稜鏡環404的光線入射面之間設置有汽車尾氣通過的間隙，該間隙為2mm；所述稜鏡環404的光線出射面與光敏板406對應布置；所述光敏板406與窄流道102的外部固定連接；所述密封體405分別與稜鏡環404的光線出射面以及光敏板406固定連接，形成光線傳輸的密封腔405；

所述電源7分別與處理器2、線形光源401以及引風機6連接；所述處理器2與光敏板406連接。

所述透鏡環403的橫截面為圓環形結構，透鏡環403的縱截面為長方形結構。

所述稜鏡環404的橫截面為圓環形結構，稜鏡環404的縱截面為三角形結構，主要起到光線角度放大作用，稜鏡的縱截面的單邊尺寸大於2mm。

一、檢測儀系統說明：

該檢測儀能夠在線檢測汽車尾氣中的成分，及其確定該成分在總氣體排量中的份額。系統包含框架1、處理器2、光學檢測裝置3、引流架4、導流架5、引風機6和電源7等，如圖1和圖2所示。

二、汽車尾氣流動過程描述：

如圖3所示，汽車尾氣進入所述的一種汽車尾氣成分含量在線檢測儀中，由進風口101進入，經過窄流道102進入流道口104，之後由導流架5進行變向，並提速，進而改善流體中不同成分的分布，由截面口Ⅰ 105進入緩腔106中，隨後流體經過截面口Ⅱ 107進行加速，經過光學檢測裝置，流經截面口Ⅲ108，最後經過引風機6提速，由截面口Ⅳ 109排出檢測儀。

三、速度描述：

氣體流量Q恆定，由於氣體流量Q＝氣體流過截面面積A*截面處流體速度V，所以AaVa＝AbVb＝AcVc＝AdVd＝AeVe，其中Aa為進風口101處的氣體流過截面面積，Ab為流道口104處的氣體流過截面面積，Ac為截面口Ⅰ 105處的氣體流過截面面積，Ad為截面口Ⅱ 107處的氣體流過截面面積，Ae為截面口Ⅳ 109處的氣體流過截面面積，Va為進風口101處的截面處流體速度，Vb為流道口104處的截面處流體速度，Vc為截面口Ⅰ 105處的截面處流體速度，Vd為截面口Ⅱ 107處的截面處流體速度，Ve為截面口Ⅳ 109處的截面處流體速度。而且Aa＞Ab＞Ae＞Ac＞Ad，所以可以得到不同截面口位置的速度關係為Va＜Vb＜Ve＜Vc＜Vd，引風機6將截面口Ⅳ 109位置的速度提高到最大。本發明中每個截面的面積與流體速度成反比，為了不使蒸汽冷凝，故在蒸汽被檢測之前需要提速，也就是減少截面面積，當檢測完成之後有必要降速，故又一次增大截面面積，為了防止汽車尾氣堆積，最後進行了一次重新提速，為縮短做功距離，故採用了引風機6，增強對流的方式，提高流體速度。

四、檢測過程描述：

檢測過程在光學檢測裝置3內完成，如圖4及圖5所示，線形光源401經過限光線腰槽402，到達透鏡環403，穿過待檢測流體，進入稜鏡環404中，之後入射到光敏板406中因為汽車尾氣成分較多，每種成分的光線折射率不同，本發明通過給出折射角入射光線，進入透鏡環403，如遇不同流體氣體，必然光線發生折射，進入稜鏡環404中，經過稜鏡放大處理，進入光敏板406中，由於光敏板406事先標定好每種汽車尾氣氣體在光敏板406中位置，故經過處理器2進行光強度計算，即可獲得每種成分在汽車尾氣中氣體成分及含量。

五、光敏板標定：

在光學檢測裝置3內，分別提供不同流體成分的單相流體，包括二氧化碳，水蒸氣，碳，一氧化碳，一氧化氮，二氧化氮，二氧化硫等，這時由於光線為線形光源401，故每種氣體成分在光敏板406上會呈現出線區域，如圖6所示，這時可以在處理器2中做出標定，圖6中In表徵每種氣體成分在光敏板406中的位置。

六、汽車尾氣氣體成分計算：

設定每種氣體成分在光敏板406中收集到的光強分別為，In1，In2，...，Ini，...，InN，則第i個氣體成分的含量為Ini/(In1+In2+...+InN)，同理可獲得每種氣體成分的含量。