[發明專利]汽車尾氣紅外輻射特性測量系統及測量方法

有效

• 申請號: 201310325939.0
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103411886A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 肖喜中;王躍明;繆斌;郎均慰;王晟瑋;莊曉瓊;鮑智康;黃文俊;祝昊澤;姚祎
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/59
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術領域

本發明屬于對汽車尾氣紅外輻射特性的測量系統，具體是指一種能夠測量汽車尾氣的吸收特性，以及自身輻射、透過率以及比輻射率的測量系統及測量方法。

背景技術

隨著生活水平的日益提高，汽車已經成為了人們生活中不可缺少的出行工具。然后，汽車行駛過程中所排放的尾氣也越來越受到公眾的關注。汽車尾氣中的主要成分為碳氫化合物、碳的氧化物，以及氮的氧化物。這些氣體既對人體的健康產生危害，又對地球大氣臭氧層等方面產生著極大的破壞作用。

汽車尾氣作為一個重要的大氣污染來源，受到了廣泛的關注。已有許多人對其特性展開了研究工作，并取得了一些成果。

在公開號為CN202886276U的申請中，公開了一個類似的系統，在迷閉的殼體內，用DSP調制PWM波控制紅外光源，產生特定的紅外信號，透過尾氣樣品后，在熱電堆探測器上形成模擬信號，從而得到某些氣體成分的含量。

在公開號為CN103134766A的申請中，公開了一種基于紅外光譜吸收法的汽車尾氣分析系統及方式。其原理是借助一個已知的紅外光源，將光源照射到氣體，并透過。在氣體的另一側放置一個探測器，對經過氣體吸收后的紅外光譜進行測量，從而得到尾氣中某些成分的含量。

上述兩例的一個共同特點是氣體成分測量是在一個較小的、半封閉的空間進行的，而安徽光學精密機械研究所的阮俊等人則從實際道路環境出發，設計了一整套完整的紅外準直光源、接收系統，實時地測定一般道路上汽車駛過所產生的上述污染物的濃度。

總的來說，上述研究重點研究方向，在于采用紅外光譜吸收法測定這些氣體中的某些有害成分的含量。但是，現有的氣體輻射理論，以及氣體輻射數據庫（諸如HITEMP2010）都表明，這些污染源氣體除了具有吸收特性以外，自身還帶有一定的輻射，所以上述研究是存在一定誤差的。此外，尾氣的自身輻射、透過率以及比輻射率等宏觀參量并沒有得到相應的探究，如果依賴HITEMP2010等這類氣體數據庫來進行計算，則可能存在計算量巨大，參考性差的缺點。

綜合上述分析，有必要對現有的研究進行深入探究。現有測量系統存在尾氣自身輻射誤差，如若以氣體輻射理論進行計算則相當巨大復雜，并且參考性不足。本發明公開了一種測量系統及相應的一套測試方式。既能剔除尾氣自身輻射引入的誤差，得出真實的尾氣吸收特性，間接反應出污染物的真實濃度，又得到了汽車尾氣的自身輻射大小、透過率以及比輻射率等系統參數，為某些遠距離的羽流目標觀測系統設計提供了所需的比輻射率等重要參考數據。

發明內容

本發明的目的是提供一種對汽車尾氣輻射特性的測量系統及測量方法，能夠在宏觀上測得尾氣的自身輻射、透過率以及比輻射率，為目標特性建模以及監視系統設計提供重要的參考。

如附圖1所示，測量系統的作為低發射率冷背景的表面光滑的方形鋁盒1正對紅外成像儀4，與紅外成像儀4距離6.5m，在方形鋁盒1前面的左邊放置60℃恒溫PTC材料加熱片2，右邊放置80℃恒溫PTC材料加熱片3，兩恒溫PTC材料加熱片與方形鋁盒1間距小于5厘米，60℃恒溫PTC材料加熱片2與80℃恒溫PTC材料加熱片3兩個加熱片之間的間隙在紅外成像儀4上的顯示應不大于2個像元；測量區域位于恒溫PTC材料加熱片2，3和紅外成像儀4之間，紅外成像儀4連接到上位機5；被測汽車尾氣從側面進入測量區域，紅外成像儀4將探測到汽車尾氣不打開排放和打開排放的紅外輻射數據分別傳送至上位機5，經上位機5數據處理獲得汽車尾氣的自身輻射、透過率以及比輻射率參數。

測量系統的具體測量方法步驟如下：

步驟1，用盛滿冰塊的方形鋁盒1遮擋紅外成像儀4的鏡頭，連續獲取200幀暗背景圖像數據，上傳至上位機5并保存；

步驟2，不打開汽車尾氣排放，測量200幀不含尾氣的圖像數據，得到方形鋁盒1與恒溫PTC材料加熱片2，3的圖像數據，上傳至上位機5并保存；

步驟3，打開汽車的尾氣排放，連續獲取200幀包含尾氣的圖像數據，并上傳至上位機5保存，同時，用溫度計記錄下尾氣的溫度；

步驟4，取一個黑體，將溫度設定為步驟3中測得的尾氣溫度值，連續獲取200幀圖像數據，并上傳至上位機5保存；

步驟5，黑體冷卻后，依次將溫度設定在40℃和60℃兩個值上，分別獲得200幀圖像數據，分別減去步驟1中獲得的暗背景，運用兩點校正法