[發明專利]一種柴油機動車排放煙度實時檢測系統及檢測方法

在審

• 申請號: 201710824509.1
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN107703107A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 何致遠;尚明輝;王子輝
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: G01N21/61
• 分類號: G01N21/61
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司33109
• 代理人: 王江成,占宇

技術領域

本發明涉及機動車尾氣檢測技術領域，尤其涉及一種柴油機動車尾氣排放煙度實時檢測系統及檢測方法。

背景技術

柴油機工作時，由于碳、氫、硫化物的燃燒裂解，會產生一種直徑較大的可見碳微粒(particulate matter，PM)，該物質對于人體健康和自然環境造成極大危害。隨著國民經濟的快速發展，柴油機動車(如大中型貨車等)的保有量不斷上升，快速檢測與有效控制其尾氣PM排放已成為城市和諧發展的迫切需求。實際應用中，一般利用排放煙度值來描述PM的濃度。排放煙度不僅是評價柴油機動車大氣污染程度的性能指標，也是評價柴油發動機的強化程度和燃燒過程是否完善的重要技術指標。通過測量排放煙度值，可以判斷柴油發動機內部與排放控制相關部件的工作狀態。

目前，柴油機動車排放煙度的測試通常采用濾紙式煙度法與不透光式煙度計法。其中，濾紙式煙度法由于其使用特性與自由加速工況下的煙度排放煙度值無法實現良好匹配，無法獲取煙度實時值，只能測出描述柴油機自由加速煙度排放特性曲線關于時間的積分值，其測量精度不高。因而，在柴油機動車年檢中，一般采用不透光煙度計法測量其排放煙度值，利用接觸式煙霧采集裝置對尾氣排放管煙道內的光透過率、濁度、消光度等實施測量，以建立消光度和顆粒濃度(煙度)間的數量關系，實現煙度值的測量。

不透光煙度計的反應較為靈敏，可測量柴油機動車模擬工況條件下的穩態排放煙度值與瞬態排放煙度值。不透光式煙度計法的檢測缺點在于檢測過程需要采用導管將柴油機動車排放氣體導吸入測量導管，這種接觸式的辦法較為被動、低效，無法實現對道路上行駛的柴油機動車輛進行實時工況的尾氣煙度檢測。

發明內容

本發明的目的是克服目前無法對在道路上行駛的柴油機動車實施實時尾氣煙度值檢測的技術問題，提供了一種柴油機動車排放煙度實時檢測系統及檢測方法，對處于行駛狀態下的柴油機動車實現實時尾氣煙度檢測。

為解決上述問題，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明的一種柴油機動車排放煙度實時檢測系統，包括激光發射裝置和激光接收裝置，所述激光發射裝置用于發射出若干束相互平行的激光束至激光接收裝置，所述激光接收裝置包括聚焦系統、光電轉換模塊和數據處理裝置，所述數據處理裝置包括微處理器、電源模塊和通信模塊，聚焦系統用于接收激光發射裝置發射出的所有激光束并將其匯聚投射至光電轉換模塊，所述光電轉換模塊用于將投射至其上的激光束轉換為對應電壓值，所述微處理器分別與電源模塊、光電轉換模塊和通信模塊電連接。

本技術方案中，激光發射裝置和激光接收裝置分別設置于道路相對兩側。當柴油機動車行駛通過檢測系統所在位置時，柴油機動車排放的尾氣煙羽位于激光發射裝置和激光接收裝置之間，尾氣煙羽對激光具有一定吸收作用，激光發射裝置發射出的若干束相互平行的激光束穿過尾氣到達激光接收裝置，激光接收裝置內的聚焦系統接收激光發射裝置發射出的所有激光束并將其匯聚投射至光電轉換模塊，光電轉換模塊將投射至其上的激光束轉換為對應電壓值，并將其發送至微處理器，微處理器根據電壓值計算出尾氣煙羽的不透光度N，計算出的不透光度N即為柴油機動車排放的尾氣的煙度值。

激光發射裝置所發射出的激光經過尾氣煙羽后產生與不透光度N相關聯的光強信號，聚焦系統包括球面透鏡，通過球面透鏡將激光發射裝置發射出并穿透尾氣煙羽的所有激光束匯聚投射至光電轉換模塊，光電轉換模塊采用硅光電二極管(S7686)，實現激光信號至硅光二極管反向電壓信號的轉換，微處理器的內置A/D轉換模塊實現電壓信號的模數轉換，根據電壓值計算出柴油機動車排放的尾氣的煙度值，并通過通信模塊發送到上位機或其他接收裝置。

作為優選，所述激光發射裝置包括激光發射單元和分光系統，所述激光發射單元用于發射出激光束到分光系統，所述分光系統用于將射入的激光束分成若干束相互平行的激光束發射到激光接收裝置。激光發射單元采用綠光激光發射器，額定輸出功率0-200mW可調，激光光譜波長響應范圍480nm-660nm，光譜波段最大吸收幅值中心波長為532nm，峰值波長是550nm。分光系統包括若干個分光鏡片，通過分光鏡片的反射及折射作用，形成若干路平行激光束。

作為優選，所述激光發射裝置還包括準直系統，所述準直系統用于將分光系統發射出的若干束相互平行的激光束進行準直調整后射出。準直系統將分光系統發射出的若干束相互平行的激光束與位于道路另一側的激光接收裝置進行對準，若尚未對準可調整激光接收裝置立體位置，對準后在激光接收裝置面板上指示器顯示。