[發明專利]基于近紅外可調諧二極管激光光譜技術的尾氣遙測裝置

在審

• 申請號: 201910439488.0
• 申請日: 2019-05-24
• 公開（公告）號: CN110044843A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 蔣鵬;李俊威;林宏澤
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 杭州千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明公開一種基于近紅外可調諧二極管激光光譜技術的尾氣遙測裝置。本發明包括位于道路同一側的發射和接收端、道路另一側的反射端，發射端主要包括：近紅外激光器，準直鏡，接收端主要包括：光電探測器DP，數據采集卡，用于產生調制信號和進行高速數據采樣，其中的調制信號由低頻三角波信號與高頻正弦波信號疊加而成，該調制信號輸入到近紅外的電流驅動中；計算機，用于分析接收到的光信息；由數字鎖相放大器程序運算得到二次諧波信號，通過該信號的幅值與事先標定獲得的參數進行計算，獲得實時的氣體濃度。本發明一次掃描就可以測量兩種氣體的濃度，大大降低了系統的復雜性，并且由于光路相同，所獲得的兩種氣體的濃度比值也將更加精準。

技術領域

本裝置涉及一種過往車輛尾氣污染物中一氧化碳與二氧化碳的檢測技術，具體涉及一種基于近紅外可調諧二極管激光光譜技術的尾氣污染物遙測裝置。

背景技術

目前，越來越多的城市出現大氣污染問題。作為大氣污染的主要成因之一，我國機動車尾氣污染防治面臨著十分嚴峻的形勢。主要包括兩方面原因：一是全國機動車保有量持續增長導致尾氣排放總量居高不下；二是機動車排放尾氣造成的污染危害特別明顯。因此，加強機動車排氣污染物的治理，尤其是加強對機動車排放尾氣的監管，對于改善城市中空氣質量有著重要作用。

除了執行國家現有的一些環保政策和法規外，還應該從其他一些方面去減少機動車排氣污染物對大氣環境的污染，比如提高新車的尾氣排放標準、對燃油品質質量的改善、對黃標車輛加快淘汰進程、實行車輛尾氣超標排放的在線監測與快速識別等，實現控制機動車排氣污染從“末端治理”到“源頭控制”的改變，真正從“誰污染，誰治理”的原則，去落實國家節能減排的政策，從而促進經濟與和諧社會的建設。由于移動污染源流動性強，法規工況測試結果與道路實際排放差異大，因此，研發可監測實際工況的小型移動污染源排放快速在線監測終端具有重要意義。

專利號為CN201810225733.3的發明專利，公開了一種機動車尾氣遙測系統。該裝置主要包括激光發射模塊和紫外發射模塊，同時使用了分光片調整光路，利用兩面90夾角的反射鏡反射入射光，使用離軸拋物面接收反射光，能夠同時檢測CH,NO,CO和CO₂的數據。但該系統使用的離軸中空拋物面加工困難，價格較高，并且由于使用光纖接收紫外光，紫外光的出射功率較低，不能達到很好的信噪比。

專利號為CN201820372366.5的實用新型公開了一種一體化的遙測主機，其存在的問題有：當準直紫外光與紅外激光平行時，紅外激光返回后被光纖收集，此信號在光纖中傳播存在多個模式，相互之間會形成串擾，最終導致探測到的信號被干涉等現象影響；當準直紫外光與紅外激光不平行時，隨吸收池長度的不同紅外激光被離軸拋物面匯聚的位置會產生偏移，每次搭設都需要微調。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供了一種基于近紅外可調諧二極管激光光譜技術的尾氣遙測裝置。

本發明解決技術問題所采取的技術方案為：

本發明包括位于道路同一側的發射和接收端、道路另一側的反射端兩大部分。

發射端主要包括：

近紅外激光器，用于近紅外光。

準直鏡，用于將近紅外激光器發射出的光進行準直。

接收端主要包括：

光電探測器DP，接收來自反射端的光信號。

數據采集卡，用于產生調制信號和進行高速數據采樣，其中的調制信號由低頻三角波信號與高頻正弦波信號疊加而成，該調制信號輸入到近紅外的電流驅動中。

計算機，用于分析接收到的光信息；由數字鎖相放大器程序運算得到二次諧波信號，通過該信號的幅值與事先標定獲得的參數進行計算，獲得實時的氣體濃度。

反射端主要包括：