專利名稱:智能無線車載嵌入式汽車尾氣分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于氣體監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,尤其涉及一種智能無線車載嵌入式汽車尾氣分析裝置。
背景技術(shù):
汽車排放的尾氣中主要包含C02、 CO和CH化物和NO化物,隨著機(jī)動(dòng)車輛的迅速增長(zhǎng),排 放到空氣中的C02、 CO和CH化物和NO化物會(huì)越來越多,造成的溫室效應(yīng)等負(fù)面影響也日益嚴(yán) 重,已經(jīng)嚴(yán)重威脅到人類的生存。因此,我們制定的廢氣的排放標(biāo)準(zhǔn)也日益嚴(yán)格。而傳統(tǒng)的 氣體分析儀只能對(duì)排放氣體的某類含量進(jìn)行測(cè)量,同一時(shí)刻只能獲得有限的幾種數(shù)據(jù),無法 同時(shí)獲得汽車尾氣的多種氣體含量濃度和排放氣體的多種參數(shù),如流量、壓力等,難以對(duì)汽 車排放尾氣作出全面完善的評(píng)判,檢測(cè)效率低,使用不方便。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決原有的汽車尾氣分析設(shè)備只能對(duì)氣體中某類含量進(jìn)行測(cè)量,同一時(shí)刻只 能獲得有限的幾種數(shù)據(jù),無法同時(shí)獲得汽車尾氣的多種氣體含量濃度和排放氣體的多種參數(shù) ,如流量、壓力等,難以對(duì)汽車排放尾氣作出全面完善的評(píng)判,檢測(cè)效率低,使用不方便的 技術(shù)問題;提供一種在同一時(shí)刻可以對(duì)汽車尾氣的多種氣體含量進(jìn)行檢測(cè),并能同時(shí)檢測(cè)排 放尾氣的其它參數(shù),如流量、壓力等,從而可以對(duì)汽車排放尾氣作出全面完善的評(píng)判,檢測(cè) 效率高,使用方便的智能無線車載嵌入式汽車尾氣分析裝置。
本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的本發(fā)明包括內(nèi)有氣流通道 的殼體,氣流通道的進(jìn)氣端設(shè)于殼體的一側(cè),氣流通道的出氣端設(shè)于殼體的另一側(cè),所述的 氣流通道內(nèi)設(shè)有氣體壓力傳感器、氮氧化物傳感器、氣體流量計(jì)、氧氣傳感器、碳氧化物和 碳?xì)浠飩鞲衅?,所述的殼體內(nèi)還設(shè)有中央處理單元、無線傳輸單元,所述的無線傳輸單元 、氣體壓力傳感器、氮氧化物傳感器、氣體流量計(jì)、氧氣傳感器、碳氧化物和碳?xì)浠飩鞲?器均與中央處理單元電連接。使用時(shí),本發(fā)明安裝在汽車的排氣管道和消聲器之間,本發(fā)明 的氣流通道的進(jìn)氣端與汽車排氣管相連,氣流通道的出氣端與消聲器相連。排氣管道的尾氣 進(jìn)入氣流通道,由氣體壓力傳感器探測(cè)到氣流通道內(nèi)的氣體壓強(qiáng),氮氧化物傳感器探測(cè)到 NOx的濃度值,氣體流量計(jì)探測(cè)出氣體流量值,氧氣傳感器測(cè)出氧氣濃度值,由碳氧化物和 碳?xì)浠飩鞲衅鳒y(cè)出C02、 CO和CH化物的濃度值,上述數(shù)據(jù)都送給中央處理單元,中央處理 單元根據(jù)各項(xiàng)數(shù)值計(jì)算出汽車瞬態(tài)排氣污染物的數(shù)值,運(yùn)算得到質(zhì)量排放值,并通過無線傳輸單元將該排放值發(fā)送給遠(yuǎn)處的檢測(cè)工作人員。使用本發(fā)明,同一時(shí)刻可以獲得汽車尾氣的 多種氣體含量值及流量、壓力等其它參數(shù),從而可以對(duì)汽車排放尾氣作出全面完善的評(píng)判, 檢測(cè)效率高,使用方便。
作為優(yōu)選,所述的氣體壓力傳感器比氣體流量計(jì)、氧氣傳感器更靠近氣流通道的進(jìn)氣端 設(shè)置。確保氣體壓力傳感器測(cè)得的壓強(qiáng)數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確。
作為優(yōu)選,所述的碳氧化物和碳?xì)浠飩鞲衅靼t外光源、紅外源調(diào)制單元、反射鏡 、熱電堆探測(cè)器,所述的殼體內(nèi)設(shè)有一個(gè)與所述的氣流通道垂直的光路通道,所述的紅外光 源和熱電堆探測(cè)器設(shè)于光路通道的一端,兩個(gè)互相對(duì)稱的反射鏡設(shè)于光路通道的另一端,紅 外源調(diào)制單元與紅外光源電連接。碳氧化物和碳?xì)浠飩鞲衅魇抢貌环止饧t外吸收法探測(cè) 尾氣中C02、 CO和CH化物濃度值的裝置。紅外源調(diào)制單元發(fā)出調(diào)制脈沖,控制紅外源發(fā)出斷 續(xù)的紅外光,紅外光穿透氣流通道,照射到位于光路通道的另一端的反射鏡上,經(jīng)過兩個(gè)反 射鏡的兩次反射后再照射到熱電堆探測(cè)器上。在這個(gè)照射光路中,某些頻段的紅外光被氣流 通道內(nèi)的C02、 CO和CH氣體吸收,光強(qiáng)減弱,熱電堆探測(cè)器探測(cè)到這些頻段減弱的光強(qiáng),紅 外探測(cè)電路根據(jù)Lambert-Beer吸收定律計(jì)算出上述三種氣體各自的濃度值,最后傳送給中央 處理單元。
作為優(yōu)選,所述的光路通道的長(zhǎng)度為氣流通道的直徑的l. 5 3. 5倍,光路通道的直徑小 于或等于氣流通道的半徑。氣流通道是直徑始終一致的直通通道,便于氣流順利通過。足夠 長(zhǎng)的光路通道延長(zhǎng)光線通過的路程,也減少干擾,提高碳氧化物和碳?xì)浠锏奶綔y(cè)精度。
作為優(yōu)選,所述的氣體流量計(jì)包括渦流發(fā)生體和壓電傳感器,壓電傳感器設(shè)于氣流通道 的通道壁上,渦流發(fā)生體從所述的殼體外部穿入殼體內(nèi),渦流發(fā)生體的端頭露出于氣流通道 內(nèi)且與壓電傳感器鄰近。渦流發(fā)生體被用來在稀釋氣流中產(chǎn)生渦流,這些渦流按照一定的頻 率釋放到氣流中。壓電傳感器又分為發(fā)送壓電單元和接收壓電單元兩部分,用來測(cè)量從渦流 發(fā)生體釋放的渦流的頻率。發(fā)送壓電單元按照一定的頻率發(fā)送超聲波到接收壓電單元,超聲 波和渦流發(fā)生體所產(chǎn)生的渦流發(fā)生干涉,接收壓電單元就可以根據(jù)收到的超聲波信號(hào)計(jì)算出 干涉頻率,然后由該頻率值計(jì)算出渦流的釋放頻率,發(fā)送給中央處理單元。渦流的釋放頻率 是和氣體的體積流量成正比的,據(jù)此,由中央處理單元計(jì)算出氣流的流量值。
作為優(yōu)選,所述的殼體內(nèi)設(shè)有第一屏蔽室,氧氣傳感器、中央處理單元、無線傳輸模塊 設(shè)于第一屏蔽室內(nèi),氧氣傳感器的進(jìn)氣管、出氣管穿透第一屏蔽室且進(jìn)氣管口、出氣管口位 于所述的氣流通道內(nèi)。氧氣傳感器用來測(cè)試氣流通道中的氧氣濃度。氣體被強(qiáng)迫進(jìn)入氧氣傳 感器的進(jìn)氣管內(nèi),與管道內(nèi)的二氧化鋯接觸后從出氣管排出。在接觸過程中會(huì)產(chǎn)生微小的電流,根據(jù)電流計(jì)算出每秒氣流中的氧氣濃度,再送給中央處理單元。氧氣傳感器、中央處理 單元、無線傳輸模塊放在第一屏蔽室內(nèi),起到很好的屏蔽作用,抵抗外界電磁波的干擾,確 保測(cè)量的準(zhǔn)確性。
作為優(yōu)選,所述的進(jìn)氣管口和出氣管口都是一個(gè)斜口,進(jìn)氣管口的斜口朝向氣流通道的 進(jìn)氣端,出氣管口的斜口朝向氣流通道的出氣端。確保流經(jīng)氣流通道的氣體能順利地流入進(jìn) 氣管口,流經(jīng)氧氣傳感器后,再順利地從出氣管口流出。
作為優(yōu)選,所述的殼體內(nèi)設(shè)有第二屏蔽室,紅外源調(diào)制單元設(shè)于所述的第二屏蔽室內(nèi)。 第二屏蔽室對(duì)紅外源調(diào)制單元起到很好的屏蔽作用,使紅外源調(diào)制單元不會(huì)受到外界電磁波 的干擾,確保調(diào)制的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性,確保C02、 CO和CH化物濃度值的準(zhǔn)確測(cè)量。
作為優(yōu)選,所述的氣流通道內(nèi)還設(shè)有溫度傳感器,溫度傳感器的探測(cè)頂端位于氣流通道 的中心線,溫度傳感器與所述的中央處理單元電連接。溫度傳感器測(cè)出氣流通道中通過的氣 體溫度,確保測(cè)得的溫度值更加準(zhǔn)確,再送給中央處理單元。
作為優(yōu)選,所述的無線傳輸單元與設(shè)于汽車上的無線車速傳感器無線相連。無線車速傳 感器不屬于本發(fā)明,但本發(fā)明對(duì)其提供數(shù)據(jù)通道。無線車速傳感器安裝在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中,測(cè) 得的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)通過無線傳輸單元無線傳送給本發(fā)明的中央處理單元。無線傳輸單元 分接收和發(fā)送兩部分,用來接收汽車車速信息并傳送給中央處理單元,中央處理單元分析得 到的質(zhì)量排放結(jié)果再由無線傳輸單元發(fā)送給測(cè)試人員或檢測(cè)單位。
本發(fā)明的有益效果是在同一時(shí)刻可以獲得汽車尾氣中所含的氧氣、氮氧化物、碳氧化 物和碳?xì)浠锏臐舛戎导捌囄矚獾牧髁?、壓力、溫度等其它參?shù),從而可以對(duì)汽車排放尾 氣作出全面完善的評(píng)判,獲得汽車尾氣的質(zhì)量排放值,并無線發(fā)送給遠(yuǎn)處的檢測(cè)人員或檢測(cè) 單位,檢測(cè)效率高,使用方便。
圖l是本發(fā)明的一種電路原理框圖。 圖2是本發(fā)明的一種剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1.殼體,2.氣流通道,21.進(jìn)氣端,22.出氣端,3.氣體壓力傳感器,4.氮氧化物傳 感器,5.氣體流量計(jì),51.渦流發(fā)生體,52.壓電傳感器,6.氧氣傳感器,61.進(jìn)氣管,62.出 氣管,7.光路通道,8.紅外光源,9.熱電堆探測(cè)器,IO.反射鏡,ll.中央處理單元,12.無 線傳輸單元,13.紅外源調(diào)制單元,14.溫度傳感器,15.第一屏蔽室,16.第二屏蔽室。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例,并結(jié)合附圖,對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
實(shí)施例l:本實(shí)施例的智能無線車載嵌入式汽車尾氣分析裝置,如圖2所示,包括內(nèi)有氣 流通道2的殼體1,氣流通道2的進(jìn)氣端21位于殼體1的右側(cè),氣流通道2的出氣端22位于殼體1 的左側(cè)。殼體1內(nèi)靠近進(jìn)氣端21處有一個(gè)與氣流通道2垂直的光路通道7,光路通道7的中分線 與氣流通道2的軸線重合,光路通道7的長(zhǎng)度為氣流通道2的直徑的3倍,光路通道7的直徑等 于氣流通道2的半徑,光路通道7的一端安裝有紅外光源8和熱電堆探測(cè)器9,光路通道7的另 一端有兩個(gè)互相對(duì)稱的反射鏡IO,紅外光源8右邊的殼體內(nèi)有一個(gè)第二屏蔽室16,第二屏蔽 室16內(nèi)安裝有與紅外光源8電連接的紅外源調(diào)制單元13。紅外光源8、紅外源調(diào)制單元13、反 射鏡IO、熱電堆探測(cè)器9構(gòu)成碳氧化物和碳?xì)浠飩鞲衅鳌?br>
光路通道7左邊的氣流通道2內(nèi)從右到左依次安裝有氣體壓力傳感器3、氮氧化物傳感器4 、氣體流量計(jì)5、溫度傳感器14、氧氣傳感器6。氣體流量計(jì)5包括渦流發(fā)生體51和壓電傳感 器52,壓電傳感器52安裝于氣流通道2的通道壁上,渦流發(fā)生體51從殼體1外部穿入殼體1內(nèi) ,渦流發(fā)生體51的端頭露出于氣流通道2內(nèi)且與壓電傳感器52鄰近。紅外光源8左邊的殼體內(nèi) 有一個(gè)第一屏蔽室15,第一屏蔽室15內(nèi)安裝有氧氣傳感器6、中央處理單元ll、無線傳輸模 塊12,氧氣傳感器6的進(jìn)氣管61、出氣管62穿透第一屏蔽室15且進(jìn)氣管口、出氣管口位于氣 流通道2內(nèi),進(jìn)氣管口和出氣管口都是一個(gè)斜口,進(jìn)氣管口的斜口朝向氣流通道2的進(jìn)氣端21 ,出氣管口的斜口朝向氣流通道2的出氣端22,露在氣流通道2內(nèi)的進(jìn)氣管61、出氣管62的長(zhǎng) 度小于氣流通道2的半徑且約等于氣流通道2的半徑。本實(shí)施例中溫度傳感器14采用電熱調(diào)節(jié) 探針,電熱調(diào)節(jié)探針的一端位于第一屏蔽室內(nèi),其另一端(即探測(cè)頂端)穿透第一屏蔽室15 而位于氣流通道2的中心線上。本實(shí)施例中,氣體壓力傳感器3、氮氧化物傳感器4、構(gòu)成氣 體流量計(jì)5的渦流發(fā)生體51和壓電傳感器52、溫度傳感器14、氧氣傳感器6的進(jìn)氣管61和出氣 管62都呈管狀或柱狀。除渦流發(fā)生體和氧氣傳感器外,其余的直徑都不超過5mm,以有利于氣 流順利通過。如圖1所示,無線傳輸單元12、氣體壓力傳感器3、氮氧化物傳感器4、氣體流 量計(jì)5、氧氣傳感器6、熱電堆探測(cè)器9、溫度傳感器14均與中央處理單元11電連接,無線傳 輸單元12還與汽車上的無線車速傳感器無線相連。
測(cè)量過程使用時(shí),本發(fā)明安裝在汽車的排氣管道和消聲器之間,本發(fā)明的氣流通道的 進(jìn)氣端通過內(nèi)螺紋與汽車排氣管相連,氣流通道的出氣端通過內(nèi)螺紋與消聲器相連。排氣管 道的尾氣進(jìn)入氣流通道,首先被紅外光源照射,經(jīng)過反射鏡的兩次反射后再照射到熱電堆探 測(cè)器上,光路路徑如圖2中虛線小箭頭所示。在這個(gè)照射光路中,某些頻段的紅外光被氣流 通道內(nèi)的C02、 CO和CH氣體吸收,光強(qiáng)減弱,熱電堆探測(cè)器探測(cè)到這些頻段減弱的光強(qiáng),紅外探測(cè)電路根據(jù)Lambert-Beer吸收定律計(jì)算出上述三種氣體各自的濃度值,最后傳送給中央 處理單元。
汽車尾氣繼續(xù)流向氣流通道的出氣端,氣流流向如圖2中虛線大箭頭所示,在這個(gè)過程 中,由氣體壓力傳感器探測(cè)到氣流通道內(nèi)的氣體壓強(qiáng),氮氧化物傳感器探測(cè)到NOx的濃度值 ,溫度傳感器測(cè)出氣流通道中通過的氣體溫度,均送給中央處理單元。
渦流發(fā)生體被用來在稀釋氣流中產(chǎn)生渦流,這些渦流按照一定的頻率釋放到氣流中。壓 電傳感器又分為發(fā)送壓電單元和接收壓電單元兩部分,用來測(cè)量從渦流發(fā)生體釋放的渦流的 頻率。發(fā)送壓電單元按照一定的頻率發(fā)送超聲波到接收壓電單元,超聲波和渦流發(fā)生體所產(chǎn) 生的渦流發(fā)生干涉,接收壓電單元就可以根據(jù)收到的超聲波信號(hào)計(jì)算出干涉頻率,然后由該 頻率值計(jì)算出渦流的釋放頻率,發(fā)送給中央處理單元。渦流的釋放頻率是和氣體的體積流量 成正比的,據(jù)此,由中央處理單元計(jì)算出氣流的流量值。
氧氣傳感器用來測(cè)試氣流通道中的氧氣濃度。氣體被強(qiáng)迫進(jìn)入氧氣傳感器的進(jìn)氣管內(nèi), 與管道內(nèi)的二氧化鋯接觸后從出氣管排出。在接觸過程中會(huì)產(chǎn)生微小的電流,根據(jù)電流計(jì)算 出每秒氣流中的氧氣濃度,再送給中央處理單元。
無線傳輸單元用來接收汽車上的無線車速傳感器發(fā)來的汽車車速信息并傳送給中央處理 單元。中央處理單元根據(jù)獲得的各項(xiàng)數(shù)值計(jì)算出汽車瞬態(tài)排氣污染物的數(shù)值,運(yùn)算得到質(zhì)量 排放值,并通過無線傳輸單元將該排放值及尾氣的各種參數(shù)、汽車車速值發(fā)送給遠(yuǎn)處的檢測(cè) 人員或檢測(cè)單位,從而可以對(duì)汽車排放尾氣作出全面完善的評(píng)判,檢測(cè)效率高,使用方便。
權(quán)利要求
1.一種智能無線車載嵌入式汽車尾氣分析裝置,包括內(nèi)有氣流通道(2)的殼體(1),氣流通道(2)的進(jìn)氣端(21)設(shè)于殼體(1)的一側(cè),氣流通道(2)的出氣端(22)設(shè)于殼體(1)的另一側(cè),其特征在于所述的氣流通道(2)內(nèi)設(shè)有氣體壓力傳感器(3)、氮氧化物傳感器(4)、氣體流量計(jì)(5)、氧氣傳感器(6)、碳氧化物和碳?xì)浠飩鞲衅鳎龅臍んw(1)內(nèi)還設(shè)有中央處理單元(11)、無線傳輸單元(12),所述的無線傳輸單元(12)、氣體壓力傳感器(3)、氮氧化物傳感器(4)、氣體流量計(jì)、氧氣傳感器(6)、碳氧化物和碳?xì)浠飩鞲衅骶c中央處理單元(11)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的智能無線車載嵌入式汽車尾氣分析裝置,其 特征在于所述的氣體壓力傳感器(3)比氣體流量計(jì)(5)、氧氣傳感器(6)更靠近氣流通 道(2)的進(jìn)氣端(21)設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的智能無線車載嵌入式汽車尾氣分析裝置,其 特征在于所述的碳氧化物和碳?xì)浠飩鞲衅靼t外光源(8)、紅外源調(diào)制單元(13)、 反射鏡(10)、熱電堆探測(cè)器(9),所述的殼體(1)內(nèi)設(shè)有一個(gè)與所述的氣流通道(2) 垂直的光路通道(7),所述的紅外光源(8)和熱電堆探測(cè)器(9)設(shè)于光路通道(7)的一 端,兩個(gè)互相對(duì)稱的反射鏡(10)設(shè)于光路通道(7)的另一端,紅外源調(diào)制單元(13)與 紅外光源(8)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能無線車載嵌入式汽車尾氣分析裝置,其 特征在于所述的光路通道(7)的長(zhǎng)度為氣流通道(2)的直徑的1.5 3.5倍,光路通道(7 )的直徑小于或等于氣流通道(2)的半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能無線車載嵌入式汽車尾氣分析裝置 ,其特征在于所述的氣體流量計(jì)(5)包括渦流發(fā)生體(51)和壓電傳感器(52),壓電傳 感器(52)設(shè)于氣流通道(2)的通道壁上,渦流發(fā)生體(51)從所述的殼體(1)外部穿入 殼體(1)內(nèi),渦流發(fā)生體(51)的端頭露出于氣流通道(2)內(nèi)且與壓電傳感器(52)鄰近
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能無線車載嵌入式汽車尾氣分析裝置 ,其特征在于殼體(1)內(nèi)設(shè)有第一屏蔽室(15),氧氣傳感器(6)、中央處理單元(11) 、無線傳輸模塊(12)設(shè)于第一屏蔽室(15)內(nèi),氧氣傳感器(6)的進(jìn)氣管(61)、出氣 管(62)穿透第一屏蔽室(15)且進(jìn)氣管口、出氣管口位于所述的氣流通道(2)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能無線車載嵌入式汽車尾氣分析裝置,其 特征在所述的進(jìn)氣管口和出氣管口都是一個(gè)斜口,進(jìn)氣管口的斜口朝向氣流通道(2)的進(jìn) 氣端(21),出氣管口的斜口朝向氣流通道(2)的出氣端(22)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能無線車載嵌入式汽車尾氣分析裝置,其 特征在于所述的殼體(1)內(nèi)設(shè)有第二屏蔽室(16),紅外源調(diào)制單元(13)設(shè)于所述的第 二屏蔽室(16)內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的智能無線車載嵌入式汽車尾氣分析裝 置,其特征在于所述的氣流通道(2)內(nèi)還設(shè)有溫度傳感器(14),溫度傳感器(14)的探 測(cè)頂端位于氣流通道(2)的中心線,溫度傳感器(14)與所述的中央處理單元(11)電連 接。
10.根據(jù)權(quán)利要求l所述的智能無線車載嵌入式汽車尾氣分析裝置, 其特征在于所述的無線傳輸單元(12)與設(shè)于汽車上的無線車速傳感器無線相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能無線車載嵌入式汽車尾氣分析裝置,包括設(shè)有氣流通道的殼體,殼體內(nèi)還設(shè)有中央處理單元及與中央處理單元電連接的無線傳輸單元,無線傳輸單元與設(shè)于汽車上的無線車速傳感器無線相連。氣流通道內(nèi)設(shè)有與中央處理單元電連接的氣體壓力傳感器、氮氧化物傳感器、氣體流量計(jì)、氧氣傳感器、溫度傳感器、碳氧化物和碳?xì)浠飩鞲衅鳌1景l(fā)明在同一時(shí)刻可以獲得汽車尾氣中所含的氧氣、氮氧化物、碳氧化物和碳?xì)浠锏臐舛戎导捌囄矚獾牧髁俊毫?、溫度等其它參?shù),從而可以對(duì)汽車排放尾氣作出全面完善的評(píng)判,獲得汽車尾氣的質(zhì)量排放值,并無線發(fā)送給遠(yuǎn)處的檢測(cè)人員或檢測(cè)單位,檢測(cè)效率高,使用方便。
文檔編號(hào)G01F1/56GK101551326SQ20091030139
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月8日
發(fā)明者姜炎材, 陳紅巖 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院