專利名稱:一種氮?dú)夥肿蛹す馄鞯臋C(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種氮?dú)夥肿蛹す馄鞯臋C(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)裝置,屬于光電一體化領(lǐng)域。
背景技術(shù):
大氣是我們?nèi)祟愘囈陨娴沫h(huán)境之一,我們?nèi)祟惷繒r(shí)每刻都在不停的使用大氣中的各種成分的氣體,尤其人類對(duì)氧氣等一些氣體的使用時(shí)必不可少的。自然界中植物的光合作用釋放也對(duì)大氣的凈化有著巨大的推動(dòng)。但是在大氣中,對(duì)于一些氣體如;氮?dú)?、氧氣、氬氣、二氧化碳這三種常固定的成分占據(jù)大氣中的99. 997%。一氧化二氮等含量大體上比較固定的氣體成分,也有水汽、一氧化碳、二氧化硫和臭氧等變化很大的氣體成分。隨著社會(huì)的發(fā)展,人類的日常生活節(jié)奏的快速化,工業(yè)中排放的廢氣和人類交通工具機(jī)動(dòng)車的使用率大大增加,排放出的CO2 CO NO2 SO2 H2S等一些對(duì)大氣有毒有污染氣體的增加,對(duì)我們的社會(huì)生活和身心健康帶來(lái)巨大的危害。為了改善這種現(xiàn)象,要對(duì)其生產(chǎn)物加以改善和檢測(cè)控制。本實(shí)用新型專利產(chǎn)品就可以檢測(cè)機(jī)動(dòng)車尾氣含量和物質(zhì)。從而對(duì)機(jī)動(dòng)車燃燒的技術(shù)問(wèn)題的改進(jìn)有很大的推動(dòng)。從而也對(duì)檢測(cè)尾氣排放超標(biāo)的機(jī)動(dòng)車輛加以整治,控制機(jī)動(dòng)車對(duì)大氣污染的排放,從而減少對(duì)環(huán)境的污染?,F(xiàn)在機(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)裝置在國(guó)外有幾家公司在做這件事情,近幾年國(guó)內(nèi)的很多公司企業(yè)也在研發(fā)中,技術(shù)也日漸成熟,但是由于體積、精確度等緣故成為問(wèn)題。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提出一種氮?dú)夥肿蛹す馄鞯臋C(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)裝置,利用光學(xué)的方法,在線檢測(cè)單輛機(jī)動(dòng)車尾氣排放出的物質(zhì)成分和物質(zhì)含量,從而對(duì)機(jī)動(dòng)車的尾氣含量是否達(dá)標(biāo)提供有力的依據(jù),也對(duì)汽車生產(chǎn)商對(duì)機(jī)動(dòng)車燃燒所排出的尾氣含量的改進(jìn)提供了技術(shù)依據(jù)。本實(shí)用新型專利所解決的方案一種氮?dú)夥肿蛹す馄鞯臋C(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)裝置,裝置包括內(nèi)部和外部連部分;內(nèi)部主要由散熱風(fēng)扇I、N2分子激光器2、熒光板3、空間濾波器
4、石英玻璃I 5、石英玻璃II 6、凸透鏡7、紫外濾光片8、便攜式光纖光譜儀9 ;外部構(gòu)造由可拆卸的便攜式高壓電源10、長(zhǎng)方形絕緣外殼11、可調(diào)節(jié)大小的圓形卡槽12、圓形卡槽開(kāi)關(guān)13、機(jī)車排氣口 14和外部計(jì)算機(jī)15組成;內(nèi)部各部件置于長(zhǎng)方形絕緣外殼11內(nèi),散熱風(fēng)扇I在整臺(tái)儀器的最前端,后面依次固定N2分子激光器2,熒光板3,空間濾波器4,石英玻璃I 5、石英玻璃II 6、凸透鏡7、紫外濾光片8、便攜式光纖光譜儀9,各個(gè)光學(xué)組件的主光軸在同一水平線上;石英玻璃I 3和石英玻璃II b平行放置,中間是機(jī)車排氣口 14的通道,紫外濾光片8貼在便攜式光纖光譜儀9上,凸透鏡7到便攜式光纖光譜儀9的距離等于凸透鏡7的焦距,便攜式光纖光譜儀9通過(guò)USB數(shù)據(jù)線與外部計(jì)算機(jī)15相連接,散熱風(fēng)扇I、N2分子激光器2和便攜式光纖光譜儀9分別和外部的便攜式高壓電源10相連;外部結(jié)構(gòu)中長(zhǎng)方形絕緣外殼11設(shè)有可調(diào)節(jié)大小的圓形卡槽12,可調(diào)節(jié)大小的圓形卡槽12兩邊設(shè)置有圓形卡槽開(kāi)關(guān)13。[0009]所述的石英玻璃I 5和石英玻璃II 6鍍有防刮痕防化學(xué)液體腐蝕的薄膜,做成規(guī)則的圓形或者方形;散熱風(fēng)扇I的電源電壓在12v左右,小功率的靜音風(fēng)扇;氮?dú)夥肿蛹す馄?與石英玻璃I ο之間區(qū)域保持真空;石英玻璃II 6與紫外濾光片8之間保持真空;便攜光纖光譜儀9中的電荷耦合器件CCD的參數(shù)設(shè)置,波長(zhǎng)范圍20(Tl IOOnm覆蓋范圍,高分辨率,石英光纖(對(duì)紫外不吸收),狹縫IOMffl,25Mm標(biāo)準(zhǔn),還需要1200線/毫米的光柵(高分辨),選取深紫外(DUV)CXD要選取響應(yīng)增強(qiáng)型線性硅基CXD陣列像素為2048或3648 ;像元尺寸X 200μπι選擇一種紫外增強(qiáng)型探測(cè)器,加強(qiáng)20(T350nm波長(zhǎng)范圍的響應(yīng);檢測(cè)器長(zhǎng)度為30mm,光譜儀大小設(shè)計(jì)為光譜儀尺寸124X91X35mm、重量O. 250kg ;N2分子激光器2為輸出峰值功率為45 kff,脈沖持續(xù)時(shí)間〈3. 5ns紫夕丨波長(zhǎng)多主要為337. Inm、357· 7nm、315. 9nm的N2分子激光器,石英玻璃I 5和石英玻璃II 6也可以是聚丙烯酸酯。一種氮?dú)夥肿蛹す馄鞯臋C(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)裝置的使用方法,裝置完成以后可以按照下面步驟進(jìn)行 第一步固定機(jī)動(dòng)車尾氣管14,打開(kāi)裝置兩側(cè)的圓形卡槽12,使檢測(cè)裝置與機(jī)動(dòng)車尾氣管相連接;第二步開(kāi)啟便攜式高壓電源10,接通連接的氮?dú)夥肿蛹す馄?和散熱風(fēng)扇I ;第三步激光器2打出紫外激光,通過(guò)熒光片3孔,空間濾波器4,石英玻璃5,對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣加載光信息,再通過(guò)石英玻璃6打在凸透鏡7上聚焦,焦點(diǎn)處放上紫外濾光片8讓其紫外光通過(guò),紫外光在進(jìn)入便攜式光纖光譜儀9 ;第四步紫外光通過(guò)光纖光譜儀9的光分析傳入光電耦合器件CCD中,進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,通過(guò)USB接入計(jì)算機(jī)處理通過(guò)光纖光譜儀控制的軟件-Morpho2011尾氣檢測(cè)軟件,分析尾氣中各元素的光譜譜線的分布,確定尾氣的元素成分和含量;第五步儀器中氣體檢測(cè)有效部分是石英玻璃I ο和石英玻璃II 6的中間空間,組合后也就相當(dāng)于一個(gè)圓柱空間,尾氣在這個(gè)空間流動(dòng),它的體積可以根據(jù)石英玻璃I 3和石英玻璃II 6的面積和距離計(jì)算出,根據(jù)光譜儀的檢測(cè)其含量,就可以計(jì)算出一定體積內(nèi)的含量,再根據(jù)公式lppm=lmg/kg=lml/k,最后比照輕型汽車污染物排放限值,判斷是否合格,從而確定機(jī)動(dòng)車尾氣排放和機(jī)動(dòng)車性能的好壞。如果檢測(cè)到的尾氣成分超過(guò)極限值,可以判斷不符合標(biāo)準(zhǔn),如果低于極限值,可以判斷符合國(guó)家要求。所述的空間濾波器4在整套設(shè)備沒(méi)有封裝前要與氮?dú)夥肿蛹す馄?輸出的紫外激光調(diào)試,與其參數(shù)和光路匹配;圓形卡槽開(kāi)關(guān)13與設(shè)備兩側(cè)的圓形卡槽12相連接,撥動(dòng)開(kāi)關(guān),圓形卡槽打開(kāi),根據(jù)機(jī)動(dòng)車的排氣口 14的大小調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)與通入排氣口的圓形卡槽口徑的大小與之吻合,后方的圓形卡槽開(kāi)關(guān)全打開(kāi)排放尾氣,檢測(cè)完成清潔玻璃后前后的圓形卡槽開(kāi)關(guān)關(guān)閉,圓形卡槽閉合。本實(shí)用新型的有益效果可以提高紫外激光進(jìn)入到便攜式光纖光譜儀的光單一性,同時(shí)增加光的信息度,通過(guò)便攜式光纖光譜儀,進(jìn)行在線分析尾氣物質(zhì)元素的光譜數(shù)據(jù),從而對(duì)機(jī)動(dòng)車的燃燒和排放進(jìn)行改進(jìn)提供有力依據(jù)。
圖I本實(shí)用新型內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖;[0021]圖2本實(shí)用新型中N2分子激光器能級(jí)圖;圖3本實(shí)用新型外部結(jié)構(gòu)示意圖;圖4本實(shí)用新型線圓形卡槽開(kāi)關(guān)示意圖。圖中1-散熱風(fēng)扇、2-N2分子激光器、3-熒光板、4-空間濾波器、5-石英玻璃I、6-石英玻璃II、7_凸透鏡、8-紫外濾光片、9-便攜式光纖光譜儀、10-可拆卸的便攜式高壓電源、11-長(zhǎng)方形絕緣外殼、12-可調(diào)節(jié)大小的圓形卡槽、13-圓形卡槽開(kāi)關(guān)、14-機(jī)動(dòng)車尾氣口、15-計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明,以方便技術(shù)人員理解。如圖I所示本實(shí)用新型的包括內(nèi)部和外部連部分;內(nèi)部主要由散熱風(fēng)扇I、隊(duì)分子激光器2、熒光板3、空間濾波器4、石英玻璃I 5、石英玻璃II 6、凸透鏡7、紫外濾光片8、便攜式光纖光譜儀9;內(nèi)部各部件置于長(zhǎng)方形絕緣外殼11內(nèi),散熱風(fēng)扇I在整臺(tái)儀器的最前端,后面依次固定N2分子激光器2,熒光板3,空間濾波器4,石英玻璃I 5、石英玻璃II 6、凸透鏡7、紫外濾光片8、便攜式光纖光譜儀9,各個(gè)光學(xué)組件的主光軸在同一水平線上;石英玻璃I 9和石英玻璃II 6平行放置,中間是機(jī)車排氣口 14的通道,紫外濾光片8貼在便攜式光纖光譜儀9上,凸透鏡7到便攜式光纖光譜儀9的距離等于凸透鏡7的焦距,便攜式光纖光譜儀9通過(guò)USB數(shù)據(jù)線與外部計(jì)算機(jī)相連接,散熱風(fēng)扇UN2分子激光器2和便攜式光纖光譜儀9分別和外部的便攜式高壓電源10相連;所述的石英玻璃I 5和石英玻璃II 6鍍有防刮痕防化學(xué)液體腐蝕的薄膜,可以避免在儀器使用完后擦拭中防止對(duì)玻璃產(chǎn)生的劃痕;散熱風(fēng)扇I的電源電壓在12v左右,小功率的靜音風(fēng)扇,盡量在保證散熱的同時(shí)減小因風(fēng)扇產(chǎn)生的噪聲;氮?dú)夥肿蛹す馄?與石英玻璃I 5之間區(qū)域保持真空,石英玻璃II 6與紫外濾光片8之間保持真空,以保證不讓其他雜質(zhì)粉塵顆粒和其他光進(jìn)入設(shè)備;便攜光纖光譜儀9中的電荷耦合器件CCD的參數(shù)設(shè)置,波長(zhǎng)范圍20(Tll00nm覆蓋所選N2分子激光器2的波長(zhǎng),高分辨率,石英光纖(對(duì)紫外不吸收),狹縫IOMffl,25Mm標(biāo)準(zhǔn),還需要1200線/毫米的光柵(高分辨),選取深紫外(DUV)CXD要選取響應(yīng)增強(qiáng)型線性硅基CXD陣列像素為2048或3648 (分辨率高誤差小);像元尺寸14Mm X 200Mm,選擇一種紫外增強(qiáng)型探測(cè)器,加強(qiáng)20(T350nm波長(zhǎng)范圍的響應(yīng),這樣可以減小誤差加強(qiáng)紫外探測(cè)器的靈敏度;檢測(cè)器長(zhǎng)度為30_,光譜儀大小設(shè)計(jì)為光譜儀尺寸124X91 X 35mm、重量O. 250kg,體積小、使用方便靈敏度高誤差小。如圖2所示根據(jù)N2分子激光器能級(jí)圖,優(yōu)選的N2分子激光器2為輸出峰值功率為45 kff,脈沖持續(xù)時(shí)間<3. 5ns,紫外波長(zhǎng)多主要為337. Inm ,357. 7nm、315. 9nm的N2分子激光器,石英玻璃I 5和石英玻璃II 6也可以是聚丙烯酸酯。如圖3所示外部構(gòu)造由可拆卸的便攜式高壓電源10、長(zhǎng)方形絕緣外殼11、可調(diào)節(jié)大小的圓形卡槽12、圓形卡槽開(kāi)關(guān)13、機(jī)車排氣口 14和外部計(jì)算機(jī)15組成;外部結(jié)構(gòu)中長(zhǎng)方形絕緣外殼11設(shè)有可調(diào)節(jié)大小的圓形卡槽12,可調(diào)節(jié)大小的圓形卡槽12兩邊設(shè)置有圓形卡槽開(kāi)關(guān)13 ;圓形卡槽開(kāi)關(guān)13與設(shè)備兩側(cè)的圓形卡槽12相連接,撥動(dòng)開(kāi)關(guān),圓形卡槽打開(kāi),根據(jù)機(jī)動(dòng)車的排氣口 14的大小調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)與通入排氣口的圓形卡槽口徑的大小與之吻合,后方的圓形卡槽開(kāi)關(guān)13全打開(kāi)排放尾氣,檢測(cè)完成清潔玻璃后前后的圓形卡槽開(kāi)關(guān)13關(guān)閉,圓形卡槽12閉合。所述的空間濾波器4在整套設(shè)備沒(méi)有封裝前要與氮?dú)夥肿蛹す馄?輸出地紫外激光調(diào)試,與其參數(shù)和光路匹配;在裝置完成裝配以后可以按照以下步驟進(jìn)行檢測(cè)第一步固定機(jī)動(dòng)車尾氣管14,打開(kāi)裝置兩側(cè)的圓形卡槽12,使檢測(cè)裝置與機(jī)動(dòng)車尾氣管14相連接;第二步開(kāi)啟便攜式高壓電源10,接通連接的氮?dú)夥肿蛹す馄?和散熱風(fēng) 扇I ;第三步激光器2打出紫外激光,通過(guò)熒光片3孔,空間濾波器4,石英玻璃5,對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣排放加載光信息,再通過(guò)石英玻璃6打在凸透鏡7上聚焦,焦點(diǎn)處放上紫外濾光片8讓其紫外光通過(guò),紫外光在進(jìn)入便攜式光纖光譜儀9 ;第四步紫外光通過(guò)光纖光譜儀9的光分析傳入光電耦合器件CCD中,進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,通過(guò)USB接入計(jì)算機(jī)處理通過(guò)光纖光譜儀控制的軟件-Morpho2011尾氣檢測(cè)軟件,分析尾氣中各元素的光譜譜線的分布,確定尾氣的元素成分和含量;第五步儀器中氣體檢測(cè)有效部分是石英玻璃I 5和石英玻璃II b的中間空間,組合后也就相當(dāng)于一個(gè)圓柱空間,尾氣在這個(gè)空間流動(dòng),它的體積可以根據(jù)石英玻璃I 5和石英玻璃II 6的面積和距離計(jì)算出,根據(jù)光譜儀的檢測(cè)其含量,就可以計(jì)算出一定體積內(nèi)的含量,再根據(jù)公式lppm=lmg/kg=lml/k,最后比照輕型汽車污染物排放限值,判斷是否合格,從而確定機(jī)動(dòng)車尾氣排放和機(jī)動(dòng)車性能的好壞。輕型汽車污染物排放限值
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權(quán)利要求1.一種氮?dú)夥肿蛹す馄鞯臋C(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)裝置,其特征在于裝置包括內(nèi)部和外部?jī)刹糠?;?nèi)部主要由散熱風(fēng)扇(1)、N2分子激光器(2)、熒光板(3)、空間濾波器(4)、石英玻璃I (5)、石英玻璃II ¢)、凸透鏡(7)、紫外濾光片(8)、便攜式光纖光譜儀(9);外部由可拆卸的便攜式高壓電源(10)、長(zhǎng)方形絕緣外殼(11)、可調(diào)節(jié)大小的圓形卡槽(12)、圓形卡槽開(kāi)關(guān)(13)、機(jī)車排氣口(14)和外部計(jì)算機(jī)(15)組成;內(nèi)部各部件置于長(zhǎng)方形絕緣外殼(11)內(nèi),散熱風(fēng)扇(I)在整臺(tái)儀器的最前端,后面依次固定N2分子激光器(2),熒光板(3),空間濾波器(4),石英玻璃I (5)、石英玻璃II ¢)、凸透鏡(J)、紫外濾光片(8)、便攜式光纖光譜儀(9);各個(gè)光學(xué)組件的主光軸在同一水平線上,石英玻璃I (5)和石英玻璃II (6)平行放置,中間是排氣管的通道,紫外濾光片(8)貼在便攜式光纖光譜儀(9)上,凸透鏡(7)到便攜式光纖光譜儀(9)的距離等于凸透鏡(7)的焦距,便攜式光纖光譜儀(9)通過(guò)USB數(shù)據(jù)線與外部計(jì)算機(jī)(15)相連接,散熱風(fēng)扇(I)、N2分子激光器(2)和便攜式光纖光譜儀(9)分別和外部的便攜式高壓電源(10)相連;外部結(jié)構(gòu)中長(zhǎng)方形絕緣外殼(11)設(shè)有可調(diào)節(jié)大小的圓形卡槽(12),可調(diào)節(jié)大小的圓形卡槽(12)兩邊設(shè)置有圓形卡槽開(kāi)關(guān)(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的氮?dú)夥肿蛹す馄鞯臋C(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)裝置,其特征在于石英玻璃I (5)、石英玻璃II (6)表面鍍有防刮痕防化學(xué)液體腐蝕的薄膜,做成規(guī)則的圓形或者方形。
3.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的氮?dú)夥肿蛹す馄鞯臋C(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)裝置,其特征在于散熱風(fēng)扇(I)的電源電壓為12v的靜音風(fēng)扇。
4.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的氮?dú)夥肿蛹す馄鞯臋C(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)裝置,其特征在于氮?dú)夥肿蛹す馄?2)與石英玻璃I (5)之間區(qū)域保持真空。
5.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的氮?dú)夥肿蛹す馄鞯臋C(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)裝置,其特征在于石英玻璃II (6)與紫外濾光片(8)之間保持真空。
6.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的氮?dú)夥肿蛹す馄鞯臋C(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)裝置,其特征在于便攜光纖光譜儀(9)中的電荷耦合器件CXD的參數(shù)設(shè)置,波長(zhǎng)范圍20(Tll00nm覆蓋范圍,高分辨率,石英光纖,狹縫IOMffl,25Mm標(biāo)準(zhǔn),還需要1200線/毫米的光柵,選取深紫外CCD要選取響應(yīng)增強(qiáng)型線性硅基CXD陣列像素為2048或3648 ;像元尺寸14Mm x 200Mm選擇一種紫外增強(qiáng)型探測(cè)器,加強(qiáng)20(T350nm波長(zhǎng)范圍的響應(yīng);檢測(cè)器長(zhǎng)度為30mm,光譜儀大小設(shè)計(jì)為光譜儀尺寸124X91X35mm、重量O. 250kg。
7.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的氮?dú)夥肿蛹す馄鞯臋C(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)裝置,其特征在于N2分子激光器(2)為輸出峰值功率為45 kff,脈沖持續(xù)時(shí)間〈3.5 ns,紫外波長(zhǎng)多主要為337. Inm ,357. 7nm、315. 9nm 的 N2 分子激光器。
8.根據(jù)以上任何一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的氮?dú)夥肿蛹す馄鞯臋C(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)裝置,其特征在于石英玻璃I (5)、石英玻璃II (6)可以用聚丙烯酸酯替換。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種氮?dú)夥肿蛹す馄鞯臋C(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)裝置,屬于光電一體化領(lǐng)域。裝置包括內(nèi)部和外部連部分組成;內(nèi)部各部件置于長(zhǎng)方形絕緣外腔殼內(nèi),散熱風(fēng)扇儀器的最前端,后面依次固定N2分子激光器,熒光板,空間濾波器,石英玻璃、石英玻璃、凸透鏡、紫外濾光片、微型光纖光譜儀,各個(gè)光學(xué)組件的主光軸在同一水平線上;微型光纖光譜儀通過(guò)USB數(shù)據(jù)線與外部計(jì)算機(jī)相連接,外部結(jié)構(gòu)中長(zhǎng)方形絕緣外腔殼設(shè)有可調(diào)節(jié)大小的圓形卡槽,圓形卡槽兩邊設(shè)置有圓形卡槽開(kāi)關(guān)。本實(shí)用新型利用光學(xué)的方法,在線檢測(cè)機(jī)動(dòng)車尾氣排放出的物質(zhì),從而對(duì)機(jī)動(dòng)車的尾氣含量是否達(dá)標(biāo)提供有力的依據(jù),也對(duì)汽車生產(chǎn)商對(duì)機(jī)動(dòng)車燃燒所排出的尾氣含量的改進(jìn)提供了技術(shù)依據(jù)。
文檔編號(hào)G01M15/10GK202512056SQ20112055586
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者宮愛(ài)玲, 李鑫 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)