一种汽车尾气成分含量在线检测仪的制作方法

本发明属于汽车尾气检测装置技术领域，特别是涉及到一种汽车尾气成分含量在线检测仪。

背景技术：

汽车尾气监测目的就是得到各个汽车尾气成分所占份额。研究学者将汽车尾气检测方法分为两种，一种为在线监测，一种为非在线监测。目前，普遍手段有以下几种：一、基于传感器测量成分为主，但是这样给汽车尾气中多种成分测量带来很大不便，因为这意味着要么增加传感器检测通道，要么增加传感器的数量；二、通过光谱原理，进行光学及图像处理的方法进行检测，需要动用高精度的计算或者仿真设备，提高了检测设备费用；三、不完全检测，即只检测汽车尾气中需要检测的物质，利用被检测物质的属性，进行化学、物理处理，转变为数字信号，提供检测数据，此方法不完善，起不到检测所有汽车尾气成分的目的；四、将汽车尾气样本进行回收，利用物理、化学处理的方法，得到准确的检测结果，此方法数值精确，但是达不到实时检测的目的。

因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种汽车尾气成分含量在线检测仪用来解决现有的汽车尾气成分检测手段中传感器测量需要增加传感器检测通道或者增加传感器的数量；利用光谱原理检测需要动用高精度的计算或者仿真设备；只检测汽车尾气中需要检测的物质检测数据不完善；回收汽车尾气样本进行检测达不到实时检测的目的等技术问题。

一种汽车尾气成分含量在线检测仪，包括框架、处理器、光学检测装置、引流架、导流架、引风机和电源，所述框架的一端为进风口，框架的另一端为出风口，框架的内部设置有窄流道，窄流道的一端与进风口连接，窄流道的另一端与导流架相邻并且窄流道与导流架之间设置有汽车尾气通过的间隙；所述导流架通过引流架与框架固定连接；所述引风机固定安装在框架的出风口一侧；

所述光学检测装置包括线形光源、限光线腰槽、透镜环、棱镜环、密封腔和光敏板；所述线形光源固定安装在引流架的内部，线形光源发射出的光线通过限光线腰槽照射在透镜环上；所述的外表面镀有增透膜，透镜环的光线出射面与棱镜环的光线入射面对应布置，透镜环的光线出射面与棱镜环的光线入射面之间设置有汽车尾气通过的间隙；所述棱镜环的光线出射面与光敏板对应布置；所述光敏板与窄流道的外部固定连接；所述密封体分别与棱镜环的光线出射面以及光敏板固定连接，形成光线传输的密封腔；

所述电源分别与处理器、线形光源以及引风机连接；所述处理器与光敏板连接。

所述透镜环的横截面为圆环形结构，透镜环的纵截面为长方形结构。

所述棱镜环的横截面为圆环形结构，棱镜环的纵截面为三角形结构。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：

本发明中线形光源经过限光线腰槽，到达透镜环，穿过待检测流体，进入棱镜环中，经过棱镜放大处理之后入射到光敏板中。因为汽车尾气成分较多，每种成分的光线折射率不同，每种气体成分在光敏板上会呈现出线区域，在光敏板上可以事先标定好每种汽车尾气气体在光敏板中的位置，经过光强度计算，即可获得每种成分在汽车尾气中气体成分及含量。

本发明原理简单，实现容易，灵敏度高，可操纵性强，可以实时检测，能够兼容所有种类气体成分检测。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：

图1为本发明一种汽车尾气成分含量在线检测仪的结构示意图。

图2为本发明一种汽车尾气成分含量在线检测仪的剖视结构示意图。

图3为本发明一种汽车尾气成分含量在线检测仪中气体流动过程示意图。

图4为本发明一种汽车尾气成分含量在线检测仪中光学检测装置的结构示意图。

图5为本发明一种汽车尾气成分含量在线检测仪中光学检测装置的光学检测原理图。

图6为本发明一种汽车尾气成分含量在线检测仪中光学检测装置的光敏板标定示意图。

图中1-框架、2-处理器、3-光学检测装置、4-引流架、5-导流架、6-引风机、7-电源、进风口-101、102-窄流道、103-出风口、104-流道口、105-截面口Ⅰ、106-缓腔、107-截面口Ⅱ、108-截面口Ⅲ、109-截面口Ⅳ、401-线形光源、402-限光线腰槽、403-透镜环、404-棱镜环、405-密封腔、406-光敏板。

具体实施方式

如图所示，一种汽车尾气成分含量在线检测仪，包括框架1、处理器2、光学检测装置3、引流架4、导流架5、引风机6和电源7，所述框架1的一端为进风口101，框架1的另一端为出风口103，框架1的内部设置有窄流道102，窄流道102的一端与进风口101连接，窄流道102的另一端与导流架5相邻并且窄流道102与导流架5之间设置有汽车尾气通过的间隙；所述导流架5通过引流架4与框架1固定连接；所述引风机6固定安装在框架1的出风口103一侧；

所述光学检测装置3包括线形光源401、限光线腰槽402、透镜环403、棱镜环404、密封腔405和光敏板406；所述线形光源401固定安装在引流架4的内部，线形光源401发射出的光线通过限光线腰槽402照射在透镜环403上；所述透镜环403的外表面镀有增透膜，透镜环403的光线出射面与棱镜环404的光线入射面对应布置，透镜环403的光线出射面与棱镜环404的光线入射面之间设置有汽车尾气通过的间隙，该间隙为2mm；所述棱镜环404的光线出射面与光敏板406对应布置；所述光敏板406与窄流道102的外部固定连接；所述密封体405分别与棱镜环404的光线出射面以及光敏板406固定连接，形成光线传输的密封腔405；

所述电源7分别与处理器2、线形光源401以及引风机6连接；所述处理器2与光敏板406连接。

所述透镜环403的横截面为圆环形结构，透镜环403的纵截面为长方形结构。

所述棱镜环404的横截面为圆环形结构，棱镜环404的纵截面为三角形结构，主要起到光线角度放大作用，棱镜的纵截面的单边尺寸大于2mm。

一、检测仪系统说明：

该检测仪能够在线检测汽车尾气中的成分，及其确定该成分在总气体排量中的份额。系统包含框架1、处理器2、光学检测装置3、引流架4、导流架5、引风机6和电源7等，如图1和图2所示。

二、汽车尾气流动过程描述：

如图3所示，汽车尾气进入所述的一种汽车尾气成分含量在线检测仪中，由进风口101进入，经过窄流道102进入流道口104，之后由导流架5进行变向，并提速，进而改善流体中不同成分的分布，由截面口Ⅰ 105进入缓腔106中，随后流体经过截面口Ⅱ 107进行加速，经过光学检测装置，流经截面口Ⅲ108，最后经过引风机6提速，由截面口Ⅳ 109排出检测仪。

三、速度描述：

气体流量Q恒定，由于气体流量Q＝气体流过截面面积A*截面处流体速度V，所以A_aV_a＝A_bV_b＝A_cV_c＝A_dV_d＝A_eV_e，其中A_a为进风口101处的气体流过截面面积，A_b为流道口104处的气体流过截面面积，A_c为截面口Ⅰ 105处的气体流过截面面积，A_d为截面口Ⅱ 107处的气体流过截面面积，A_e为截面口Ⅳ 109处的气体流过截面面积，V_a为进风口101处的截面处流体速度，V_b为流道口104处的截面处流体速度，V_c为截面口Ⅰ 105处的截面处流体速度，V_d为截面口Ⅱ 107处的截面处流体速度，V_e为截面口Ⅳ 109处的截面处流体速度。而且A_a＞A_b＞A_e＞A_c＞A_d，所以可以得到不同截面口位置的速度关系为V_a＜V_b＜V_e＜V_c＜V_d，引风机6将截面口Ⅳ 109位置的速度提高到最大。本发明中每个截面的面积与流体速度成反比，为了不使蒸汽冷凝，故在蒸汽被检测之前需要提速，也就是减少截面面积，当检测完成之后有必要降速，故又一次增大截面面积，为了防止汽车尾气堆积，最后进行了一次重新提速，为缩短做功距离，故采用了引风机6，增强对流的方式，提高流体速度。

四、检测过程描述：

检测过程在光学检测装置3内完成，如图4及图5所示，线形光源401经过限光线腰槽402，到达透镜环403，穿过待检测流体，进入棱镜环404中，之后入射到光敏板406中因为汽车尾气成分较多，每种成分的光线折射率不同，本发明通过给出折射角入射光线，进入透镜环403，如遇不同流体气体，必然光线发生折射，进入棱镜环404中，经过棱镜放大处理，进入光敏板406中，由于光敏板406事先标定好每种汽车尾气气体在光敏板406中位置，故经过处理器2进行光强度计算，即可获得每种成分在汽车尾气中气体成分及含量。

五、光敏板标定：

在光学检测装置3内，分别提供不同流体成分的单相流体，包括二氧化碳，水蒸气，碳，一氧化碳，一氧化氮，二氧化氮，二氧化硫等，这时由于光线为线形光源401，故每种气体成分在光敏板406上会呈现出线区域，如图6所示，这时可以在处理器2中做出标定，图6中In表征每种气体成分在光敏板406中的位置。

六、汽车尾气气体成分计算：

设定每种气体成分在光敏板406中收集到的光强分别为，In1，In2，...，Ini，...，InN，则第i个气体成分的含量为Ini/(In1+In2+...+InN)，同理可获得每种气体成分的含量。