本发明涉及便携式尾气排放测试技术，具体涉及一种便携式农业机械柴油机实时尾气排放测试系统。
背景技术：
柴油机具有载重量大、比油耗低、热效率高等优势得以不断推广。以柴油机为动力的农业机械在我国保有量巨大，随着农业机械化的不断推进，全国农业机械总动力达到9.72亿千瓦，柴油机动力占比已经达到77.35％。而柴油机氮氧化物(nox)与颗粒物(pm)排放量较高，氮氧化物可导致肺部病变，并且是形成光化学烟雾和酸雨的主要原因，颗粒物可长期悬浮在大气中而不沉降，会深入人肺深部造成损伤。
农业机械柴油机尾气中各种污染物的含量对体现其工作性能、对大气环境的影响意义重大，因此需要对农业机械柴油机尾气中的气态污染物和颗粒污染物的含量进行检测，并估算总量，从而研究有效降低这些尾气污染物排放的方法，改进农业机械柴油机的工作性能，减小农业机械柴油机尾气排放对大气环境的影响。
目前便携式尾气排放测试系统的仪器主要是非分散型红外线气体分析仪与颗粒物分析仪，它们的缺点是只能对尾气中所含有的co、hc等五组分气体以及颗粒物进行浓度测定，而不能对这些污染物的总含量进行测定。现有便携式尾气排放测试系统精密昂贵，操作复杂，维护成本高，以及难以适应室外农田中恶劣的工作环境。长期日晒、剧烈振动、泥水泼溅等因素都会对现有测试系统中安装在排气管附近的尾气流量计部分产生不可逆的损伤，轻则采集数据不够精确，重则整个系统罢工，因此不能将普通便携式尾气排放测试系统直接应用到农业机械柴油机的排放测试中。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对现有便携式尾气排放测试系统所存在的上述缺陷，提供一种能够对尾气中五组分co、hc、o2、no、no2气体的体积浓度以及颗粒物pm的质量浓度进行测量的便携式农业机械柴油机实时尾气排放测试系统，同时该测试系统还可以测定气体排放物与颗粒排放物在整个测试过程中的总含量，此外，测试系统中安装在排气管上的尾气流量计还能在长期日晒、剧烈振动和泥水泼溅等恶劣工作环境中，正常测量排气流量，且能保持目标采样精度。整套测试系统造价低，集成度高，操作简单，使用效率高，维护成本低。
为解决上述技术问题，本发明提供一种便携式农业机械柴油机实时尾气排放测试系统，包括尾气流量计、五组分尾气分析仪、颗粒物传感器和数据记录模块；
尾气流量计：主要指根据文丘里原理自行设计的流量计，还包括相应的流量积算仪；排气从农业机械柴油机排气管进入尾气流量计，压力变送器、差压变送器以及温度变送器输出电流/电压信号到流量积算仪中，流量积算仪能够根据这三种信号以及事先设定好的公式参数自动积算出尾气排放的瞬时流量与累积流量，并将结果输送到数据记录模块；
五组分尾气分析仪：主要指用于检测农业机械柴油机排气中五组分co、hc、o2、no、no2气体的体积浓度的仪器，还包括取样管、过滤器等配件。五组分尾气分析仪测量的实时气体组分浓度能够自动存储到数据记录模块；
颗粒物传感器：主要指用于检测农业机械柴油机排气中颗粒物pm质量浓度的仪器，还包括取样管、加热套、空气泵等配件；颗粒物传感器测量的实时颗粒物质量浓度能够通过电压信号输入到数据记录模块；
数据记录模块：主要指记录尾气流量计测得的排气瞬时流量与累积流量，五组分尾气分析仪所测气体体积浓度，颗粒物传感器所测颗粒物pm质量浓度，显示并存储的装置。
计算机：用于读取数据记录模块存储的各项测试数据并进行处理分析，并自动计算各种目标结果。
本发明的有益效果是：
(1)本发明设计的尾气流量计，结构简单且造价低廉，能够适应复杂的工作环境，剧烈振动和泥水泼溅等外界因素对流量计的测量精度几乎无影响，相比现有的精密尾气流量计，具有更好的适应性。
(2)本发明设计的尾气流量计所匹配的流量积算仪能够根据事先设定的公式及相关参数，结合流量计采集的信号，自动积算得到瞬时流量和累计流量大小，自动化程度高。
(3)本发明的便携式农业机械柴油机实时尾气排放测试系统，操作简便，集成度高，维护成本低，对工作环境适应性强，可轻松安装到各种类型农业机械上，在农业机械室外现场作业时，进行农业机械柴油机尾气排放的实时检测。
(4)本发明以可真实记录农业机械柴油机实际作业时的排放，能够真实地反映农业机械柴油机排放污染物对大气环境的污染现状，从而研究有效降低这些尾气污染物排放的方法，改进农业机械柴油机的工作性能，减小农业机械柴油机尾气排放对大气环境的影响。
附图说明
图1为本发明便携式农业机械柴油机实时尾气排放测试系统结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的一种便携式农业机械柴油机实时尾气排放测试系统，包括有尾气流量计、五组分尾气分析仪、颗粒物传感器和数据记录模块。
待测目标农业机械的功率覆盖范围从10kw到100kw，根据计算公式
与尾气流量计匹配的流量积算仪能够根据标准节流装置上的差压变送器、上游导管上的温度变送器以及下游导管上的压力变送器分别输入的差压信号(δp)、温度补偿信号(t)、压力补偿信号(p)，自动积算出排气的瞬时流量与累积流量。
瞬时流量qn的计算公式：
其中质量流量
补偿系数k＝0.1264×α×ε×d2；
瞬时流量对时间积分即可计算出累计流量。
本发明测试系统工作时，农业机械柴油机排放的尾气经由耐高温软管引入尾气流量计中，内置的差压、温度和压力变送器将三路信号输入流量积算仪，流量积算仪根据采集到的信号以及事先设定好的参数进行自动积算，并将瞬时流量与累积流量的结果以标准电压信号(0-5v)输入到数据记录模块。由于尾气流量计采用文丘里原理设计，可以保证经过尾气流量计的尾气在后续的五组分气体含量测量与颗粒物含量测量时，压力和温度不变。
五组分尾气分析仪通过安装在尾气流量计后端的第一取样通孔将部分尾气吸入仪器内，对co、hc、o2、no、no2五组分气体的体积浓度进行连续测定，并且通过通讯协议将分析结果实时送入数据记录模块。
颗粒物传感器通过安装在尾气流量计后端的第二取样通孔将部分尾气吸入仪器内，对颗粒物pm的质量浓度，微粒个数进行连续测定，并将分析结果通过标准电压信号(0-5v)输入到数据记录模块。
数据记录模块可以将上述输入信号采集并进行信号调理后，显示在屏幕上以供测试人员观察，并且将各项测试值存储到存储器中。
数据记录模块通过通讯协议与计算机连接，计算机读取数据记录模块存储器中的测试结果，将测定的尾气瞬时流量与co、hc、o2、no、no2五组分气体体积浓度和颗粒物pm质量浓度进行乘法运算得到各污染物瞬时排放因子，对污染物瞬时排放因子进行积分运算，即可得到各污染物的总排放量结果，并导入到excel表格中。因此可以方便地查看整个测试过程中尾气流量的瞬时值与累积值，co、hc、o2、no、no2五组分气体的瞬时排放因子与总排放量，颗粒物pm的瞬时排放因子与总排放量，供后续分析研究。
除此之外，数据记录模块还可接入其他传感器，可对表征农业机械柴油机的工作状态的其他参数进行记录，作为本发明的拓展延伸。
本发明的便携式农业机械柴油机实时尾气排放测试系统，操作简便，集成度高，维护成本低，对工作环境适应性强，可方便的安装到各种类型农业机械上，在农业机械室外现场作业时，进行农业机械柴油机排放的实时检测。
以上所述测试系统，可以真实记录农业机械柴油机实际作业时的排放，能够真实地反映农业机械柴油机排放污染物对大气环境的污染现状，从而研究有效降低这些尾气污染物排放的方法，改进农业机械柴油机的工作性能，减小农业机械柴油机尾气排放对大气环境的影响。
以上仅为本发明的一个示例性描述，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则上进行的改进，替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。