机动车尾气遥测技术和应用研究

机动车尾气已经成为很多大中城市的主要气体污染源之一,利用基于光谱学的遥测技术可以在不影响车辆正常行驶的条件下快速检测出尾气超标车辆.自行研制的尾气遥测系统结合了可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)和差分吸收光谱(DOAS)技术,实现了对尾气中CO、CO2、HC、NO和烟尘等污染物的实时测量,并同时识别牌照和采集车辆行驶信息.     

基于光纤激光器的机动车尾气CO排放浓度检测方法

传统方法检测CO浓度时,对CO分子激发态限值的判断不够精确,导致浓度检测存在一定误差。为此,提出基于光纤激光器的机动车尾气CO排放浓度检测方法。入射具有一定波长的光束,使CO分子对光子进行选择性吸收,得到CO红外吸收光谱,选取一条具有CO光谱特征的谱线,利用光纤激光器进行光谱检测,计算CO谱线特征参数,划分红外光谱,计算红外光谱产生热能,并将热能转换为声波,检测声波信号,通过声传播波动方程计算CO浓度。此次提出方法与三种传统方法进行对比实验,利用可调谐光纤激光器,获取CO吸收峰位置,分别对该位置的CO浓度进行检测,结果表明,当配制浓度和实验温度不同时,此次方法检测误差都要小于传统方法,提高了CO排放浓度检测灵敏度。     

机动车尾气碳氧化物检测中的非线性修正方法

机动车运行工况复杂多变,排放的尾气成分浓度范围跨度大。利用常规光学方法检测尾气中污染成分的浓度时,由于受限于光学气池的结构固定和系统对光电微弱信号的检测极限,因此待测气体的量程和精度范围都受到很大限制。基于朗博比尔定律,在待测气体浓度变量上增加指数因子修正,可以在不降低测量精度的同时,实现尾气CO、 CO₂大量程检测。用标准气体对便携式机动车尾气检测装置进行标定实验,结果表明,传统的线性修正方法得到的CO拟合度为0.988, CO₂拟合度为0.998;而增加了非线性修正因子后得到的CO拟合度为0.999, CO₂拟合度为0.999。进一步外场对比实验表明,修正后的仪器测量结果与同类先进仪器的一致性较好,柴油车实验拟合度为0.93,汽油车拟合度为0.95,验证了非线性修正方法的必要性和实用性。     

基于量子级联激光的机动车尾气遥测系统设计

量子级联激光凭借其高灵敏度,高输出功率,窄线宽等特点应用于各类气体的遥感检测。本文采用波长调制光谱(WMS)技术设计了一种基于量子级联激光器的机动车尾气遥测系统。激光器的调制驱动信号由低频锯齿波和高频正弦波叠加而成,可有效抑制背景噪声,极大提高了检测灵敏度。系统以波长为6328nm的连续激光作为信标光,精确调节合束镜和反射镜之间的角度,保证信标光束与四台量子级联激光器发出的中红外激光光束同轴,实现光源可视化对瞄。光源穿过开放光路中尾气后的光强信号被红外探测器所采集并转换为电信号,经I/V放大后,通过锁相放大器将与被测气体浓度成正比关系的二次谐波分量提取出来,实现对一氧化氮、碳氢化合物、一氧化碳及二氧化碳四种尾气组分同时检测并避免相互干扰。经测试,系统探测信号与气体浓度表现出极强的相关性,系统动态测试的相对误差绝对值小于5,检测光程可达16m,至少满足三车道同时检测。     

基于Fast ICA及神经网络的机动车尾气NO和NO2定量分析研究

机动车尾气对环境的危害日益加重,机动车尾气排放浓度的检测对大气污染治理具有重要意义。设计了基于非分散紫外的机动车尾气NO、NO2浓度检测系统,搭建了实验装置,获得NO、NO2混合气体的吸收光强后,利用快速不动点(Fast ICA)算法和人工神经网络模式识别算法对机动车尾气排放NO、NO2组分进行定量分析。实验结果表明,利用所设计的算法对600 ppm以内的NO气体和200 ppm以内的NO2气体浓度进行测量,其相对误差最大为1.54%,最小为0.25%。     

城市街道峡谷机动车尾气浓度的计算方法研究

机动车尾气是当前城市污染的主要元凶之一。通过摄像机抓拍和图像识别方法得到街道的车流量信息,结合国家环境保护部发布的车辆排放因子信息,计算得到街道的排放源强,接着运用湍流模型和多孔介质理论,结合计算机数值模拟的方法得到街道峡谷内的流场和污染物浓度分布,可以为城市道路设计和尾气污染治理提供科学合理的依据。     

机动车尾气遥感监测数据中心平台的设计与开发

随着我国城市化建设的发展和机动车使用数量的提高,机动车尾气逐渐成为城市清洁空气的主要杀手。为有效改善城市空气污染状况,需对机动车尾气排放进行有效的控制和严格的检测。随着遥测技术的产生,在获得遥测尾气数据后,必须对检测数据进行有效安全的存储、管理及分析。针对机动车尾气遥感监测数据的存储、显示及分析处理的需求,建立了机动车尾气数据中心平台,实现对机动车尾气海量数据的存储管理以及Web监控查询平台的设计。     

基于量子级联激光的机动车尾气遥测系统设计北大核心CSCD

量子级联激光凭借其高灵敏度,高输出功率,窄线宽等特点应用于各类气体的遥感检测。本文采用波长调制光谱(WMS)技术设计了一种基于量子级联激光器的机动车尾气遥测系统。激光器的调制驱动信号由低频锯齿波和高频正弦波叠加而成,可有效抑制背景噪声,极大提高了检测灵敏度。系统以波长为632.8 nm的连续激光作为信标光,精确调节合束镜和反射镜之间的角度,保证信标光束与四台量子级联激光器发出的中红外激光光束同轴,实现光源可视化对瞄。光源穿过开放光路中尾气后的光强信号被红外探测器所采集并转换为电信号,经I/V放大后,通过锁相放大器将与被测气体浓度成正比关系的二次谐波分量提取出来,实现对一氧化氮、碳氢化合物、一氧化碳及二氧化碳四种尾气组分同时检测并避免相互干扰。经测试,系统探测信号与气体浓度表现出极强的相关性,系统动态测试的相对误差绝对值小于5%,检测光程可达16 m,至少满足三车道同时检测。     

机动车尾气NDIR传感器性能仿真分析

机动车尾气检测在防治机动车尾气污染中起到十分重要的作用,非分散红外法(NDIR)气体传感器作为测量尾气CO、CO2的核心部件,其性能指标必须满足国家相关标准的要求.为了在设计的初始阶段实现对设计方案的优化和性能评估,本文提出了一种NDIR气体传感器的性能仿真分析方法,通过计算和分析NDIR气体传感器的响应函数来估算传感器可以达到的测量精度.将该方法应用于机动车尾气NDIR气体传感器的设计中,证明该方法具有一定应用价值.     

浅析在用机动车尾气排放检测方法

近年来,随着经济社会的快速发展和城镇化进程的推进,我国机动车保有量的不断攀升导致其所排放污染物总量不断增加,已成为破坏我国大中城市空气质量的主要因素之一。因此,加大力度治理机动车尾气污染已是势在必行,改变观念、重视源头机动车检测和源头监督管理更是治标治本的根本方针。本文主要介绍我国在用汽油车和柴油车尾气排放的几种常用检测方法,并分析其特点与利弊。     

新能源汽车整车辐射发射检测方法及骚扰定位

介绍了新能源汽车辐射发射产生机理,以新能源汽车整车辐射发射的实际检测过程为基础,指出了电磁兼容检测标准的选择依据和试验中可能遇到的一些问题,同时对试验结果进行了分析。     

基于短波红外波段吸收的CO2垂直柱浓度地基遥测反演方法研究

温室气体引起的全球变暖、气候变化等问题已成为国际关注的热点,其中CO2是重要的温室气体之一,CO2的监测与控制已经成为各国关注的重点。结合CO2在1.6 μm处的光谱吸收结构,利用加权函数修正的差分吸收光谱技术（weighted function modified difference absorption spectroscopy, WFM-DOAS）研究大气中CO2垂直柱浓度的反演方法。利用大气辐射传输模型仿真研究了不同参数对加权函数（weighted function, WF）计算灵敏度的影响,分别对观测高度、太阳天顶角、太阳方位角、地表反照率、光谱分辨率等参数对CO2 WF系数的影响进行了详细的计算分析。并以一整天测量的太阳光为例,对仪器的性能、CO2的垂直柱浓度及干扰气体CH4及H2O的垂直柱浓度进行了分析,初步分析得到的反演误差优于1%。     

基于金属/介质/金属光栅的窄带红外发射/吸收结构设计

设计了一种用于窄带红外发射光源和窄带探测器的金属/介质/金属光栅的红外发射/吸收结构.采用有限差分时域(FDTD)方法,模拟了一维Ag/Si3N4/Ag光栅的反射谱.模拟结果表明,此结构对于TE模和TM模都支持很窄的中红外发射/吸收锋,在很宽的角度范围内发射/吸收中心波长处的发射率可以达到98%以上.此结构的独特发射/...     

基于热释电型红外气体探测器的原始信号探究

作为采用非色散分光红外吸收光谱(Non-dispersed Infrared, NDIR)原理的红外光谱气体分析仪的一个核心器件,热释电型红外气体探测器输出信号的特征与后级信号处理息息相关。基于PYS3228TC_G1G20热释电红外气体探测器在不同调制频率下对激励源和输出的原始信号的同步跟踪,深入分析了激励源与探测器输出信号之间的关系。通过这些实验,总结并得出了热释电型红外探测器的初始信号特征,为热释电型红外气体分析仪的信号处理提供了重要的理论参考。     

可调谐激光吸收光谱技术监测燃烧中CO检测方法比较

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是利用二极管激光器的波长调谐特性,获得被选定的待测气体特征吸收谱线的吸收光谱,从而对待测气体进行定性或定量分析.TDLAS技术与开放式的多次反射池相结合,分别利用二次谐波探测方法和自平衡加波长调制的新型检测方法,测量了酒精喷灯火焰的CO浓度.测量结果表明,自平衡加波长调制的新型检测方法与二次谐波检测方法相比,不仅使检测限提高了16.3倍,还有效地消除了激光器、火焰的光强波动影响,可以应用在燃烧控制及喷焰气体CO浓度测量等多个领域.     

光谱线宽对可调谐激光调制吸收光谱技术测量CO2浓度的影响

在利用可调谐激光调制吸收光谱技术进行测量时,气体参量改变将导致线宽变化,从而影响二次谐波信号峰值的大小.针对于Lorentz线型,给出了线宽变化对二次谐波峰值影响的理论分析及利用二次谐波信号峰谷比值进行修正的方法.在10 cm的吸收池内利用1578.22 nm处的吸收谱线对CO2进行了测晕,在不同调制幅度下验证了不同工况中线宽对二次谐波信号的影响.结果表明,利用二次谐波峰谷比值确定调制系数进行修正可有效地减小由于工况改变时线宽变化对测量带来的影响,当压力由1.0×105Pa变化至1.5×105Pa时,修正前后的测量相对误差分别为34.3%与1.8%;当气体体积分数在20%～100%变化时,修正前后的平均误差分别为12.8%与1.8%.     

高架火炬排放光学遥测技术的研究进展

在石化工业中,高架火炬是一种用于燃烧上游生产过程中产生的废气的重要装置。然而火炬运行时通常存在不完全燃烧现象,主要表现为以下两种形式：（1）由于热值低引起的未燃烧的可挥发性有机物(Volatile Organic Compounds, VOC)排放;（2）由于空气不足引起的黑烟排放。近年来,火炬工业领域开始尝试用光学方法对其燃烧状态进行遥测。介绍了高架火炬排放中采用的几种光学监测技术,包括被动式傅里叶变换红外(Passive Fourier Transform Infrared, PFTIR)光谱技术、中红外超光谱相机监测技术、自然光消光法(Line-Of-Sight Attenuation using Sky-light, Sky-LOSA)和双波长红外传感器监测技术,并从基本原理、应用和进展等方面对其进行了阐述。最后对光学遥测在高架火炬领域的技术发展和应用前景进行了分析。     

一种MFSK车载雷达距离速度测量方法

针对传统的线性频率调制(LFM)波和频移键控(FSK)波体制的车载雷达系统存在的一些问题,提出了一种LFM和FSK结合的多频移键控(MFSK)波形雷达测量方法。首先,理论推导出了MFSK体制的测量原理,采用了全相位FFT(apFFT)算法来提高相位估计精度;然后,结合该算法设计出了系统信号处理方法,并对系统的性能进行对比分析。仿真结果表明:文中所设计的MFSK车载雷达系统在多目标情况下具有很高的测量分辨率、可以实现无模糊测量、有效避免虚假目标出现等优点,满足车载雷达测量系统对各项性能的要求。     

镁/聚四氟乙烯红外诱饵剂的红外辐射性能研究

文中介绍了聚四氟乙烯／镁红外诱饵剂的配比对燃烧速度、辐射强度和质量辐射能量的影响。经过试验发现：当镁与聚四氟乙烯的配比为50:50时,中、远红外的辐射强度最大;随着镁含量的增加,燃烧速度迅速增加。通过分析确定了导温系数是影响燃烧速度的主要因素,而碳是影响红外辐射强度的主要物质。     

高压变电站室内SF6浓度的红外激光吸收检测方法研究

为了实现高压变电站室内SF6气体浓度的精确实时检测,对红外激光吸收方法用于SF6检测进行了研究和分析.根据SF6气体在红外波段(10.55 μm)的强吸收特性,研究了在该波段下SF6吸收特性和其浓度之间的关系,并得出了二者之间的关系曲线.该方法为高压变电站室内SF6气体的定量检测提供了理论基础.