三組分汽車尾氣濃度傳感器的研制.pdf

1、如今,隨著機(jī)動(dòng)車保有量的快速增長(zhǎng),給人們的生活帶來便利的同時(shí),也給我們的生存環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。機(jī)動(dòng)車排放的尾氣已成為大氣污染的主要來源,已成為影響城市大氣環(huán)境質(zhì)量的最主要因素之一。對(duì)于機(jī)動(dòng)車排放的污染控制,最好的辦法就是對(duì)尾氣排放進(jìn)行檢測(cè)和控制,限制排放不達(dá)標(biāo)的車輛。為此,我國(guó)從1981年就著手制定機(jī)動(dòng)車排放相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。此后隨著一次比一次更加嚴(yán)格的新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的頒布,對(duì)尾氣排放限值的控制指標(biāo)正逐步與國(guó)際先進(jìn)指標(biāo)接近。因此,對(duì)現(xiàn)有尾氣檢測(cè)

2、儀器的精度和性能也提出了更高要求。本文研制的汽車尾氣濃度傳感器就是專門適用于測(cè)量汽車尾氣排放中污染物氣體的濃度。這將在一定程度上提高我國(guó)機(jī)動(dòng)車尾氣的分析檢測(cè)技術(shù),改善大氣環(huán)境、改善人民居住環(huán)境,特別是對(duì)于促進(jìn)高污染高排放車輛淘汰更新、保護(hù)日益緊張的石油資源、節(jié)能減排起到積極作用。
　　本文設(shè)計(jì)了一種基于不分光紅外(NDIR)法原理分析機(jī)動(dòng)車排放尾氣濃度信息的尾氣傳感器,可以同時(shí)快速測(cè)量尾氣中CO、CO2、HC化合物3組成分氣體的濃

3、度。
　　本文在分析了機(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)的發(fā)展現(xiàn)狀和不分光紅外檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上,確定了完整的系統(tǒng)檢測(cè)方案,通過選擇合適的紅外光源、窗口片、紅外探測(cè)器、氣室等作為光路、氣路系統(tǒng)的部件,設(shè)計(jì)了新型檢測(cè)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。根據(jù)紅外光源的特性設(shè)計(jì)了光源恒壓驅(qū)動(dòng)電路,針對(duì)紅外探測(cè)器的輸出特性設(shè)計(jì)了微弱信號(hào)放大濾波電路。并設(shè)計(jì)了后續(xù)的A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路及其外圍電路,編寫下位機(jī)程序完成系統(tǒng)的控制過程,編寫上位機(jī)程序方便數(shù)據(jù)的分析處理,繼而完

4、成整套尾氣濃度傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　本文設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)對(duì)傳感器系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行標(biāo)定,通過對(duì)不同濃度范圍的各組分的標(biāo)準(zhǔn)氣體的實(shí)驗(yàn)測(cè)量,擬合得到探測(cè)器輸出電壓和相應(yīng)氣體濃度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和處理,擬合出了CO、CO2、HC三組分之間的相互干擾關(guān)系曲線,并對(duì)其進(jìn)行修正,提高了傳感器系統(tǒng)的精度。系統(tǒng)測(cè)量相對(duì)誤差在±5％之內(nèi),重復(fù)性和穩(wěn)定度均在±1%之內(nèi),響應(yīng)時(shí)間在3秒之內(nèi)。最后對(duì)影響系統(tǒng)因素進(jìn)行了詳細(xì)分析,并給出了影響系統(tǒng)的誤