一种便携式一体化机动车尾气分析仪的制作方法

1.本实用新型涉及气体检测分析领域，具体地说，涉及一种便携式一体化机动车尾气分析仪。


背景技术：

2.机动车等移动源污染已成为我国大气污染的重要来源，给予人类赖以生存的大气环境带来了严重的污染，必须采取有效的监测措施，对机动车和非道路移动机械尾气不透光度和各种污染物气体进行监测，为环境执法和决策提供直接依据。
3.当前市场对柴油车的不透光度检测主要使用不透光烟度计产品进行检测，对汽油车的尾气检测主要使用汽车尾气分析仪(或监测仪)进行五组份气体(hc、co、co2、o2、no)浓度检测，这两种设备主要适用于检测站，若想要测量机动车尾气的不透光度和五组份气体，则就同时需要不透光烟度计和汽车尾气分析仪两种设备才能实现，特别对于路检和非道路移动机械的检测，不便于携带和影响检测效率。
4.因此在生产制造用于柴油车尾气检测的设备时，倾向于将五组份气体浓度检测装置和不透光烟度检测装置集成在一起，例如经检索发现的公开号为cn202101983u的专利，其公开了一种柴油车尾气检测仪，在实施例中披露了通过尾气吸放管路将不透光度检测器和气体浓度检测装置依次连通，使得气体先经过不透光度检测器检测不透光度，再经过气体浓度检测装置检测污染气体no和so2，实现了两种检测方式的集成。但是该装置通过单一的尾气吸放管路将不透光度检测和气体浓度检测装置串联起来，如此气体通入管路中后，需要先进入不透光度检测装置，再进入气体浓度检测装置中，降低了检测效率，并且在后的气体浓度检测有可能受到在前的不透光度检测过程的影响，降低检测结果精度。


技术实现要素：

5.1、要解决的问题
6.针对现有技术中无法使得尾气进行不透光度和有害气体浓度的同时检测的问题，本实用新型提供一种便携式一体化机动车尾气分析仪，结合两种分析设备的特点进行整合，并用一套设备进行固定安装，实现了汽车尾气不透光度检测和有害气体浓度检测的同时进行，提升了检测效率。
7.2、技术方案
8.为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。
9.一种便携式一体化机动车尾气分析仪，包括样气输入管路，所述样气输入管路上具有烟度检测进气口和气体浓度检测进气口，还包括烟度检测单元、气体浓度检测单元和与各检测单元电连接的控制板，其中：
10.所述烟度检测单元与烟度检测进气口相连通；
11.所述气体浓度检测单元与气体浓度检测进气口相连通。
12.优选地，所述气体浓度检测单元包括与气体浓度检测进气口连通的电磁换向阀，
电磁换向阀一端口设为标气入口，另一端口连通有气体浓度检测机构；所述电磁换向阀和气体浓度检测机构均与控制板电连接。
13.优选地，所述气体浓度检测机构包括与电磁换向阀一端连通的红外光学传感器，红外光学传感器依次连接有o2电化学传感器和no电化学传感器；各传感器均与控制板电连接。
14.优选地，所述烟度检测单元包括与烟度检测进气口连通的测量室，测量室一端设有三棱镜，另一端设有烟度板；所述烟度板与控制板电连接。
15.优选地，所述三棱镜处设置有第一风扇，用于在三棱镜表面形成第一风帘；烟度板处设置有第二风扇，用于在烟度板表面形成第二风帘；所述第一风扇和第二风扇均与控制板电连接。
16.优选地，所述测量室侧壁设置有测量室壁温度传感器，测量室内还设有烟气温度传感器，测量室壁温度传感器和烟气温度传感器均与控制板电连接。
17.优选地，所述样气输入管路上设置有过滤机构，用于过滤气体中的粉尘并实现烟气降温。
18.优选地，所述过滤机构包括前置冷凝过滤器，还包括与前置冷凝过滤器连通的水过滤器；所述气体浓度检测进气口设置于的水过滤器的出气口处，烟度检测进气口设置于前置冷凝过滤器的一侧出气口处。
19.优选地，还包括与控制板连接的操作单元，用于操控分析仪的运行和关闭。
20.优选地，所述操作单元包括与控制板电连接的打印机和/或触摸屏。
21.3、有益效果
22.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
23.(1)本实用新型集成了烟度检测单元和气体浓度检测单元，可以对汽车尾气进行烟度和气体浓度的同时检测，减少了气体流转时间，提升了检测效率，并且两种检测互不干扰，提升了检测精准度。
24.(2)本实用新型采用模块化设计，各部件虽集成于同一设备壳套内，但是之间采用线路大多连通，任意模块损坏，可直接替换，易于维护，保养成本低。
附图说明
25.图1为本实用新型的气体浓度检测单元内部结构连接关系图；
26.图2为传统的烟度检测单元内部连接关系图；
27.图3为本实用新型的数据处理器内部连接结构框图；
28.图4为本实用新型的电源内部连接关系框图；
29.图5为本实用新型的线路连接关系图；
30.图6为本实用新型的烟度检测单元的结构图。
31.图中：
32.1、样气输入管路；
33.2、过滤机构；
34.21、前置冷凝过滤器；22、水过滤器；
35.3、烟度检测单元；
36.31、测量室；311、测量通道；312、进光口；313、反射光口；314、进气口；
37.32、角锥棱镜；33、光电转换板；34、第一风扇；35、第二风扇；
38.36、激光发射元件；37、激光接收元件；38、准直透镜；
39.4、气体浓度检测单元；
40.41、电磁换向阀；42、标气入口；43、气体浓度检测机构；
41.431、红外光学传感器；432、o2电化学传感器；433、no电化学传感器；
42.5、控制板；
43.6、打印机；
44.7、触摸屏；
45.8、烟度检测进气口；9、气体浓度检测进气口。
具体实施方式
46.为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于了解，下面结合实施例对本实用新型作进一步阐述。
47.如图5所示，一种便携式一体化机动车尾气分析仪，主要由进气系统、烟度检测单元3和气体浓度检测单元4组成，上述单元系统均由控制板5控制，并由同一供电系统供电，该供电系统还对控制板5供电。其中的烟度检测单元3主要是对尾气取样气体的烟度进行检测。而气体浓度检测单元4主要对尾气取样气体中的hc(碳氢化合物)、co(一氧化碳)、co2(二氧化碳)、o2(氧)、no(一氧化氮)进行检测。
48.其中进气系统主要包括样气输入管路1和样气输入管路1上设置的过滤机构。过滤机构2包括设置在样气输入管路1初始端的前置冷凝过滤器21，用于过滤尾气中的灰尘，并给烟气降温，防止进入分析光学平台的气体产生冷凝水；前置冷凝过滤器21连通有水过滤器22，水过滤器22分离待测样气中的油、水，并滤去粉尘；水过滤器22和冷凝过滤器21均与一号气泵连通，从而将水分排出。其中气体浓度检测进气口9设置于的水过滤器22的出气口处，烟度检测进气口8设置于前置冷凝过滤器21的一侧出气口处。以此实现通过样气输入管路1吸入尾气，再将尾气同时导入烟度检测单元3和气体浓度检测单元4，从而同时检测尾气的烟度及组分气体浓度，大大提升了检测效率。
49.如图1和图5所示，气体浓度检测单元4主要是用于检测五组份气体，其包括与气体浓度检测进气口9连通的电磁换向阀41，用于实现对零气和取样气体之间的切换，其中电磁换向阀41可以是三通电磁阀。电磁换向阀41一端设为标气入口42，用以调整气体浓度检测机构43的零位值，标气入口42之后设置有零气过滤器，用于除去空气中的粉尘；电磁换向阀41另一端连通气体浓度检测机构43，气体浓度检测机构43包括与电磁换向阀41一端连通的红外光学传感器431，红外光学传感器431依次连接有o2电化学传感器432和no电化学传感器433；此外在电磁换向阀41后设置二号气泵，并设置校准气接口。其中红外光学传感器431用于实时测量co、co2和hc的浓度，no电化学传感器433用于测量no的浓度，o2电化学传感器432用于测量o2的浓度，其中红外光学传感器431采用不分光红外吸收法原理，红外光源发出的红外辐射经过一定浓度待测气体吸收之后，与气体浓度成正比的光谱强度会发生变化，因此得到光谱光强的变化量就可以反演出待测气体的浓度。红外光学传感器431的进气端还连接有校准气接口。控制板5通过电磁换向阀41控制气泵24与标气(标准气体)切换通
入。
50.烟度检测主要根据朗伯-比尔定律，利用尾气对光吸收的原理来测量尾气的烟度值，包括：光吸收系数k值和光吸收比n值。其中光通道长度由jjg 976－2010《透射式烟度计检定规程》进行规定，标准长度为0.430m。传统的烟度检测设备如图2所示，通常是在检测通道一端设置激光发射器，在检测通道另一端设置激光接收器，如此便限制了检测通道的长度，0.430m的标准长度仍然不便于整个设备的随身携带，为此，本实用新型进行进一步改进如下：
51.如图5和图6所示，烟度检测单元3的主体部分为与烟度检测进气口8连通的测量室31，以上述装置为基础，将前置冷凝过滤器21分出另一排气口，通向为空腔结构的测量室31。测量室31开设有供气体流通和激光往返的测量通道311，测量通道311具有进光口312和反射光口313，测量室31侧壁开设有与测量通道连通的进气口314，测量室31设有进光口312的一端设置有光电转换板33，光电转换板33为现有技术中的烟度板，设备内包含的附件参见现有技术说明，此处不赘述；光电转换板33上设置激光发射元件36和激光接收元件37，光电转化板33用来为激光发射元件36和激光接收元件37传递或转换电信号；在光电转换板33和测量室31端部之间设置准直透镜38，将激光发射元件36发射的激光折射为穿过测量通道311的平行光束；测量室31设有反射光口313的一端设置有反射元件，用于将激光发射元件36发射的激光反射回激光接收元件37，反射元件可以是角锥棱镜32，具体可以是三棱镜；激光发射元件36和激光接收元件37均电连接控制板5。
52.对上述方案进行进一步改进，在角锥棱镜32与测量室31之间设置第一风扇34，从而利用其鼓风形成的风帘形成第一风帘；在光电转换板33与测量室31之间设置第二风扇35，从而形成第二风帘；第一风扇34和第二风扇35均由控制板5控制连接。风帘的形成避免附近的透镜沾染上烟炱微粒，影响测量结果。光电转换板33与控制板5中的烟度采样电路相连。测量室31设置有温度传感器，主要是侧壁上设置的与控制板33相连的测量室壁温度传感器，用于监测测量室温度，以及测量室31内设置的与控制板33相连的烟气温度传感器，用于测量烟气温度；测量室31上还设置有与控制板33电连接的加热器，用于加热测量室31，使其温度保持在70℃以上，防止尾气中的水蒸气冷凝成雾，影响测量结果。
53.上述方案利用激光的反射原理，在满足国家标准的前提下，缩短了测量室和测量通道的长度，减小了装置体积，利于装置的集成和随身携带。
54.如图3和图5所示，控制板5包括数据处理板，及与数据处理板连接的电磁阀组。该电磁阀组用于控制气泵24的启停。数据处理板上还连接有触摸屏7，用于实现人员对数据处理板的控制。数据处理板上还连接有打印机6，用于将数据处理器生成的分析报告打印。数据处理板上还连接有4g或5g通讯模块，用于将分析动态传输至远程配套设备。数据处理板上还连接有转速传感器，用于安装在被测汽车上，实时监测汽车发动机运转速度。数据处理板上还连接有油温采样电路，利用其所连接的油温度传感器监测汽车实时油温。数据处理板上还连接有环境温湿度采样电路，利用其所连接的温度传感器、湿度传感器监测环境温度。
55.如图4所示，电源系统包括ac/dc充电器，该充电器与12v锂电池连接，并由12v锂电池与数据处理板上的电压采样及电源电路串口连接，实现供电控制。
56.本实用新型的工作原理为：烟度检测单元3中，取样探头通过取样管与测量室31连
接，接收前置冷凝过滤器21排出的尾气，然后将尾气导入测量室31。光电转换板33发射光源穿过测量室31，光源经过角锥棱镜32折射后平行反射到光电转换板33的光电接收电路板上，该接收结果转变为模拟数据信号传递到烟度采样电路中进行处理，处理结果通过数据处理器控制的打印机6打印，同时由触摸屏7显示。
57.气体浓度检测单元4中，尾气取样气体经过前置冷凝过滤器21，前置冷凝过滤器21过滤尾气中的灰尘，并给烟气降温，防止进入分析光学平台的气体产生冷凝水。然后水过滤器22分离待测样气中的油、水，并滤去粉尘。气泵24用于将前置冷凝过滤器21和水过滤器22中的水分排出。气过滤器23用于过滤空气中的粉尘。电磁换向阀41用于实现对零气和取样气体之间的切换。红外光学传感器431实时测量co、co2和hc的浓度，no电化学传感器433测量no的浓度，o2电化学传感器432测量o2的浓度。最终的检测结果通过数据处理器控制的打印机6打印，同时由触摸屏7显示。
58.在本专利中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
59.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的普通技术人员应当了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都应落入要求保护的本实用新型内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。