专利名称：紫外激光机动车尾气检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于检测机动车尾气的检测装置。
背景技术：
大气是人类赖以生存的重要外界环境因素之一。机体与外界环境不断地进行气体交换，吸入生命所必要的氧，并将物质代谢中产生的二氧化碳气体排出体外，在通常情况下，每天每人平均吸入10-12m3的空气，在60-90m2的肺泡面积上进行气体交换与吸收，以维持人的正常生理活动。因此大气的正常化学组成是保证人体机能和健康的必要条件。大气正常组份是氮(78.06％)，氧(20.95％)，氩(0.93％)。这三种气体的总和占99.94％，其余气体不到千分之一。随着工业运输的发展，空气中的有害物质种类日益增多，在城市里机动车的激增给空气的污染带来了巨大的危害。机动车的尾气里含有大量的有害气体，如CO、CO2、NO、NO2、NOx、H2S、SO等等。特别是性能较差的机动车，排放的有害物质的浓度高得惊人。一辆性能差的小汽车排放的CO可达65g/m3，NO可达11g/m3以上。这些有害物质损害人的健康，危害植物生长，损害材料寿命，对城市的繁荣与发展带来了极大的危害。为解决这个问题，需要用机动车尾气检测仪对机动车尾气进行检测。
现有的机动车尾气检测仪国际上只有美国两家公司有产品，Aie instruments $measurements INC.and Rerodye公司生产的可调谐差分吸收道边机动车尾气综合测试仪，这种仪器价格昂贵，每台约180万元，它也只能用于道路空气污染物的监控，无法检测单台车排气污染物的浓度。而且这种仪器只能在无太阳条件下工作，有太阳时无法工作，它只能测出机动车过后尾气在光路上的平均值，不能测出确定单辆车的尾气污染物浓度，检测精度较低。因此该仪器只能用于道路空气监控，不能检测单台车排放超标数值。而国内到目前为止还无此类产品。
发明内容
本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种能测出单辆车的尾气污染物浓度且检测精度高的紫外激光机动车尾气检测仪。
本实用新型的技术解决方案一种紫外激光机动车尾气检测仪，其特征在于它由紫外激光源、发射扩束望远镜、接收缩孔望远镜、紫外滤光片、分光仪和微机系统组成，紫外激光源的光轴和发射扩束望远镜的光轴相一致，紫外激光源的光路输出对着发射扩束望远镜的光路输入，发射扩束望远镜和接收缩孔望远镜的光轴均对准被测机动车的尾气排放处，接收缩孔望远镜的光路输出穿过紫外滤光片对准分光仪的光路进口，分光仪的光路出口通过光电探测器接微机系统。
本实用新型采用Nd.YAG四倍频激光(265nm)照射机动车排出的尾气，尾气中每种污染物(NO，CO，CO2，CH等)分子散射光波长各不相同，探测波长就获得污染物种类，探测强度就获污染物浓度。其关键点是(1)测出几种波长；(2)测量相应波长的光强；(3)抑制同波长的瑞利散射干扰。本实用新型的测量精度高，可在阳光照射下正常工作，可以在1秒内测出单台机动车排气口30cm范围内尾气的污染物浓度，即时给出结果。本实用新型能综合检测汽车尾气中的污染物的浓度，把超标排放污染物的汽车检别出来加以整治，从而控制机动车尾气对环境的危害。我国人口众多，百万人口以上的大城市很多，这种方便、综合、实时检测汽车尾气的仪器具有较大的应用前景和市场占有率。
图1是本实用新型的原理结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的紫外激光机动车尾气检测仪，它由紫外激光源1、发射扩束望远镜2、接收缩孔望远镜3、紫外滤光片4、分光仪5和微机系统6组成，紫外激光源1的光轴和发射扩束望远镜2的光轴相一致，紫外激光源1的光路输出对着发射扩束望远镜2的光路输入，紫外激光源1最好与发射扩束望远镜2紧靠在一起，发射扩束望远镜2和接收缩孔望远镜3的光轴均对准被测机动车的尾气7排放处，最好发射扩束望远镜2和接收缩孔望远镜3的光轴和聚焦点均对准被测机动车尾气7排放处，接收缩孔望远镜3的光路输出穿过紫外滤光片4对准分光仪5的光路进口，分光仪5的光路出口通过光电探测器8接微机系统6。
本实用新型中，紫外激光源1可采用发出紫外光的任一种激光源，它的最佳方案是，紫外激光源1由掺钕钇铝石榴石激光棒、泵浦灯或半导体激光、腔片、调Q晶体和三倍频或四倍频晶体构成，其输出的紫外激光波长为265-355纳米，它正好是太阳光经大气吸收后的盲区，故不受太阳光干扰。
本实用新型的发射扩束望远镜2和接收缩孔望远镜3采用常规结构，其扩大倍数根据被测机动车的距离来定。
本实用新型中，接收缩孔望远镜3的光路输出也可通过反光板9变向输出至紫外滤光片4上，以保证整机的紧凑性。紫外滤光片4应尽量靠近分光仪5的光路进口处，它们最好同时位于接收缩孔望远镜3的输出光束的焦点上，以保证分光仪5的正常工作，防止杂散光进入分光仪5。
分光仪5可采用Roper Scientific Acton Research公司生产的X-Ray-真空单色/多色仪，也可由单个或多个滤光片构成的滤光盘组成，各滤光片的透射波长与尾气中各对应有害物的散射光波长相一致。分光仪5光路出口的光电探测器8可采用德国Lavision公司生产的特种增强超快CCD相机，Dynamight高动态范围、快速5ns 512×512象素，也可采用光电倍增管，它将输出的光信号变成电信号送至微机系统6。
微机系统6可采用型号为PC104的微机系统，它对在内部软件控制下对由光信号转变成的电信号进行数字处理，并与参照标准值进行对比，得到被测机动车的尾气7污染浓度，对超标排放的机动车发出警告信号。微机系统6可将处理结果贮存下来，也可通过显示器显示出来，或直接与监督控制中心联机，及时处理超标排放的机动车。
本实用新型工作时，可对动态或静态机动车进行检测，安放时，将发射扩束望远镜2和接收缩孔望远镜3的光轴均与机动车行驶公路相垂直，在它们的安放位置处同时设有启动光源10，启动光源10可采用发光二极管或其它光源，它与微机系统6相连，它的发射方向与发射扩束望远镜2的光轴方向相一致，当机动车头部行驶至本实用新型的安装处时，先将启动光源10挡住，微机系统6即刻控制紫外激光源1准备工作，一旦机动车尾部刚刚脱离启动光源10发射的光路时，微机系统6瞬间启动紫外激光源1发出紫外激光通过发射扩束望远镜2照射到机动车尾气7的实时排放区域，由于机动车尾气中的各种污染物的闪射光波长不同，它们在紫外激光束的作用下产生不同频率的散射光，被接收缩孔望远镜3同步接收，接收缩孔望远镜3将接收的光线送至紫外滤光片4，紫外滤光片4将与紫外激光源1发出的同频率的紫外光滤除，只让不同频率的光通过，再经分光仪5和微机系统6处理，就能及时、准确得到被测机动车的尾气7的排放情况。
权利要求1.一种紫外激光机动车尾气检测仪，其特征在于它由紫外激光源、发射扩束望远镜、接收缩孔望远镜、紫外滤光片、分光仪和微机系统组成，紫外激光源的光轴和发射扩束望远镜的光轴相一致，紫外激光源的光路输出对着发射扩束望远镜的光路输入，发射扩束望远镜和接收缩孔望远镜的光轴均对准被测机动车的尾气排放处，接收缩孔望远镜的光路输出穿过紫外滤光片对准分光仪的光路进口，分光仪的光路出口通过光电探测器接微机系统。
2.按权利要求1所述的紫外激光机动车尾气检测仪，其特征在于所述紫外激光源与发射扩束望远镜紧靠在一起。
3.按权利要求1所述的紫外激光机动车尾气检测仪，其特征在于所述发射扩束望远镜和接收缩孔望远镜的光轴和聚焦点均对准被测机动车尾气排放处。
4.按权利要求1所述的紫外激光机动车尾气检测仪，其特征在于所述紫外激光源采用发出紫外光的任一种激光源。
5.按权利要求4所述的紫外激光机动车尾气检测仪，其特征在于所述紫外激光源由掺钕钇铝石榴石激光棒、泵浦灯或半导体激光、腔片、调Q晶体和三倍频或四倍频晶体构成，其输出的紫外激光波长为265-355纳米。
6.按权利要求1所述的紫外激光机动车尾气检测仪，其特征在于所述接收缩孔望远镜的光路输出通过反光板变向输出至紫外滤光片上。
7.按权利要求6所述的紫外激光机动车尾气检测仪，其特征在于所述紫外滤光片应尽量靠近分光仪的光路进口处，它们同时位于接收缩孔望远镜的输出光束的焦点上。
8.按权利要求1所述的紫外激光机动车尾气检测仪，其特征在于所述分光仪由单个或多个滤光片构成的滤光盘组成，各滤光片的透射波长与尾气中各对应有害物的散射光波长相一致。
9.按权利要求1所述的紫外激光机动车尾气检测仪，其特征在于所述发射扩束望远镜和接收缩孔望远镜的光轴均与机动车行驶公路相垂直，在它们的安放位置处同时设有启动光源，启动光源与微机系统相连，它的发射方向与发射扩束望远镜的光轴方向相一致。
10.按权利要求1所述的紫外激光机动车尾气检测仪，其特征在于所述启动光源采用发光二极管。
专利摘要本实用新型涉及一种用于检测机动车尾气的检测装置，它由紫外激光源、发射扩束望远镜、接收缩孔望远镜、紫外滤光片、分光仪和微机系统组成，紫外激光源的光轴和发射扩束望远镜的光轴相一致，紫外激光源的光路输出对着发射扩束望远镜的光路输入，发射扩束望远镜和接收缩孔望远镜的光轴均对准被测机动车的尾气排放处，接收缩孔望远镜的光路输出穿过紫外滤光片对准分光仪的光路进口，分光仪的光路出口通过光电探测器接微机系统。本实用新型的测量精度高，可在阳光照射下正常工作，可以在1秒内测出单台机动车排气口30cm范围内尾气的污染物浓度，即时给出结果。本实用新型能综合检测汽车尾气中的污染物的浓度，把超标排放污染物的汽车检别出来加以整治，从而控制机动车尾气对环境的危害，具有较大的应用前景和市场占有率。
文档编号G01N21/33GK2622698SQ0321955
公开日2004年6月30日 申请日期2003年1月24日 优先权日2003年1月24日
发明者陈进, 那加 申请人:江苏省通信设备厂