镀膜气室2，镀膜气室2上部左端设有进气口 3，上部右端设有出气口 4，气室左侧为红外光源1，镀膜气室2右端内侧设有气室长度调节信号模块。气室长度调节信号模块采用超声波测距传感器24，该传感器采用超声波回波测距原理，运用精确的时差测量技术，检测传感器与前方物体之间的距离，本装置采用检测距离为5-20cm、输出电压信号的超声波测距传感器(型号LM-200-010-DAC)。该传感器所测得距离即为气室长度，输出一个与所测气室长度对应电压信号。红外光源I带有反射杯，红外光经反射杯聚集进入气室，气室右侧为四元红外探测器9。红外光源I为EMIRS200型号的电调制红外光源，发出波长范围为2 μ m-16 μ m的红外光，并带有反射杯，无需使用镀膜反射镜。四元红外探测器为LMM-244型号的热释电四元红外探测器。且带反射杯的红外光源1、四元红外探测器9以及镀膜气室2共轴。四元红外探测器9的四个通道前端安置3个测量滤光片5~7和一个参比滤光片8。红外光分别经3个测量滤光片和一个参比滤光片，进入四元红外探测器9的四个通道。机动车尾气从进气口 3进入，从出气口4排出，气室左端的红外光源I发出红外光，穿过镀膜气室2内的三组分气体，根据红外光谱理论，不同类型的气体分子偶极矩不同，使得一种气体分子对特定波长的红外光有吸收作用，CO气体分子对波长为4.66 μ m的红外光有吸收作用，CO2气体分子对波长为4.26 μ m的红外光有吸收作用，碳氢化合物气体对波长为3.40 μπι的红外光有吸收作用，吸收量满足朗伯-比尔吸收定律，红外光穿过气室内的气体后，到达四元红外探测器9的接收端，分别经中心波长为4.66ym±40nm半带宽为180nm±20nm的CO测量滤光片5、中心波长为4.26 ym±20nm半带宽为180nm±20nm的C02测量滤光片6、中心波长为3.40 ym±30nm半带宽为120nm±20nm的碳氢化合物测量滤光片7以及中心波长为3.95 μ m±30nm半带宽为90nm±20nm的参比滤光片8进入四元红外探测器9对应的四个通道，四元红外探测器9输出3个测量电信号和一个参比电信号四元红外探测器9输出3个测量电信号和一个参比电信号，四个电信号输出至信号调理模块。镀膜气室2的后端设有气室长度调节旋钮10，调节旋钮可改变气室长度。
[0021]如图3所示，镀膜气室2包括中空的左侧腔体25、右侧腔体26和旋转体23。右侧腔体25套于左侧腔体25右端，并通过旋转体23与左侧腔体固定。左侧腔体右端设有螺纹孔；右侧腔体上沿长度方向设有通孔。旋转体23右端为气室长度调节旋钮10，向左依次为表面光滑的螺杆、带有外螺纹的螺母22。螺杆穿过右侧腔体的通孔后，通过螺母22固定在左侧腔体15的螺纹孔21内。通过旋转气室长度调节旋钮10调节螺母22在螺纹孔21内的旋入量，从而调节镀膜气室2的长度。
[0022]使用时，旋转气室长度调节旋钮改变镀膜气室2的长度，超声波测距传感器24将采集的气室长度模拟信号输出至A/D转换模块，A/D转换模块将气室长度模拟信号转化为数字信号输出至信号处理模块。信号处理模块通过光源驱动模块驱动红外光源向四元红外探测器发射红外光，四元红外探测器接收红外光并向信号调理模块输出电信号，信号调理模块将电信号放大和滤波后传输至A/D转换模块，A/D转换模块将接收到的电信号转化为数字信号并传输至信号处理模块，信号处理模块将待测气体的数字信号和气室长度的数字信号处理后经第一无线数传模块传输至第二无线数传模块，第二无线数传模块将处理结果传输至数据处理模块，数据处理模块对处理结果进行再处理后在显示模块上实时显示三种组分的浓度值。当气体浓度低时，长度适当调长，使气体吸收量更多，检测精度更高。当气体浓度过高时，气室长度适当调短，保持一定的信号强度，亦使检测精度更高。而且在不同的检测环境中，也可以调节不同的最佳气室长度。在使用时，先使用最短的气室长度，测量时逐渐拉长气室长度，当浓度读数趋于某一值稳定时，即为真实浓度。
【主权项】
1.一种三组分机动车尾气远程检测装置，其特征在于:包括红外光源、气室、四元红外探测器、气室长度调节信号模块、信号调理模块、A/D转换模块、光源驱动模块、信号处理模块和第一无线数传模块；所述红外光源发出红外光，经所述气室进入四元红外探测器；所述四元红外探测器依次通过信号调理模块、A/D转换模块与信号处理模块相连；所述气室内设有所述气室长度调节信号模块；所述气室长度调节信号模块通过所述A/D转换模块与信号处理模块相连；所述信号处理模块通过所述光源驱动模块与红外光源相连；所述信号处理模块与第一无线数传模块相连。2.根据权利要求1所述的三组分机动车尾气远程检测装置，其特征在于:所述气室包括中空的左侧腔体、右侧腔体和旋转体；所述右侧腔体套于左侧腔体右端，并通过旋转体与左侧腔体固定；所述左侧腔体右端设有螺纹孔；所述右侧腔体上沿长度方向设有通孔；所述旋转体前端为螺母，螺母上设有与螺纹孔对应的外螺纹；所述旋转体后端为表面光滑的螺杆，穿过右侧腔体的通孔；所述螺杆顶端设有气室长度调节旋钮；所述气室长度调节旋钮位于所述右侧腔体外侧。3.根据权利要求2所述的三组分机动车尾气远程检测装置，其特征在于:所述气室长度调节信号模块采用超声波测距传感器。4.根据权利要求2所述的三组分机动车尾气远程检测装置，其特征在于:所述红外光源设于所述气室的左侧；所述四元红外探测器设于气室的右侧；所述气室左侧上端设有进气口，右侧上端设有出气口 ；所述四元红外探测器的四个通道前端分别设有三个测量滤光片和一个参比滤光片。5.根据权利要求2所述的三组分机动车尾气远程检测装置，其特征在于:所述三组分机动车尾气远程检测装置还包括无线显示终端；所述无线显示终端包括第二无线数传模块、数据处理模块、显示模块；所述第二无线数传模块与第一无线数传模块通信相连；所述第二无线数传模块通过数据处理模块与显示模块相连。6.根据权利要求5所述的三组分机动车尾气远程检测装置，其特征在于:所述红外光源采用EMIRS200型号的电调制红外光源；所述信号处理模块、数据处理模块均采用单片机；所述四元红外探测器采用LMM-244型号的热释电红外探测器；所述第一无线数传模块、第二无线数传模块均采用WLKO1L39。7.根据权利要求1所述的三组分机动车尾气远程检测装置，其特征在于:所述光源驱动模块包括电阻和三极管；所述三极管的基极通过IK电阻连接所述连接信号处理模块，集电极连接所述红外光源，发射极接地，同时集电极通过IK电阻接5V的电平。
【专利摘要】本发明公开了一种三组分机动车尾气远程检测装置，包括红外光源、气室、四元红外探测器、气室长度调节信号模块、信号调理模块、A/D转换模块、光源驱动模块、信号处理模块和第一无线数传模块；红外光源发出红外光，经所述气室进入四元红外探测器；四元红外探测器依次通过信号调理模块、A/D转换模块与信号处理模块相连；气室内设有气室长度调节信号模块；气室长度调节信号模块通过A/D转换模块与信号处理模块相连；信号处理模块通过光源驱动模块与红外光源相连；信号处理模块与第一无线数传模块相连。采用本发明装置能对机动车尾气进行远程检测。
【IPC分类】G01N21/01, G01N21/3504
【公开号】CN105136708
【申请号】CN201510667607
【发明人】常建华, 徐曦, 薛宇, 钱佳, 乔悦, 赵倩
【申请人】南京信息工程大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年10月16日