一种柴油车尾气颗粒物浓度检测系统的制作方法

1.本实用新型属于环境检测技术领域，尤其涉及一种柴油车尾气颗粒物浓度检测系统。


背景技术：

2.目前，环境污染问题越来越受到大众关注，而移动污染源尤其柴油车随着机动车数量增加，车辆老化等原因造成的空气污染尤其显著。但目前尚缺乏可协助环保部门对汽车尾气排放的颗粒物浓度（既不透光度）做出快速检测的系统和设备。


技术实现要素：

3.本实用新型就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种柴油车尾气颗粒物浓度检测系统。
4.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，包括激光器、光探测器d17；其特征在于，所述激光器与激光器恒功率驱动模块相连，所述激光器恒功率驱动模块与控制器相连；所述光探测器d17用于接收激光器发射的光信号；所述光探测器d17与跨阻放大模块相连；所述跨阻放大模块与信号放大模块相连。
5.进一步地，所述控制器采用单片机。
6.进一步地，所述激光器恒功率驱动模块包括芯片u4，u4分为三部分u4a、u4b、u4d；u4的2脚通过电阻r20与u4的14脚相连，u4的3脚经分压电路后与控制器相连，u4的2脚经电阻r17与u4的1脚相连；u4的1脚经电阻r21与u4的6脚相连，u4的6脚经电容c12与u4的7脚相连；u4的5脚经相串联的电阻r24、r25接地；电阻r24、r25的公共连接端与激光器的1脚相连；u4的7脚经电阻r18接入三极管q1的1脚，q1的2脚与电源正相连，q1的3脚与激光器2脚相连；激光器的2脚、1脚间连接有稳压二极管d1,激光器的3脚通过电阻r28接地；q1的1脚经串联的电阻r19、电容c13后与二极管d1相连。
7.进一步地，所述跨阻放大模块包括芯片u8a，光探测器d17连接于u8a的2脚与4脚之间，u8a的3脚与4脚相连后接地，u8a的8脚与3.3v电源正相连；u8a的1脚经相并联的电容c25、电阻r29后与u8a的2脚相连，u8a的1脚作为输出与信号放大电路相连。
8.进一步地，所述信号放大模块包括芯片u2，u2分为两部分：u2a、u2b；u2a的2脚经电阻r8接地，u2a的3脚经电阻r11与跨阻放大模块相连；u2a的1脚通过电阻r10与u2b的5脚相连，u2a的4脚接地、8脚接3.3v电源正端；u2a的1脚与2脚间接电阻r9；u2b的6脚与7脚通过电阻r15相连，u2b的7脚经电阻r12输出。
9.进一步地，还包括降压转换模块、参考电源模块、电源滤波模块。
10.与现有技术相比本实用新型有益效果。
11.本实用新型利用颗粒物对激光的吸收作用，设计一种经过调制的激光脉冲发射、接收系统，由于激光速度等于光速，所以可以根据信号特征的变化快速检测颗粒物浓度。使用激光器内部pd对发射功率做出快速反馈调节，使之输出功率保持稳定，提高系统稳定行，
提高了测量精度。
附图说明
12.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。
13.图1是浓度检测系统原理框图。
14.图2是激光器恒功率驱动模块电路图。
15.图3是降压转换模块电路图。
16.图4是参考电源模块电路图。
17.图5是电源滤波模块电路图。
18.图6是跨阻放大模块电路图。
19.图7是信号放大模块电路图。
具体实施方式
20.如图1-7所示，本实用新型经过调制的激光信号穿过汽车尾气过程中，尾气中的颗粒物会对激光造成衰减和吸收，穿过尾气烟团的信号值强度会随浓度的变化而变化，因此可实时动态检测汽车尾气的黑度值。
21.激光器恒功率驱动电路的工作原理为：此电路用于保持激光器输出功率稳定，激光器输出功率会随着一些参数的变化而变化，比如温度；此电路通过光敏传感器采集光照信号，经过运放u4d加强后输入到u4a组成的减法电路，激光器驱动电路电压ul=ku1-u2,k为常熟，当激光器输出功率正偏移，既u2变大时，驱动电路自动降低激光器驱动电压，降低输出功率，当输出功率减小时，u2变小，驱动电路自动增加激光器驱动电压，增加输出功率，最终使输出功率稳定。本电路与常规驱动电路相比，使用集成运算放大器、引入反馈，电路更加稳定。芯片u4的型号为tsv634a。
22.降压转换电路的工作原理：将锂电池提供的dc12v电源转换为5v，使用集成芯片lm2576sx-5.0,在保证为激光器提供大电流的同时，保证电源的稳定性，图中二极管d4具备单向导电性，可以防止电源接反对电路造成损害。本电路使用集成芯片，在提供大电流同时保证可靠性，并且增加了接反保护。
23.参考电源用于提高单片机对模拟信号采集的精度。
24.电源滤波电路：将给数字部分供电的电源经过π型滤波给模拟部分电路供电，其中参考0点位使用0欧姆电阻做单点连接，保证系统可靠性。本电路使用分立的电子元器件，组成经典π型滤波电路，保证可靠性，还降低了成本。
25.跨阻放大电路：光探测器d17接收激光器发射的光信号，通过集成运放u8a和电阻r29，将感应到的微弱电流信号转化为电压信号，给处理器处理，对信号进行解析；c25与r29并联组成滤波电路，对干扰信号进行滤除。芯片u8的型号是tsv632aist。
26.信号放大电路：跨阻放大出来的信号幅值较小，经过由运算放大器u2a组成的同相放大器后继续放大信号幅值，并通过u2b组成的信号跟随器增强其驱动能力，避免信号幅值被后续电路总的阻抗影响，引起测量误差。u2芯片的型号为tsv632aist。
27.跨阻放大电路与信号放大电路，结构简单，节约成本。
28.本实用新型利用激光器内部pd对输出功率进行实时调节，使输出功率保持稳定，可以提高测量的准确度；控制器的ad信号采集使用外部高精度参考源ref3020,可避免系统电压波动对探测器信号采集造成影响，提高测量精度；使用宽电压输入范围的lm2576降压模块为系统供电，可兼容dc6-30v的电压输入，并增加了d4（m7）作为电源防反接保护，对系统起保护作用。光电探测信号处理的末端使用射级跟随器电路，以增强信号的驱动能力，输出到控制器的信号稳定不易受到干扰，以提高测量精度。
29.可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种柴油车尾气颗粒物浓度检测系统，包括激光器、光探测器d17；其特征在于：所述激光器与激光器恒功率驱动模块相连，所述激光器恒功率驱动模块与控制器相连；所述光探测器d17用于接收激光器发射的光信号；所述光探测器d17与跨阻放大模块相连；所述跨阻放大模块与信号放大模块相连。2.根据权利要求1所述的一种柴油车尾气颗粒物浓度检测系统，其特征在于：所述控制器采用单片机。3.根据权利要求1所述的一种柴油车尾气颗粒物浓度检测系统，其特征在于：所述跨阻放大模块包括芯片u8a，光探测器d17连接于u8a的2脚与4脚之间，u8a的3脚与4脚相连后接地，u8a的8脚与3.3v电源正相连；u8a的1脚经相并联的电容c25、电阻r29后与u8a的2脚相连，u8a的1脚作为输出与信号放大电路相连。4.根据权利要求1所述的一种柴油车尾气颗粒物浓度检测系统，其特征在于：所述信号放大模块包括芯片u2，u2分为两部分：u2a、u2b；u2a的2脚经电阻r8接地，u2a的3脚经电阻r11与跨阻放大模块相连；u2a的1脚通过电阻r10与u2b的5脚相连，u2a的4脚接地、8脚接3.3v电源正端；u2a的1脚与2脚间接电阻r9；u2b的6脚与7脚通过电阻r15相连，u2b的7脚经电阻r12输出。5.根据权利要求1所述的一种柴油车尾气颗粒物浓度检测系统，其特征在于：还包括降压转换模块、参考电源模块、电源滤波模块。

技术总结
本实用新型属于环境检测技术领域，尤其涉及一种一种柴油车尾气颗粒物浓度检测系统。其可以根据信号特征的变化快速检测颗粒物浓度。包括激光器、光探测器D17；其特征在于，所述激光器与激光器恒功率驱动模块相连，所述激光器恒功率驱动模块与控制器相连；所述光探测器D17用于接收激光器发射的光信号；所述光探测器D17与跨阻放大模块相连；所述跨阻放大模块与信号放大模块相连。与信号放大模块相连。与信号放大模块相连。


技术研发人员：张春来
受保护的技术使用者：沈阳知仁科技有限公司
技术研发日：2021.12.21
技术公布日：2022/9/16