便携式检测汽车排放气体流量分析仪制造技术

一种便携式检测汽车排放气体流量分析仪，包括有取样管和信号采集和处理系统，从取样管进气口到出气口依次设置有：氧浓度传感器、压力取样孔、由三角柱涡街发生体和压电式涡街频率检测探头构成的气体涡街流量传感器，以及温度传感器，各传感器分别通过信号采集和处理系统与主控计算机相连接。信号采集和处理系统包括有：分别对应与氧浓度传感器、气体涡街流量传感器、压力传感器以及温度传感器相连并接收其信号的氧浓度测量电路、流量测量电路、压力测量电路及温度测量电路；与各测量电路的输出相连的单片机信号处理系统。本实用新型专利技术结构紧凑，成本低，可以准确地进行涡街频率检测，可以方便的与主控计算机进行数据交换，便于进行二次开发。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

便携式检测汽车排放气体流量分析仪珠术领域本技术涉及一种气体流量分析仪。特别是涉及一种结构紧凑，测量精度高可以 方便的与主控计算机进行数据交换，可以进行二次开发的便携式检测汽车排放气体流量 分析仪。
技术介绍
随着我国汽车保有量的迅速增长，机动车造成的空气污染不断加重，在大城市中尤 为突出，已经引起了社会公众的广泛关注。我国对在用汽车中汽油车的尾气检测常用的 检测方法为怠速法(或双怠速法)，属于无负载检测法，测试价格便宜，试验方法简单 快捷，这种方法已使用了20多年，已经难以跟上国内一些城市环保加严的需要，国外 更先进的"简易工况检测法"强烈地吸引着我们。国外简易工况法主要有汽油车瞬态加载法(IM240)，汽油车稳态加载加速模拟法 (ASM)，汽油车瞬态加载法(VMAS)，柴油车加载减速法(LUGDOWN)。我国的国家标准《GB-18285-2005点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方 法(双怠速法及简易工况法)》中规定了在用车排放四种检测方法1. 双怠速法 低怠速、高怠速(2500r/min， 1800 r/min)2. 稳态工况法(ASM法)ASM5025、 ASM25403. 简易瞬态工况法(VMAS法，IG法)4. 瞬态工况法(IM195法)其中VMAS检测方法设备成本适中，测量较准确，与新车认证检测结果有关联性， 可以检测NOx，检测结果可用g/km表示，有利于统计和估计排放总量。因而在国外具有 很好的应用背景，而在我国的应用也正在起步和推广。VMAS测量系统的原理如图1所示。 目前，国内各大汽车生产企业和机动车检测机构，在采用简易瞬态工况法VMAS方法 进行排放污染物测量过程中，均采用美国sensors公司生产的气体流量分析仪，该仪器 存在以下主要缺点1、 气体流经的管道机械强度不够，存在畸变，即管道横截面不是圆形，而是椭圆形， 半径变化达到0.5mm;并且机械结构复杂，采用异形铝材拉拔而成，不便于加工制作，特 别是在我国国内加工难度很大。2、 部分元器件及传感器测头在国内购买不到，电路设计过于复杂，维护修理十分不便。3、 通讯协议不开放，进行二次开发比较困难。 '4、价格比较昂贵。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，提供一种采用气体涡街流量传感器、气体压力 传感器、氧气浓度传感器、铂电阻温度传感器四种传感器进行信号检测，单片机进行信 号处理，由异步串行通讯口与主控计算机进行数据交换，完成汽车尾气排放中的实时气 体体积流量Q、温度T、压力P、氧气浓度c四个参数的检测的便携式检测汽车排放气体 流量分析仪。本技术所采用的技术方案是 一种便携式检测汽车排放气体流量分析仪，包括 有取样管和信号采集和处理系^，其中，在取样管上从进气口到出气口依次设置有氧 浓度传感器、压力取样孔、气体涡街流量传感器，以及温度传感器，所述的氧浓度传感 器、压力取样孔、气体涡街流量传感器以及温度传感器分别通过信号采集和处理系统与 主控计算机相连接。所述的氧浓度传感器在取样管上的设置是在取样管的管壁上开孔，所述的氧浓度传感器嵌入在其孔内，并与取样管的轴向垂直，所述的压力取样孔是在取样管的管壁上开有的用于压力传感器取样的通孔。 所述的气体涡街流量传感器包括有三角柱涡街发生体和压电式涡街频率检测探头。 所述的三角柱涡街发生体采用三角柱结构，嵌入在取样管的管内，具体是三角柱涡街发生体以与取样管的轴线垂直的方向嵌入取样管内，其三角柱的宽边为上游端，窄边为下游端。所述的压电式涡街频率检测探头在取样管上的设置是在取样管的管壁上开孔，所 述的压电式涡街频率检测探头插入其孔内并与取样管的轴向垂直，与三角柱涡街发生体 平行，且保持规定的距离。所述的温度传感器在取样管上的设置是在取样管的管壁上开孔，所述的温度传感 器插入其孔内，探入取样管内，并与取样管的轴向垂直。所述的信号采集和处理系统包括有分别对应与氧浓度传感器、气体涡街流量传感 器、压力传感器以及温度传感器相连并接收其信号的氧浓度测量电路、流量测量电路、 压力测量电路及温度测量电路；与氧浓度测量电路、流量测量电路、压力测量电路及温 度测量电路的输出相连的单片机信号处理系统。所述的单片机信号处理系统通过串行接口将处理结果传给主控制计算机。 本技术便携式检测汽车排放气体流量分析仪的优点是1、 采用高精度的气体涡街传感器，三角柱式涡街发生体能够产生足够强的涡街，压 电式涡街频率检测方法，可以准确地进行涡街频率检测，气体体积流量的测量精度达1%;2、 将三角柱式涡街发生体和压电式涡街检测探头直接安装在便携式气体流量分析仪 的取样管上，结构更加紧凑；3、 PtlOO铂电阻安装在涡街发生体和检测探头的下游，Ptl00铂电阻直径很小，插入深度小，且与涡街发生体和检测探头保持足够的距离；压力检测用的气体取样管和氧浓 度传感器安装在气体管道壁上，但不探入管道，这种结构避免了对涡街信号的影响；4、 机械结构合理、美观，成本仅为进口同类设备的l/3;5、 具有通用的串口协议，可以方便的与主控计算机进行数据交换，便于进行二次开发。附图说明图1是现有技术的VMAS测量系统的原理示意图； 图2是本技术的整体结构示意图； 图3是图2的A-A断面示意图；图4是图2中三角柱式涡街发生体的结构示意图；图5是本技术的整体电路框图；图6是压力测量电路原理图；图7是氧浓度测量电路原理图;.图8是温度测量电路原理图；图9流量测量电路原理图。其中1:氧浓度传感器 2:压力取样孔3:三角柱涡街发生体 4:压电式涡街频率检测探头5:温度传感器 6:取样管7:气体涡街流量传感器 8:压力传感器9:氧浓度测量电路 '10:流量测量电路11:压力测量电路 12:温度测量电路13:单片机信号处理系统 14:主控制计算机具体实施方式下面结合实施例和附图对本技术的便携式检测汽车排放气体流量分析仪做出详 细说明。如图2、图3所示，本技术的便携式检测汽车排放气体流量分析仪，包括有取样 管6、信号釆集和处理系统，其中，在取样管6上从进气口到出气口依次设置有氧浓度 传感器l、压力取样孔2、气体涡街流量传感器7以及温度传感器5，所述的氧浓度传感 器1、压力取样孔2、气体涡街流量传感器7以及温度传感器5分别通过信号采集和处理 系统与主控计算机14相连接。所述的氧浓度传感器1在取样管6上的设置是在取样管6的管壁上开孔，所述的 氧浓度传感器1嵌入在其孔内，但不探入取样管内，并与取样管6的轴向垂直，并与涡街发生体3保持足够的距离。氧浓度传感器.l采用A-02/T型氧气浓度传感器，将氧气浓 度转化为与之成正比的电压信号，其输出电压7mv 13. 5mv对应氧气浓度为0 100%， 通过氧气浓度测量电路进行信号放大，并进行零点调节和增益调节，使其电路输出电压 0 2. 43V,对应的氧气浓度为0 22. 5%。所述的压力取样孔2是在取样管6的管壁上开有的用于压力传感器8取样的通孔。压力 传感器8采用MPXA6115A系列片上集成式硅压力传感器，该压力传感器8采用先进的微机械 加工技术，由双极放大电路和薄膜电阻网络产生电压信号，经半导体进行信号处理后输 出正比于输入气体绝对压力的电压信号，并且具有温度补偿功能。输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式检测汽车排放气体流量分析仪，其特征在于，包括有取样管（６）和信号采集和处理系统，其中，在取样管（６）上从进气口到出气口依次设置有：氧浓度传感器（１）、压力取样孔（２）、气体涡街流量传感器（７），以及温度传感器（５），所述的氧浓度传感器（１）、压力取样孔（２）、气体涡街流量传感器（７）以及温度传感器（５）分别通过信号采集和处理系统与主控计算机（１４）相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：隋修武，杜玉红，李阳，李庆贺，谢望，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]