一种气体氮氧化物含量检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种气体氮氧化物含量检测装置，用于对气体中所含氮氧化物的浓度进行检测，所述检测装置包括：处理器、程控电流源、激光器、气体吸收池、探测器和信号调理电路。应用本实用新型专利技术，不需要高温转化过程，因此降低了功耗和能耗，而且，由于是直接测量气体中氮氧化物的含量，避免了其他物质的存在对待测气体含量检测的影响，使得检查结果更准确。再有，由于不需要使用ZrO2传感器，因此，也不存在P，S,Si的化合物，例如H2S，会导致ZrO2传感器中毒的问题。同时，由于ZrO2传感器技术是被国外公司垄断的技术，而本申请不需要使用ZrO2传感器，因此打破了现有技术壁垒。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及气体含量检测
，特别涉及一种气体氮氧化物含量检测装置。
技术介绍
我国汽车行业的高速发展，需求量将突破1000万辆。在方便人民出行、拉动GDP增长等方面取得了显著效果的同时，也导致了严重的环保问题。机动车尾气排放已经成为重要的大气污染源，对人民群众身体健康和国家社会的可持续发展产生严重影响。因此，世界各国对机动车尾气处理不断提出越来越高的要求。我国已经强制执行国3(欧3)标准，预计2012年7月I日将强制执行国IV(欧IV)标准，这意味着将强制安装氮氧化物(NOx)检测装置以控制排放含量。目前，通常的做法是使用氧化锆(ZrO2)制的氧传感器进行氮氧化物检测，其检测原理具体为:在第一气室内将氧气泵到Ippb —下，再通过催化反应将氮氧化物NOx转化为N2和02，转化后N2和O2进入第二气室，在第二气室内再通过ZrO2氧传感器测量生成的氧气含量，从而间接测量氮氧化物NOx的含量。上述方法虽然可以测得氮氧化物的含量，但至少存在以下问题:1、在通过催化反应将NO转化为O2的过程中需要使转化环境的温度达到300摄氏度的高温，功耗高，能耗大；2、由于转化环境的温度需要达到300摄氏度的高温，因而受到可燃性气体如H2,CH4, CO等含量的影响，使得检测结果受可燃性气体含量的影响很大，检测结果的准确性低；3、P，S，Si的化合物，例如H2S,会导致ZrO2传感器中毒，致使ZrO2传感器失效。
技术实现思路
本技术实施例提供一种气体氮氧化物含量检测装置，既可以使得检测结果不受可燃性气体含量的影响，避免传感器因某些化合物中毒，还降低了功耗。本技术公开了一种气体氮氧化物含量检测装置，用于对气体中所含氮氧化物的浓度进行检测，所述检测装置包括:处理器100、程控电流源200、激光器300、气体吸收池400、探测器500和信号调理电路600，其中，所述的气体吸收池400具有折线型气室，所述折线型气室上具有进气孔415和出气孔416，待测气体从所述进气孔415进入所述折线型气室，沿折线形气室流动，从出气孔416流出所述折线型气室；所述折线型气室上还具有光入射孔和光出射孔；入射激光从所述光入射孔进入所述折线型气室，沿折线型气室反射，从光出射孔射出；所述程控电流源200，在处理器的控制下对激光器进行直调，使得激光器300输出一路光强和波长均为正弦波动的激光；所述一路激光通过所述光入射孔进入气体吸收池400内的折线型气室，从光出射孔射出，进入探测器；所述探测器500，将所述一路光信号转换为电信号，将转换后的电信号传送给信号调理电路；信号调理电路600，对所述电信号调理后传送给处理器；处理器100，根据接收到的指令，从接收到的调理后的信号中检测出出射激光中二次谐波和基波的强度，根据所述两种谐波的强度获得待测气体的中氮氧化物的浓度。其中，所述信号调理电路包括:滤波器，将来自探测器的电信号进行滤波处理；AD转换器，将所述滤波后的模拟电信号转换为数字信号后传送给处理器。其中，所述处理器包括:存储装置，保存在包含氮氧化物的气体中氮氧化物气体的浓度超过第一预设值时，测量得到的氮氧化物吸收峰和参比吸收峰中心位置分别对应的激光器电流值的差值AD;保存在无氮氧化物气体的气体中测量得到的参比吸收峰中心位置所对应电流值D2tl,并保存电流值D20处的参比吸收峰的一次谐波的幅值A0,以及同等条件下电流值为D2tl-AD处的二次谐波值I2f0 ;谐波强度获取装置，首先测量待测气体中参比吸收峰中心位置所对应的电流值D2,并测量电流值D2处的一次谐波幅值A ;再测量激光器电流值为D1=D2-AD位置的二次谐波值I2f ;从所述存储装置获得在无待测气体的条件下测量得到的参比吸收峰的一次谐波的幅值Atl,以及电流为(D20-AD)处的二次谐波值I2f0，计算本底F(A)=I2f0XA/A0，令激光器电流为D1的氮氧化物吸收峰二次谐波强度I2f = I2f测-f (A)；浓度计算装置，根据所述氮氧化物吸收峰所对应电流值处的二次谐波的强度I2f和参比吸收峰所对应电流值处的基波的强度A获得待测气体的中氮氧化物的浓度。其中，所述信号调理电路包括:滤波器，将来自探测器的电信号进行滤波处理；锁相放大电路，检测所述滤波后信号中出射激光的二次谐波的强度I2f 。其中，所述处理器包括:存储装置，保存在包含氮氧化物的气体中氮氧化物气体的浓度超过第一预设值时，测量得到的氮氧化物吸收峰和参比吸收峰中心位置分别对应的激光器电流值的差值AD;保存在无氮氧化物气体的气体中测量得到的参比吸收峰中心位置所对应电流值D20,并保存电流值D20处的参比吸收峰的一次谐波的幅值A0,以及同等条件下电流值为D20-AD处的二次谐波值I2f0 ;谐波强度获取装置，首先测量待测气体中参比吸收峰中心位置所对应的电流值D2，并测量电流值D2处的一次谐波幅值A ;从所述存储装置获得在无待测气体的条件下测量得到的参比吸收峰的一次谐波的幅值Atl，以及电流为(D20-AD)处的二次谐波值I2f0,计算本底F(A)=I2f0XA/A0，令激光器电流为D1的氮氧化物吸收峰二次谐波强度I2f = I2f测-f (A)；浓度计算装置，根据所述氮氧化物吸收峰所对应电流值处的二次谐波的强度I2f和参比吸收峰所对应电流值处的基波的强度A获得待测气体的中氮氧化物的浓度。其中，所述待测气体为汽车尾气；所述参比气体为水气。其中，所述的气体吸收池400包括:池体401、第一平面反射镜402、第二平面反射镜403和平面盖板404，所述第一平面反射镜402和第二平面反射镜403分别紧贴所述池体401池体第一侧壁406和池体第二侧壁407，其中，所述池体第一侧壁406和池体第二侧壁407与池体上表面405垂直，且所述池体第一侧壁406和池体第二侧壁407相互平行；所述池体上表面405上设置有折线形沟道410，所述平面盖板404覆盖在所述池体401的折线形沟道上形成折线型气室，所述折线型气室位于所述第一平面反射镜402和所述第二平面反射镜403之间，在池体第一侧壁406和池体第二侧壁407上沿垂直于池体第一侧壁406和池体第二侧壁407的方向开有多个光反射孔412，光反射孔412与折线形沟道410相通；在所述池体上表面405上开设有进气孔415和出气孔416，待测气体从所述进气孔415进入所述折线型气室，沿折线形沟道410流动，从出气孔416流出所述折线型气室；所述气体吸收池400还具有池体第三侧壁408和池体第四侧壁409，其中，所述池体第三侧壁408和池体第四侧壁409分别与池体第二侧壁407成预设度数的加角；在池体第三侧壁408上沿垂直于池体第三侧壁的方向开有光入射孔411，所述光入射孔411与折线形沟道410相通；在池体第四侧壁409上沿垂直于池体第四侧壁409的方向开有光出射孔413，所述光出射孔413与折线形沟道410相通；入射激光从所述光入射孔411进入所述折线型气室，沿折线型气室反射，从光出射孔413射出。其中，所述检测装置还包括:冷却管路，连接在待测气体的排放出口与所述气体吸收池的折线型气室的进气孔415之间，以将冷却后的待测传送至所述气体吸收池内。其中，所述检测装置还包括:过滤器及气液分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体氮氧化物含量检测装置，用于对气体中所含氮氧化物的浓度进行检测，其特征在于，所述检测装置包括：处理器（100）、程控电流源（200）、激光器（300）、气体吸收池（400）、探测器（500）和信号调理电路（600），其中，所述的气体吸收池（400）具有折线型气室，所述折线型气室上具有进气孔（415）和出气孔（416），待测气体从所述进气孔（415）进入所述折线型气室，沿折线形气室流动，从出气孔（416）流出所述折线型气室；所述折线型气室上还具有光入射孔和光出射孔；入射激光从所述光入射孔进入所述折线型气室，沿折线型气室反射，从光出射孔射出；?所述程控电流源（200），在处理器的控制下对激光器进行直调，使得激光器（300）输出一路光强和波长均为正弦波动的激光；所述一路激光通过所述光入射孔进入气体吸收池（400）内的折线型气室，从光出射孔射出，进入探测器；?所述探测器（500），将所述一路光信号转换为电信号，将转换后的电信号传送给信号调理电路；?信号调理电路（600），对所述电信号调理后传送给处理器；?处理器（100），根据接收到的指令，从接收到的调理后的信号中检测出出射激光中二次谐波和基波的强度，根据所述两种谐波的强度获得待测气体的中氮氧化物的浓度。...

【技术特征摘要】
1.一种气体氮氧化物含量检测装置，用于对气体中所含氮氧化物的浓度进行检测，其特征在于，所述检测装置包括:处理器(100)、程控电流源(200)、激光器(300)、气体吸收池(400)、探测器(500)和信号调理电路(600)，其中，所述的气体吸收池(400)具有折线型气室，所述折线型气室上具有进气孔(415)和出气孔(416)，待测气体从所述进气孔(415)进入所述折线型气室，沿折线形气室流动，从出气孔(416)流出所述折线型气室；所述折线型气室上还具有光入射孔和光出射孔；入射激光从所述光入射孔进入所述折线型气室，沿折线型气室反射，从光出射孔射出； 所述程控电流源(200 )，在处理器的控制下对激光器进行直调，使得激光器(300 )输出一路光强和波长均为正弦波动的激光；所述一路激光通过所述光入射孔进入气体吸收池(400)内的折线型气室，从光出射孔射出，进入探测器； 所述探测器(500)，将所述一路光信号转换为电信号，将转换后的电信号传送给信号调理电路； 信号调理电路(600)，对所述电信号调理后传送给处理器； 处理器(100)，根据接收到的指令，从接收到的调理后的信号中检测出出射激光中二次谐波和基波的强度，根据所述两种谐波的强度获得待测气体的中氮氧化物的浓度。2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述信号调理电路包括: 滤波器，将来自探测器的电信号进行滤波处理； AD转换器，将所述滤波后的模拟电信号转换为数字信号后传送给处理器。3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述处理器包括: 存储装置，保存在包含氮氧化物的气体中氮氧化物气体的浓度超过第一预设值时，测量得到的氮氧化物吸收峰和参比吸收峰中心位置分别对应的激光器电流值的差值AD ;保存在无氮氧化物气体的气体中测量得到的参比吸收峰中心位置所对应电流值D2tl，并保存电流值D2tl处的参比吸收峰的一次谐波的幅值A0,以及同等条件下电流值为(D2tl-AD)处的二次谐波值I2ftl ; 谐波强度获取装置，首先测量待测气体中参比吸收峰中心位置所对应的电流值D2，并测量电流值D2处的一次谐波幅值A ;再测量激光器电流值为D1=D2- Δ D位置的二次谐波值I2fil ;从所述存储装置获得在无待测气体的条件下测量得到的参比吸收峰的一次谐波的幅值Atl,以及电流为(D2tl-AD)处的二次谐波值I2ftl，计算本底F(A)=I2ftlXAAtl，令激光器电流为D1的氮氧化物吸收峰二次谐波强度I2f = I2fil-f (A)； 浓度计算装置，根据所述氮氧化物吸收峰所对应电流值处的二次谐波的强度I2f和参比吸收峰所对应电流值处的基波的强度A获得待测气体的中氮氧化物的浓度。4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述信号调理电路包括: 滤波器，将来自探测器的电信号进行滤波处理； 锁相放大电路，检测所述滤波后信号中出射激光的二次谐波的强度I2f 。5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述处理器包括: 存储装置，保存在包含氮氧化物的气体中氮氧化物气体的浓度超过第一预设值时，测量得到的氮氧化物吸收峰和参比吸收峰中心位置分别对应的激光器电流值的差值AD ;保存...

【专利技术属性】
技术研发人员：鞠昱，韩立，谢亮，臧志成，
申请(专利权)人：无锡凯睿传感技术有限公司，
类型：实用新型
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