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一、模块简介 

机动车尾气在线遥感监测系统可实现对行驶车辆机动车尾气排放的实时在线监测,并将监测数据上传至环保监管部门。传统的机动车尾气遥感监测系统采用红外吸收光谱技术、紫外差分吸收光谱技术,容易受背景气体、环境温湿度差异、光源强度的不稳定性等因素影响,遥感监测的效果有局限性。大方科技基于自身掌握的可调谐激光吸收光谱(TDLAS)气体检测技术,结合多年的遥感监测经验,开发了机动车尾气遥感监测系统激光光谱检测模块,实现对机动车运动过程中排放尾气中的CO、CO2HCNO浓度以及不透光烟度进行在线遥感监测及实时上传。采用激光光谱遥感监测具有灵敏度高、精度好、测量范围宽、响应速度快、不受背景环境干扰、使用寿命长等特点。

大方科技机动车尾气遥感监测激光光谱检测模块具有水平光路和垂直光路两种模式,分别适用于移动式遥感监测车、水平固定式遥感监测系统、垂直固定式遥感监测系统。模块可实现汽柴油一体遥感监测,也可分别适用于汽油车和柴油车遥感监测,或根据用户需求灵活定制。 

 

二、测量原理

调谐激光吸收光谱 (TDLAS)技术基于朗伯比尔定律,当光通过物质时,物质对光强有吸收,其吸收的光强与物质的浓度成一定的比例关系。

朗伯比尔定律:

     其中光谱吸收系数:

    

    激光器作为光源发出待测气体特征波长的光,光通过气体后有光强吸收,通过探测器检测光强吸收,根据朗伯比尔定律,得到该气体的浓度。


三、模块组成

机动车尾气遥感监测系统激光光谱检测模块采用可调谐激光吸收光谱方法(TDLAS)测量技术,该模块由发射接收单元、反射单元、分析仪表、信号传输单元组成。发射端将光纤导入的激光准直发射到远端的反射单元,反射单元将光束返回到发射端并聚焦到检测器,检测器将光信号转换成电信号,并通过同轴信号线传输到分析仪表,分析仪表进行数据处理得到实时的气体浓度。 

 

发射接收单元

激光气体分析模块的发射接收单元由发射模块和接收模块组成,发射模块由光源、准直器等组成。接收模块由透镜、光电探测器等组成,完成激光束接收、光电转换,并将转换后的电信号传输至分析仪表。

 

反射单元

水平光路反射单元主要由反射镜组组成,将发射模块发射的激光反射回接收模块接收。垂直光路反射单元主要由特殊的反射材料组成,采取特殊反射的方式,将发射模块发射的激光反射回接收模块接收。

分析仪表

激光气体分析仪表采用了模块化的设计方式,利于集成。分析仪包括电路主板、接口板、激光器、分光器、参比池、液晶显示以及按键等。

信号传输单元

信号传输单元主要由光纤和同轴电缆等组成,负责光、电信号的传输和处理。

 

 

、模块特点

可调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术是在激光与调制技术相结合的基础上发展起来的一种新的高灵敏气体检测方法,具有如下点:

    1高灵敏度:激光光谱选择待测气体红外区域最佳吸收谱线,并结合最先进的波长调制光谱技术,将测量域从低频域转至高频域,测量灵敏度高,不受振动等低频噪音干扰。

    2高选择性:红外和紫外光源光谱分辨率差,测量范围内存在多种气体吸收峰,测量易受到背景气体干扰。激光光源具有优异的单色性能,光谱分辨率极高,可以精准测量待测气体单一吸收谱线,不受外界环境和背景气体的干扰。

    3快速测量:激光波长调制通过调节激光器输入电流实现,扫描速度快,可完成每秒上千次准确测量。

    4非接触测量:由于激光光谱的非接触测量特点,实现遥感监测,能在机动车正常行驶条件下完成远程测量,不影响交通运行,实现无人值守。

    5使用寿命长:相比红外和紫外光源稳定性差,需要定期更换光源,激光器光源使用寿命长,一般可达20年。

    6系统无漂移:与红外和紫外光谱测量需要频繁标定不同,激光光谱采用波长调制光谱技术,内置参比模块,并且进行动态补偿,实时锁住气体吸收谱线,不受温度、压力以及环境变化的影响,不存在漂移现象。 

 

五、水平光路机动车尾气遥感监测

水平光路机动车尾气遥感监测模块光路设计采取水平方式,发射接收单元和反射单元分别置于道路两侧,可对单向和双向多车道上行驶车辆排气污染物进行实时在线监测。该模块采用可调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术遥感检测尾气污染物中CO、CO2HCNO浓度,采用绿激光透光率原理遥感检测机动车不透光烟度值和光吸收系数。

水平光路机动车尾气遥感监测模块适用于移动式遥感监测车、水平固定式遥感监测系统,可同时对汽油车和柴油车排气污染物进行检查,用于筛查城市高排车辆,限制重污染车辆进入限行区域,为机动车排气污染物控制决策提供数据支撑。

 

主要特点:

    1采用TDLAS技术,不受天气环境和背景气体影响

系统采用可调谐二极管激光吸收光谱技术遥感检测尾气污染物中CO、CO2HCNO浓度。由于激光谱宽特别窄(小于0.0001nm),且只发射待测气体吸收的特定波长,使测量不受测量环境中其它成分的干扰。

    2.内置参比模块,系统无漂移,避免了定期校正需要

分析系统采用波长调制光谱技术,内置参比模块,并且进行动态补偿,实时锁住气体吸收谱线,不受温度、压力以及环境变化的影响,不存在漂移现象。

    3检测速度极快,响应时间小于0.7秒

可调谐激光吸收光谱技术,检测频率极高,每秒可完成100-1000次分析,系统响应时间小于0.7秒。

    4仪表自检及自恢复功能

分析仪带有智能自检及自恢复功能,软件可以自动探测分析仪的测量异常状态,通过自检及自恢复,使分析仪重新恢复最佳测量工作状态。

    5友好的界面显示

实时光信号显示, 为用户调整仪器以及分析结果提供依据

    6人性化的操作

灵活的参数设置功能, 使得仪器在不同的环境中,达到最佳的工作状态

    7远程专家技术支持系统

远程专家技术支持系统 (分析仪集成GPRS无线网络模块,通过中国移动、中国联通或中国电信网络实现即时技术支持和指导,包括远程调试,诊断,维护)。

六、垂直光路机动车尾气遥感监测

垂直光路机动车尾气遥感监测模块光路设计采取垂直光路漫反射方式,发射接收单元位于龙门架上,光源自上而下扇形展开,通过地面铺设的特殊反射材料反射后被龙门架上的接收单元接收。扇形光幕覆盖整个路面,车辆通过时,不论排气管的位置在车辆什么位置,都可以被光源探测到,不漏掉每一辆车。可对单向和双向多车道上行驶车辆排气污染物进行实时在线监测。反射材料安装简单,不需要路面施工,不影响道路正常通行。

该模块采用可调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术遥感检测尾气污染物中CO、CO2HCNO浓度,采用绿激光透光率原理遥感检测机动车不透光烟度值和光吸收系数。适用于道路固定式遥感监测系统,既可用于汽油车尾气遥感监测,也适用于柴油车尾气遥感监测,也可同时对汽油车和柴油车排气污染物进行检查。

 

主要特点:

    1采用TDLAS技术,不受天气环境和背景气体影响

系统采用可调谐二极管激光吸收光谱技术遥感检测尾气污染物中CO、CO2HCNO浓度。由于激光谱宽特别窄(小于0.0001nm),且只发射待测气体吸收的特定波长,使测量不受测量环境中其它成分的干扰。

    2内置参比模块,系统无漂移,避免了定期校正需要

分析系统采用波长调制光谱技术,内置参比模块,并且进行动态补偿,实时锁住气体吸收谱线,不受温度、压力以及环境变化的影响,不存在漂移现象。

    3检测速度极快,响应时间小于0.7秒

可调谐激光吸收光谱技术,检测频率极高,每秒可完成100-1000次分析,系统响应时间小于0.7秒。

    4采用特殊反射方式,安装和维护成本低

反射单元采用特殊反射方式,只需在路面铺装特殊反射材料,无需破坏路面,施工不影响道路正常通行。特殊材料成本低,铺装方便,后期运营维护成本低。

    5全车道覆盖,适用不同车型,实现零漏检

测量覆盖整个路面,车辆通过时,不论排气管的位置在车辆什么位置,都可以被光源探测到,不漏掉任何一辆车。

    6可扩展多车道,全面覆盖无死角

    多车道可实现同时测量,各车道同时有车通过时互不影响,真正实现全面覆盖无死角。

    7仪表自检及自恢复功能

分析仪带有智能自检及自恢复功能,软件可以自动探测分析仪的测量异常状态,通过自检及自恢复,使分析仪重新恢复最佳测量工作状态。

    8友好的界面显示

实时光信号显示, 为用户调整仪器以及分析结果提供依据

    9人性化的操作

灵活的参数设置功能, 使得仪器在不同的环境中,达到最佳的工作状态

    10远程专家技术支持系统

远程专家技术支持系统 (分析仪集成GPRS无线网络模块,通过中国移动、中国联通或中国电信网络实现即时技术支持和指导,包括远程调试,诊断,维护)。


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