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浅谈汽车尾气遥感监测技术的原理

2020-11-15 17:17:49

随着经济的不断发展,机动车已作为一种普通的交通工具深入到我们的生活工作中,一方面为人们的日常出行带来了很大的方便,另一方面其产业的发展更为扩大内需、拉动经济增长作出重大的贡献。然而,机动车尾气中含有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、硫氧化合物、铅化合物等,随着佛山市机动车保有量的增长,机动车排气污染已成为大气污染的主要来源之一。它在对城市环境造成严重影响的同时,也造成了大气环境质量的恶化,促使当局采取措施来监测和解决汽车尾气的污染问题。因此,汽车尾气遥感监测技术具有较大的应用空间,是汽车尾气控制和监测的新兴手段。 

1.汽车尾气遥感监测技术的主要原理 

目前,我市对在用机动车的定期排气污染检测主要使用简易工况法(点燃式发动机)和加载减速工况法(压燃式发动机),路检及场检由于受到条件限制则只能使用传统的双怠速法(点燃式将发动机)和自由加速烟度法(压燃式发动机)。前者的检测结果虽然能够较真实地反映机动车行驶中的排气状态,但所需仪器设备及控制系统相对昂贵,且具有不可移动性。后者虽然操作简便、满足移动需求,检测结果的误差值较大。这迫使监测技术需要进一步优化――汽车尾气遥感监测。

汽车尾气遥感监测,是一种实验室光谱分析技术,因此又被称为长光程吸收光谱法,它能够对道路上正常行驶的汽车所排放的污染物的浓度进行监控。其主要的工作原理是,通过光源向道路对面的光学反光镜发送紫外光和红外光,光学反光镜会将其反射到检测器中。汽车在道路上行驶时要通过这些光束,由于汽车尾气会吸收光线,从而改变透射光的强度,从而通过对检测器中光强的变化进行监测,对道路行驶的汽车排放的氮氧化物、碳氢化合物和一氧化碳的浓度进行监测。 

排气管排出尾气之后,汽车尾气就会向周围的空气中扩散,其浓度也会发生变化。风向风速和气体的扰动都会影响车尾气的浓度。因此,要对排气管中污染物的排放浓度进行测量,很难通过直接测量汽车排放的尾气烟羽的方式。事实上,汽车尾气遥感监测仪主要是对汽车尾气的各相对浓度进行测量,例如NO /CO2、HC /CO2、CO /CO2等。之后再依据公式来进行推导和计算,从而得出尾气中各种气体的浓度。因此如果行驶的车辆处于化学计量空燃比燃烧状态,则能够取得好的遥测效果。 

遥感装置与其他测量汽车排放的仪器不同,它不需要接触被测车辆,因此能够对重污染车辆进行鉴别。不仅如此,汽车尾气遥感监测技术能够监测汽车的加速度和速度,对运行特征进行确定,这样可以避免非正常运行对汽车监测准确性所造成的影响。通过拍摄汽车尾部的图像和车牌,能够在电脑中记录与汽车排放有关的一些数据,例如车辆的型号、制造厂家、车主、生产年份等等,以此为依据来判断该汽车是否存在排放控制问题。同时,汽车尾气排放的遥感监测中运用了可调二极管激光器技术(TDL),从而扩大了特定气体浓度检测的量程范围。 

2.汽车尾气遥感监测系统的现场设置和组成情况 

汽车尾气遥感监测系统的主要组成部分有监视器、数据处理装置、尾气分析仪、车牌摄像仪、加速度和速度测量装置、检测器、汽车检测光源。 

要提高汽车尾气遥感监测的准确率,就需要选择合适的检测地点。在测量的时候,使车辆处于正常负载的加速状态,不要在车辆马力过大、减速或者空挡时对其进行测量,需要把握仪器安置地点和交通状况。当车辆满足在轻微的加速状态下产生较强排放烟羽,保持0~110 km /h之间的平均车速,以及200~3 000辆次/h的车流量时,汽车尾气遥感监测达到效果。 

通过详细的现场实验和调查分析来确定合适的监测地点,对监测地点进行确定之后,还要通过实验来调整仪器的具体位置。为了避免两车排放的烟羽产生重叠,影响检测数据的准确性,两车之间应保持距离,故可以在桥梁引道的入口处、略有上坡的单行车道、高速公路收费站等设置测量点。

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