CN111024653A - 一种便携式机动车尾气检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于尾气测量技术领域，提供了一种便携式机动车尾气检测仪，包括：激光输出装置，用于向外同时输出若干股激光光束；开放式探头，其内设有尾气测量区和透镜，所述透镜用于在激光光束进入时对其进行准直，并在激光光束与尾气接触完成后对其进行聚焦；合束光纤，用于向所述开放式探头输出经过准直和合束的激光光束，并接收从开放式探头反射回探测装置的反射光束；本发明的有益效果是：利用透镜固有的色差特性，实现波长的分束结合分束光纤合理排布，实现外置光路的收发合置功能，从而保证外置光路的稳定性，无需设计抽气检测时的进样装置，简化测量过程，使得设备使用更加便携。
Description
技术领域
本发明涉及尾气测量技术领域，尤其涉及一种便携式机动车尾气检测仪。
背景技术
要实现柴油车污染的管控首先要快速准确的测量到柴油车排放浓度，按照遥感国标HJ845-2017，针对柴油车排放主要测量NO和不透光烟度，而CO2作为烟羽有效性判别也是必不可少的被测气体。
针对柴油车的测量，除了工况线检测、道路遥感监测两种方式外，便携式测量也越来越受到环保部门的重视，便携式尾气测量设备相比工况测量更快捷，相比道路遥感更稳定；目前市场上的便携式尾气检测设备主要是通过抽气、过滤的方式进行测量，精密一些的设备还要配备复杂的稀释取样***，另外这些设备测量光路是内置在测量主机中的，若过滤或稀释***存在问题的话很容易对内部光路结构造成污染。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种便携式机动车尾气检测仪，旨在解决现有便携式测量方式操作复杂，不够方便，还容易对内部光路结构造成污染的技术问题。
本发明实施例是这样实现的，一种便携式机动车尾气检测仪，包括：
激光输出装置，用于向外同时输出若干股激光光束；
开放式探头，其内设有尾气测量区和透镜，所述透镜用于在激光光束进入时对其进行准直，并在激光光束与尾气接触完成后对其进行聚焦；
合束光纤，用于向所述开放式探头输出经过准直和合束的激光光束，并接收从开放式探头反射回探测装置的反射光束；以及
控制装置，用于对所述激光输出装置进行温度控制和波长扫描，并进行气体浓度的分析和结果输出。
作为本发明进一步的方案：所述激光输出装置包括黄绿激光组件、近红外激光组件和中红外激光组件，分别用于输出黄绿激光光束、近红外激光光束和中红外激光光束；且所述黄绿激光组件、近红外激光组件和中红外激光组件的输出端上均安装有对光束进行准直的准直透镜。
作为本发明再进一步的方案：所述开放式探头包括透镜和回归反射组件，其中，在顺沿激光光束的入射方向上，透镜和回归反射组件分别设置在尾气测量区的前后端，所述透镜用于对进入到尾气测量区的激光光束进行准直和对从尾气测量区反射出的激光光束进行聚焦；所述回归反射组件用于对经过尾气测量区的激光光束进行反射。
作为本发明再进一步的方案：所述透镜的一侧位置处设有透镜保护镜片，所述透镜保护镜片靠近尾气测量区的一侧设有防吸附膜。
作为本发明再进一步的方案：所述控制装置包括烟度探测器、CO2探测器和NO探测器，分别用于接收黄绿激光组件、近红外激光组件和中红外激光组件发出激光光束的反射光束，烟度探测器、CO2探测器和NO探测器均与控制处理器通讯。
作为本发明再进一步的方案：所述烟度探测器、CO2探测器和NO探测器的接收端位置处均设有滤波片，以获取对应波长的光束。
作为本发明再进一步的方案：所述合束光纤包括入射光纤和若干股出射光纤，其中，所述出射光纤包括与反射回的黄绿激光、近红外激光和中红外激光对应的I类芯、II类芯和III类芯，所述入射光纤处于中心位置，用于输送入射激光光束，所述III类芯呈圆形阵列布置在所述入射光纤的外侧，I类芯和II类芯处于入射光纤和III类芯之间，且两者交替布置。
作为本发明再进一步的方案：所述控制处理器还与控制面板通讯，所述控制面板用于输入控制指令以及对分析结果的显示。
作为本发明再进一步的方案：所述激光输出装置与所述合束光纤之间依次设有合束镜一、合束镜二和耦合透镜，用于对所述激光输出装置输出的若干股激光光束进行合束和耦合。
作为本发明再进一步的方案：所述耦合透镜和所述合束镜二之间还设有内校准吸收池，所述内校准吸收池内封装有已知浓度的CO2和NO，用于仪器校准。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用透镜固有的色差特性，实现波长的分束结合分束光纤合理排布，实现外置光路的收发合置功能，从而保证外置光路的稳定性，无需设计抽气检测时的进样装置，简化测量过程，使得设备使用更加便携。
附图说明
图1为一种便携式机动车尾气检测仪的结构示意图。
图2为一种便携式机动车尾气检测仪中合束光纤的光路图。
图3为一种便携式机动车尾气检测仪中合束光纤的结构示意图。
附图中：1-黄绿激光组件、2-近红外激光组件、3-中红外激光组件、4-合束镜一、5-合束镜二、6-内校准吸收池、7-耦合透镜、8-入射光纤、9-出射光纤、10-烟度探测器、11-CO2探测器、12-NO探测器、13-控制处理器、14-控制面板、15-开放式探头、16-透镜、17-透镜保护镜片、18-回归反射组件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图1～2所示，为本发明一个实施例提供的一种便携式机动车尾气检测仪的结构图，包括激光输出装置、开放式探头15、合束光纤和控制装置，所述激光输出装置用于向外同时输出若干股激光光束；所述开放式探头15内设有尾气测量区和透镜16，所述透镜16用于在激光光束进入时对其进行准直，并在激光光束与尾气接触完成后对其进行聚焦；所述合束光纤用于向所述开放式探头15输出经过准直和合束的激光光束，并接收从开放式探头15反射回探测装置的反射光束；所述控制装置用于对所述激光输出装置进行温度控制和波长扫描，并进行气体浓度的分析和结果输出。
在本实施例的一种情况中，激光输出装置输出的若干股激光光束（分别用于测量CO2浓度、NO浓度和烟度），经过准直和合束之后，经过合束光纤输出至开放式探头15中，在开放式探头15中，激光光束与尾气接触之后被反射聚焦，基于透镜色差原理，出射的激光光束再从合束光纤输出至控制装置，在控制装置中进行分析并输出分析结果。利用透镜固有的色差特性，对合束光纤进行合理排布，实现外置光路的收发合置功能，从而保证外置光路的稳定性，无需设计抽气检测时的进样装置，简化测量过程。
此外，本实施例中，整个检测仪分为两个部分，其中，开放式探头15是单独一部分，其余的激光输出装置、合束光纤和控制装置等装置作为主机部分，两者通过合束光纤连接，对于外壳部分、电源部分，为了技术方案的简化，本实施例未做多余的图示和说明。
如图1～2所示，作为本发明一个优选的实施例，所述激光输出装置包括黄绿激光组件1、近红外激光组件2和中红外激光组件3，分别用于输出黄绿激光光束、近红外激光光束和中红外激光光束；且所述黄绿激光组件1、近红外激光组件2和中红外激光组件3的输出端上均安装有对光束进行准直的准直透镜。
在本实施例的一种情况中，黄绿激光组件1、近红外激光组件2和中红外激光组件3分别输出波长为0.56um、1.58um和5.25um的激光光束，当其经过透镜16之后，不同波长的激光的成像位置不同。
如图1所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述开放式探头15包括透镜16和回归反射组件18，其中，在顺沿激光光束的入射方向上，透镜16和回归反射组件18分别设置在尾气测量区的前后端，所述透镜16用于对进入到尾气测量区的激光光束进行准直和对从尾气测量区反射出的激光光束进行聚焦；所述回归反射组件18用于对经过尾气测量区的激光光束进行反射。
在实际应用时，经过准直和合束的激光光束从合束光纤进入到开放式探头15内时，经过透镜16的准直之后射入到尾气测量区（实际测量时，需要将开放式探头15靠近排气管附近），与尾气测量区的尾气接触之后，激光光束被回归反射组件18反射再次经过尾气测量区和透镜16，此时的透镜16用于对激光光束进行聚焦，使其聚焦在合束光纤的端面，此时会出现透镜色差现象，然后激光光束再通过合束光纤输出至控制装置，作为优选的，所述回归反射组件18可以为回归反射膜或者角反射器。
如图1所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述透镜16的一侧位置处设有透镜保护镜片17，所述透镜保护镜片17靠近尾气测量区的一侧设有防吸附膜。
防吸附膜可以镀设在透镜保护镜片17上，也可以粘贴在透镜保护镜片17上，具体不做限定。
如图1所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述控制装置包括烟度探测器10、CO2探测器11和NO探测器12，分别用于接收黄绿激光组件1、近红外激光组件2和中红外激光组件3发出激光光束的反射光束，烟度探测器10、CO2探测器11和NO探测器12均与控制处理器13通讯。
由于透镜色差的原理，透镜16对激光光束进行聚焦，使其聚焦在合束光纤的端面时，三种激光光束的聚焦位置不同，此时合束光纤可以将对应的激光光束送入至对应的烟度探测器10、CO2探测器11和NO探测器12中。
如图1～3所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述烟度探测器10、CO2探测器11和NO探测器12的接收端位置处均设有滤波片，以获取对应波长的光束，滤波片的设置目的是降低其他光束的干扰。
如图3所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述合束光纤包括入射光纤8和若干股出射光纤9，其中，所述出射光纤9包括与反射回的黄绿激光、近红外激光和中红外激光对应的I类芯、II类芯和III类芯，所述入射光纤8处于中心位置，用于输送入射激光光束，所述III类芯呈圆形阵列布置在所述入射光纤8的外侧，I类芯和II类芯处于入射光纤8和III类芯之间，且两者交替布置。
如图1所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述控制处理器13还与控制面板14通讯，所述控制面板14用于输入控制指令以及对分析结果的显示，所述控制面板14可以为触摸显示屏等装置。
如图1所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述激光输出装置与所述合束光纤之间依次设有合束镜一4、合束镜二5和耦合透镜7，用于对所述激光输出装置输出的若干股激光光束进行合束和耦合。
所述合束镜的数量可以根据需要灵活增删，具体不做限定。
如图1所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述耦合透镜7和所述合束镜二5之间还设有内校准吸收池6，所述内校准吸收池6内封装有已知浓度的CO2和NO，用于仪器校准。
本实施例中，校准过程是通过控制面板14实现的，校准时输入校准池气体内的浓度并将开放式探头15放置在流动空气中即可，校准完成后将开放式探头15靠近被测排气管即可完成实时测量，对于跟车测量，主机部分安装在车上，而开放式探头15通过转接结构安装在排气管附近，可实现跟车实时测量；对停车定点测量，只要将开放式探头15靠近排气管附近即可。
本发明上述实施例提供了一种便携式机动车尾气检测仪，利用透镜固有的色差特性，实现波长的分束结合分束光纤合理排布，实现外置光路的收发合置功能，从而保证外置光路的稳定性，无需设计抽气检测时的进样装置，简化测量过程，使得设备使用更加便携。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种便携式机动车尾气检测仪，其特征在于，包括：
激光输出装置，用于向外同时输出若干股激光光束；
开放式探头，其内设有尾气测量区和透镜，所述透镜用于在激光光束进入时对其进行准直，并在激光光束与尾气接触完成后对其进行聚焦；
合束光纤，用于向所述开放式探头输出经过准直和合束的激光光束，并接收从开放式探头反射回探测装置的反射光束；以及
控制装置，用于对所述激光输出装置进行温度控制和波长扫描，并进行气体浓度的分析和结果输出。
2.根据权利要求1所述的一种便携式机动车尾气检测仪，其特征在于，所述激光输出装置包括黄绿激光组件、近红外激光组件和中红外激光组件，分别用于输出黄绿激光光束、近红外激光光束和中红外激光光束；且所述黄绿激光组件、近红外激光组件和中红外激光组件的输出端上均安装有对光束进行准直的准直透镜。
3.根据权利要求1所述的一种便携式机动车尾气检测仪，其特征在于，所述开放式探头包括透镜和回归反射组件，其中，在顺沿激光光束的入射方向上，透镜和回归反射组件分别设置在尾气测量区的前后端，所述透镜用于对进入到尾气测量区的激光光束进行准直和对从尾气测量区反射出的激光光束进行聚焦；所述回归反射组件用于对经过尾气测量区的激光光束进行反射。
4.根据权利要求3所述的一种便携式机动车尾气检测仪，其特征在于，所述透镜的一侧位置处设有透镜保护镜片，所述透镜保护镜片靠近尾气测量区的一侧设有防吸附膜。
5.根据权利要求2所述的一种便携式机动车尾气检测仪，其特征在于，所述控制装置包括烟度探测器、CO2探测器和NO探测器，分别用于接收黄绿激光组件、近红外激光组件和中红外激光组件发出激光光束的反射光束，烟度探测器、CO2探测器和NO探测器均与控制处理器通讯。
6.根据权利要求5所述的一种便携式机动车尾气检测仪，其特征在于，所述烟度探测器、CO2探测器和NO探测器的接收端位置处均设有滤波片，以获取对应波长的光束。
7.根据权利要求2所述的一种便携式机动车尾气检测仪，其特征在于，所述合束光纤包括入射光纤和若干股出射光纤，其中，所述出射光纤包括与反射回的黄绿激光、近红外激光和中红外激光对应的I类芯、II类芯和III类芯，所述入射光纤处于中心位置，用于输送入射激光光束，所述III类芯呈圆形阵列布置在所述入射光纤的外侧，I类芯和II类芯处于入射光纤和III类芯之间，且两者交替布置。
8.根据权利要求5所述的一种便携式机动车尾气检测仪，其特征在于，所述控制处理器还与控制面板通讯，所述控制面板用于输入控制指令以及对分析结果的显示。
9.根据权利要求1所述的一种便携式机动车尾气检测仪，其特征在于，所述激光输出装置与所述合束光纤之间依次设有合束镜一、合束镜二和耦合透镜，用于对所述激光输出装置输出的若干股激光光束进行合束和耦合。
10.根据权利要求9所述的一种便携式机动车尾气检测仪，其特征在于，所述耦合透镜和所述合束镜二之间还设有内校准吸收池，所述内校准吸收池内封装有已知浓度的CO2和NO，用于仪器校准。
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|---|---|---|---|---|
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