PT1425576E - Dispositivo de medição de opacidade de um escape - Google Patents
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Description
DESCRICAO
Dispositivo de medição de opacidade de um escape
Requerimentos relacionados
Este requerimento reclama prioridade para o pedido provisório de patente dos EU número de série 60/318,574, arquivada em 11 de Setembro de 2001 e intitulado "System and Method for Detecting Smoke Density in Exhaust Emissions."
Campo do invento O presente invento refere-se a um sistema de detecção de emissões à distância e a um processo para detecção de emissões de escapes de veículos automóveis no qual o sistema determina a opacidade de um penacho de escape.
Enquadramento do invento
Os sistemas de detecção de emissões à distância são conhecidos. Um destes sistemas está revelado na patente US No. 5,210,702 e compreende uma fonte de radiação electromagnética que está disposta para fazer passar um feixe de radiação electromagnética através do penacho de escape de um veículo automóvel à medida que o veículo automóvel passa pelo sistema. O sistema também compreende um ou mais detectores dispostos para receber a radiação depois desta atravessar o penacho de escape do veículo. Podem ser associados um ou mais filtros a um ou mais detectores para permitir que os detectores determinem a intensidade da radiação electromagnética tendo um comprimento 1 de onda específico ou intervalo de comprimentos de onda. Os comprimentos de onda podem ser seleccionados convenientemente para corresponder a comprimentos de onda absorvidos por espécies moleculares de interesse num penacho de escape (por exemplo hidrocarbonetos, monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (C02) e óxidos de azoto (NOx) tais como NO e N02. As tensões de saída do um ou mais detectores representam a intensidade da radiação electromagnética medida por esse detector.
Estas tensões são então introduzidas num processador. O processador calcula a diferença entre a intensidade conhecida da fonte de luz e a intensidade detectada pelos detectores para determinar a quantidade de absorção pelas espécies moleculares específicas (com base nos comprimentos de onda pré-determinados associados a essas espécies). Com base nas absorções medidas, a concentração de um ou mais espécies moleculares nas emissões pode ser determinada de uma forma conhecida.
Um sistema para a detecção à distância de opacidade de escape está revelada em "Feasibility of Remote Sensing of Particulate Emission from Heavy-Duty Vehicles", Chen, G. et al., American Society of Automotive Engineers (1996). Neste sistema, a opacidade é medida num comprimento de onda de 638 nm e correlacionada com medições de C02.
Os sistemas de detecção de emissões à distância sofrem de várias desvantagens e limitações. Estes factores podem gerar leituras erradas, uma incidência relativamente elevada de dados rejeitados de resultados de teste "sinalizados". Estes e outros problemas podem reduzir os benefícios de um sistema de detecção de emissões à distância.
Pelo menos alguns sistemas de detecção de emissões à distância funcionam, em parte, através da determinação da 2 absorção (ou factor de transmissão) da luz através de um penacho de escape. Determinando a absorção / factor de transmissão em comprimentos de onda específicos (correspondendo a comprimentos de onda aos quais várias espécies moleculares presentes num penacho de escape absorvem radiação electromagnética), pode determinar-se a concentração destas espécies no espace. Um problema reside no facto de vários factores externos poderem afectar a intensidade medida e conduzir a erros. Por exemplo, se a intensidade medida reduzir por causa da difusão da luz devido a partículas no penacho de escape, mais do que a absorção da radiação pelas espécies que interessam, isto pode gerar erros.
Uma desvantagem de alguns sistemas de detecção à distância é a utilização de um comprimento de onda único de radiação electromagnética para medir a opacidade. Sabe-se que a difusão da radiação electromagnética devido à presença de partículas aumenta com a diminuição do comprimento de onda. Como a difusão é um grande contribuinte para a opacidade do penacho, os sistemas que só medem a opacidade com radiação electromagnética com comprimento de onda relativamente grande, podem, muitas vezes, gerar resultados imprecisos.
Estas e outras desvantagens existem. A patente US 6,570,655 revela um dispositivo para medir a opacidade no, ou próximo do máximo da sensibilidade do olho no comprimento de onda verde. É feita uma segunda medição num comprimento de onda diferente para corrigir a difusão devido às partículas "brancas". A patente WOO/34755 revela um sistema de detecção de emissões que emite e mede a luz em vários comprimentos de onda de absorção, e também num comprimento de onda de opacidade. 3
Claims (9)
- REIVINDICAÇÕES 1. Processo para determinar um valor de opacidade de um penacho de emissão (16) o processo compreendendo as etapas que consistem em: dirigir um feixe (20, 22) compreendendo um comprimento de onda de opacidade de radiação electromagnética através de um penacho de emissão (16), no qual um comprimento de onda de opacidade é um comprimento de onda ao qual a atenuação da radiação electromagnética no interior do penacho de emissão é provocada principalmente por difusão devido à presença de partículas no penacho de emissão; detectar o feixe depois do feixe ter atravessado o penacho de emissão; caracterizado por consistir em dirigir um feixe compreendendo pelo menos um comprimento de onda de opacidade adicional e diferente através do penacho de emissão, determinar uma variação de intensidade de feixe (20, 22) provocado pela passagem do feixe através do penacho de emissão para cada um dos pelo menos dois comprimentos de onda de opacidade diferentes de radiação electromagnética; comparar as variações de intensidade determinadas dos pelo menos dois comprimentos de onda de opacidade diferentes de radiação electromagnética, determinar um valor de opacidade ligado às variações de intensidade determinadas dos pelo menos dois comprimentos de onda de opacidades diferentes de radiação electromagnética se as variações de intensidade dos pelo menos dois comprimentos de onda de opacidades diferentes de radiação electromagnética forem 1 substancialmente equivalentes, e rejeitar as variações de intensidade determinadas dos pelo menos dois comprimento de onda diferente de radiação electromagnética sem determinar um valor de opacidade se as variações de intensidade dos pelo menos dois comprimentos de onda de opacidade diferentes de radiação electromagnética não forem substancialmente equivalentes.
- 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, no qual o feixe compreende ainda: um primeiro comprimento de onda de opacidade que está substancialmente no espectro do infravermelho; um segundo comprimento de onda de opacidade que está substancialmente no espectro visível; e Um terceiro comprimento de onda de opacidade que está substancialmente no espectro do ultravioleta.
- 3. Processo para medir a opacidade utilizando um sistema de detecção de emissões à distância que mede as emissões de escape de veículos automóveis, o processo consistindo em: dirigir um comprimento de onda de opacidade de radiação electromagnética através de um penacho de emissões de escape (16), no qual um comprimento de onda de opacidade é um comprimento de onda no qual a atenuação da radiação electromagnético no interior do penacho de emissões é principalmente provocado por difusão devido à presença de partículas no penacho de emissões de escape; 2 comprimento de onda detectar o comprimento de onda de radiação electromagnética depois de este ter passado através do penacho de emissões de escape; determinar a concentração relativa de um composto de escape de veiculo no penacho de emissões de escape; caracterizado por consistir em dirigir pelo menos um comprimento de onda de opacidade adicional e diferente através do penacho de emissões de escape; determinar uma variação de intensidade provocada pela passagem do feixe através do penacho de emissão para cada um dos pelo menos dois comprimentos de onda de opacidades diferentes de radiação electromagnética; correlacionar as variações de intensidade para cada um dos pelo menos dois comprimentos de onda de opacidade diferentes de radiação electromagnética com a concentração relativa determinada do composto de escape do veículo, gravar um valor de opacidade válido para cada um dos pelo menos dois comprimentos de onda de opacidades diferentes de radiação electromagnética que estão substancialmente correlacionados com a concentração relativa determinada do composto de escape de veículo; comparar as variações de intensidade determinadas dos pelo menos dois comprimentos de onda diferentes de radiação electromagnética; calcular um valor de opacidade reportado proporcional a uma média dos valores de opacidade válidos se as variações de intensidade dos pelo menos dois comprimentos de onda de opacidades diferentes de radiação electromagnética forem substancialmente equivalentes; e rejeitar as variações de intensidade determinadas dos pelo menos dois comprimentos de onda de opacidade diferentes de 3 radiação electromagnética sem determinar um valor de opacidade reportado se as variações de intensidade dos pelo menos dois comprimentos de onda de opacidades diferentes de radiação electromagnética não forem substancialmente equivalentes.
- 4. Processo de acordo com a reivindicação 3, consistindo ainda em: dirigir um terceiro comprimento de onda de opacidade diferente de radiação electromagnética através do penacho de emissões de escape.
- 5/9 6/9FIG.6 7/9determinar variação de intensidade x704 determinar concentração relativa 706 correlacionarFIG.75. Processo de acordo com a reivindicação 4, no qual um primeiro dos pelo menos dois comprimentos de onda de opacidade diferentes de radiação electromagnética compreende um comprimento de onda que está substancialmente no espectro do infravermelho; um segundo dos pelo menos dois comprimentos de onda de opacidade diferentes de radiação electromagnética compreende um comprimento de onda que está substancialmente no espectro visível; e um terceiro comprimento de onda de opacidade diferente de radiação electromagnética compreende um comprimento de onda que está substancialmente no espectro do ultravioleta.
- 6. Sistema de detecção à distância para medir a opacidade de um penacho de escape de veículo, o sistema compreendendo: uma fonte (12) que dirige um comprimento de onda de opacidade de radiação electromagnética através de um 4 penacho de emissões de escape (16), em que um comprimento de onda de opacidade é um comprimento de onda ao qual a atenuação da radiação electromagnética no interior do penacho de emissões de escape é principalmente provocado por difusão devido à presença de partículas no penacho de escape; um detector (14) que detecta o comprimento de onda de opacidade de radiação electromagnética e gera um sinal de saida; e um processador (100) compreendendo: um módulo de concentração relativa que determina uma concentração relativa de um composto de escape de veículo no penacho de emissões de escape; caracterizado por a fonte (12) dirigir pelo menos um comprimento de onda de opacidade adicional e diferente através do penacho de emissões e o detector detectar pelo menos um comprimento de opacidade adicional, e caracterizado ainda por um módulo de variação de intensidade que determina uma variação de intensidade provocada pela passagem do feixe através do penacho de emissões para os pelo menos dois comprimentos de onda diferentes baseado, pelo menos em parte, no sinal de saída; um módulo de correlação que efectua a correlação das variações de intensidade para os pelo menos dois comprimentos de onda de opacidade diferentes com a concentração relativa do composto de escape de veículo e grava um valor de opacidade válido para cada um dos pelo menos dois comprimentos de onda diferentes que estão substancialmente correlacionadas com a concentração relativa determinada do composto de escape de veículo; e 5 um módulo de cálculo que compara as variações de intensidade dos pelo menos dois comprimentos de onda de opacidades diferentes de radiação electromagnética, calcula um valor de opacidade reportado proporcional a uma média dos valores de opacidade válidos se as variações de intensidade dos pelo menos dois comprimentos de onda de opacidade diferentes de radiação electromagnética forem substancialmente equivalentes, e rejeita as variações de intensidade determinadas dos pelo menos dois comprimentos de onda de opacidade diferentes de radiação electromagnética sem calcular um valor de opacidade reportado se as variações de intensidade dos pelo menos dois comprimentos de onda de opacidade diferentes não forem substancialmente equivalentes.
- 7. Sistema de acordo com a reivindicação 6, compreendendo ainda: uma fonte de radiação electromagnética compreendendo um terceiro comprimento de onda de opacidade diferente.
- 8/98. Sistema de acordo com a reivindicação 7, no qual um primeiro dos pelo menos dois comprimentos de onda de opacidade diferentes de radiação electromagnética compreendem um comprimento de onda que está substancialmente no espectro do infravermelho; um segundo dos pelo menos dois comprimento de onda de opacidade diferentes do radiação electromagnética compreende um comprimento de onda que está substancialmente no espectro visível; e 6 o terceiro comprimento de onda de opacidade diferente compreende um comprimento de onda que está substancialmente no espectro do ultravioleta. Lisboa, 15 de Março de 2011. 7 RESUMO Dispositivo de medição de opacidade de um escape É proporcionado um sistema de detecção de emissões à distância e um processo para detectar emissões de escape de veiculos automóveis, no qual o sistema determina a opacidade de um penacho de escape. 0 sistema compreende uma fonte de radiação que emite radiação que é feita passar através do penacho de escape de um veículo automóvel para um ou mais detectores dispostos para receber a radiação. São reveladas múltiplas formas de realização de medição de opacidade de comprimentos de onda múltiplos e formas de realização de medição de opacidade de comprimento de onda monocromático. 1/9FIG.1 2/9FIG.2 3/9 módulo de determinação de opacidade 102 sistema de processamento de dados FIG.3 4/9FIG.4
- 9/9FIG.9
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