一种重型车PM快速手持式检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种重型车PM快速手持式检测装置及检测方法，该装置主要组成部分有气体采集模块、分析模块、信号处理模块、存储模块、人机交互模块和电源模块，作为核心部分的分析模块具有实时连续监测，对微粒及超细微粒高灵敏度，无需微粒样本采集及稀释，宽工作温度范围，响应快速，测量值不受流量、压力及温度变化影响。相比目前进行台架试验或车载测试的测试仪器，该重型车PM快速手持式检测装置，可设计成更加精巧，便携，且方便使用的装置；且该重型车PM快速手持式检测装置响应速度快，能够适应重型车排量大，浓度高的测试环境。

A Rapid Hand-held Detection Device and Detection Method for PM of Heavy Vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种重型车PM快速手持式检测装置及检测方法
本专利技术涉及车辆PM检测
，更具体的说是涉及一种重型车PM快速手持式检测装置及其检测方法。
技术介绍
随着机动车保有量快速增加，机动车污染已成为我国空气污染的重要来源，部分城市呈现出以机动车尾气污染为主的特点，直接影响人类健康。北京、天津、上海等15个城市大气PM2.5源分析工作结果显示，本地排放源中移动源对PM2.5浓度的贡献范围为13.5％-52.1％；北京市发布的PM2.5来源解析表明，北京市全年PM2.5主要来源中本地排放占三分之二，移动源占比达到45％，其中在京行驶的柴油车贡献最大。按车型分类，重型货车排放的PM明显高于轻型车，其中重型柴油车是主要贡献者；按燃料分类，柴油车排放的PM超过汽车排放总量的90％。只占汽车保有量7.8％的柴油货车却排放了77.8％的PM，所以说重型柴油车的PM污染防治是重中之重。目前尚未有成熟的PM质量浓度传感器可用于实车测试，故PM传感器无法运用到PM检测仪上，为了实现颗粒物质量浓度的检测，可使用电荷法、震荡天平、激光散射三种方法。震荡天平法成本较高，在使用过程中易受外界干扰，并且震荡天平核心部件需要频繁清洗以保证检测精度，不能实现快速检测；激光散射法能测量的主要颗粒物的直径为>70nm，而重型柴油车新车排放法规要求的粒径检测范围为>23nm，并且国五、国六柴油车主要排放小粒径的颗粒物，故其使用条件受限，不能满足较大的量程，同时其检测稳定性较差，不能满足较小的测量误差。电荷法测量PM质量浓度是重型车车载排放推荐方法，已有成熟的电荷法传感器供选择，但目前，电荷法测量PM质量浓度的一些装置或设备，仍成本较高，能耗和体积较大，不利于实现轻量化，手持式的要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种重型车PM快速手持式检测装置，该装置检测PM质量浓度响应速度快，能够适应重型车排量大，浓度高的测试环境。为了实现上述目的，第一方面，本专利技术采用如下技术方案：一种重型车PM快速手持式检测装置，包括：气体采集模块，用于采集重型车的尾气以及用于计量所采集尾气的浓度；分析模块，用于进行PM数量浓度分析，生成浓度电信号；信号处理模块，用于接收分析模块发送的浓度电信号；将所述浓度电信号进行转换和放大，并进行处理和运算，生成数量浓度结果和质量浓度结果；存储模块，用于存储PM数量浓度结果和PM质量浓度结果的测试数据；人机交互模块，用于输入操作员控制指令、显示测试结果信息以及显示故障信息；电源模块，用于为所述检测装置的各个模块供电；并配备电池管理系统，对电源模块自身的充放电、老化和剩余寿命进行检测。在一个实施例中，还包括信息传输模块，用于将所述存储模块中的数据传输至外设。在一个实施例中，所述信息传输模块包括下述一项或多项：WIFI模块、公众移动通信网通信模块、蓝牙模块、近场通信模块。该重型车PM快速手持式检测装置同时具备存储和传输的功能，可以写入和记录大量数据，并且传输方式多样化，符合多种环境条件下的传输要求。在一个实施例中，所述气体采集模块包括探头、流量计和泵；所述探头与所述流量计的一端连接，所述探头用于采集重型车的尾气；所述流量计的另一端与所述泵连接，所述流量计用于计量所述探头所采集尾气的浓度；所述泵用于提供动力，将尾气从所述流量计的另一端吸入，输入到所述分析模块。在一个实施例中，所述分析模块由电荷传感器组成；所述电荷传感器的法拉第杯内依次设有电晕充电器、喷射稀释器和静电计。第二方面，本专利技术还提供如下技术方案：一种重型车PM快速检测方法，使用如上述实施例任一项所述的检测装置，包括：采集待检测重型车的尾气，并计算所采集尾气的浓度；根据所述尾气的浓度，生成浓度电信号；对所述浓度电信号进行预处理，并生成数量浓度结果；将所述数量浓度结果，输入预设的计算公式；输出PM质量浓度的检测结果。在一个实施例中，所述预设的计算公式为：其中M表示PM质量；N表示PM数量；ρ0＝2g/cm3；d0＝～20nm，表示主要粒子直径；Df＝2.3，表示质量迁移率指数；μg表示几何平均直径；σg＝1.7，表示几何标准偏差。在一个实施例中，所述对所述浓度电信号进行预处理，并生成数量浓度结果，包括：对所述浓度电信号进行转换和放大；再进行运算、滤波、分析，生成数量浓度结果。在一个实施例中，还包括：判断所述PM质量浓度是否超过预设的PM质量浓度阈值；当超过所述阈值时，显示超标结果和/或PM质量浓度。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的重型车PM快速手持式检测装置，包括：气体采集模块、分析模块、信号处理模块、存储模块、人机交互模块和电源模块，作为核心部分的分析模块具有实时连续监测，对微粒及超细微粒高灵敏度，无需微粒样本采集及稀释，宽工作温度范围，响应快速，测量值不受流量、压力及温度变化影响。相比目前进行台架试验或车载测试的测试仪器，该重型车PM快速手持式检测装置，可设计成更加精巧，便携，且方便使用的装置；且该重型车PM快速手持式检测装置响应速度快，能够适应重型车排量大，浓度高的测试环境。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种重型车PM快速手持式检测装置整体结构模块化示意图；图2为本专利技术提供的分析模块中法拉第杯工作流程示意图；图3为本专利技术提供的重型车PM快速手持式检测装置的软件流程图；图4为本专利技术提供的一种重型车PM快速检测方法流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见附图1，本专利技术实施例公开了一种重型车PM快速手持式检测装置，该装置包括：气体采集模块1，主要由探头，流量计和泵三部分组成，探头用于采集重型车的尾气，流量计用于计量探头所采集尾气的浓度，泵提供动力，将重型车排气吸入检测仪的电荷传感器中。分析模块2，用于电荷法分析，主要由电荷传感器组成，其中电荷传感器主要进行PM数量浓度分析。工作原理是当正离子被推动通过喷射器喉部时，此处产生的负压用于抽吸含有微粒的样气，喷射泵产生恒定的流量通过传感器，此流量不受废气管中的流量变化影响，故对废气管流量进行不同的气路设计，可以实现较低的取样流量控制，此外预热时间和响应时间可以通过对充电功率与充电率的控制来实现时间的变化。参照图2所示，电荷传感器的法拉第杯内有电晕充电器，微粒在此法拉第杯内被充电并被传感器内部的喷射稀释器推动。新鲜洁净的空气被铂电晕针产生的大约2千伏高压放电电离，正离子被推动通过喷射器喉部，此处产生的负压用于抽吸含有微粒的样气，喷射泵产生恒定的流量通过传感器，此流量并不受废气管中的流量变化影响。在喷射泵后，紊流混合确保了离子、微粒及微粒表面一定数量离子沉积之间的最佳接触。正自由离子(不沉积在微粒表面)被来自中央电极的正捕集电压从样气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重型车PM快速手持式检测装置，其特征在于，包括：气体采集模块(1)，用于采集重型车的尾气以及用于计量所采集尾气的浓度；分析模块(2)，用于进行PM数量浓度分析，生成浓度电信号；信号处理模块(3)，用于接收分析模块(2)发送的浓度电信号；将所述浓度电信号进行转换和放大，并进行处理和运算，生成数量浓度结果和质量浓度结果；存储模块(4)，用于存储PM数量浓度结果和PM质量浓度结果的测试数据；人机交互模块(5)，用于输入操作员控制指令、显示测试结果信息以及显示故障信息；电源模块(6)，用于为所述检测装置的各个模块供电；并配备电池管理系统，对电源模块(6)自身的充放电、老化和剩余寿命进行检测。

【技术特征摘要】
1.一种重型车PM快速手持式检测装置，其特征在于，包括：气体采集模块(1)，用于采集重型车的尾气以及用于计量所采集尾气的浓度；分析模块(2)，用于进行PM数量浓度分析，生成浓度电信号；信号处理模块(3)，用于接收分析模块(2)发送的浓度电信号；将所述浓度电信号进行转换和放大，并进行处理和运算，生成数量浓度结果和质量浓度结果；存储模块(4)，用于存储PM数量浓度结果和PM质量浓度结果的测试数据；人机交互模块(5)，用于输入操作员控制指令、显示测试结果信息以及显示故障信息；电源模块(6)，用于为所述检测装置的各个模块供电；并配备电池管理系统，对电源模块(6)自身的充放电、老化和剩余寿命进行检测。2.根据权利要求1所述的一种重型车PM快速手持式检测装置，其特征在于，还包括信息传输模块(7)，用于将所述存储模块(4)中的数据传输至外设。3.根据权利要求2所述的一种重型车PM快速手持式检测装置，其特征在于，所述信息传输模块(7)包括下述一项或多项：WIFI模块、公众移动通信网通信模块、蓝牙模块、近场通信模块。4.根据权利要求1所述的一种重型车PM快速手持式检测装置，其特征在于，所述气体采集模块(1)包括探头、流量计和泵；所述探头与所述流量计的一端连接，所述探头用于采集重型车的尾气；所述流量计的另一端与所述泵连接，所述流量计用于计量所述探头所采集尾气的浓度；所述泵用...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭建伟，谭丹，田卫东，葛蕴珊，王浩浩，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11