一种氨逃逸计量系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种氨逃逸计量系统及其使用方法，所述系统包括光源模块、光路模块、样气采集及废气处理模块、信号采集及处理模块和数据处理模块。本发明专利技术中，使用了可调谐激光吸收光谱技术，利用激光器输出随电流或温度变化的可调谐波长的激光，连续周期性的扫描待测样气的单个吸收峰，同时给激光器提供高频调制信号，并对光电探测器检测到的信号进行解调，从而降低低频噪声，得到高信噪比的谐波信号，计算出气体中氨浓度，本发明专利技术提供了一种可用于检测柴油机车尾气后处理降低氮氧化物排放过程中的氨逃逸情况，为优化尾气排放并满足国家排放法规提供必要的计量手段。放法规提供必要的计量手段。放法规提供必要的计量手段。

【技术实现步骤摘要】
一种氨逃逸计量系统及其使用方法


[0001]本专利技术涉及车用柴油机使用尿素水溶液降低氮氧化物排放领域，尤其涉及一种氨逃逸计量系统及其使用方法。

技术介绍

[0002]氮氧化物是柴油机车尾气排放中最重要的污染物之一，目前，中国第六阶段排放法规已经对氮氧化物排放提出了严格的要求，并且在未来可能推出的新阶段排放法规中提出更严格的要求。目前降低柴油机车氮氧化物排放最有效的方式是使用选择性催化还原(SCR)反应，具体实施过程是在高温尾气中喷射尿素水溶液，尿素水解后生成氨气，在催化剂的作用下，氨气与氮氧化物发生氧化还原反应，将氮氧化物转化成无害的氮气，为了最大限度降低氮氧化物排放，实际操作过程中会喷入过量的尿素来保证氮氧化物的充分反应，而过量的尿素分解会产生多余的氨气未参与反应而直接排入大气中，氨气本身是一种有毒气体，排放法规对其也有明确的要求，因此，检测氨逃逸并进行定量分析显得尤为重要。
[0003]目前，氨逃逸测量技术基本被国外公司垄断，国内有少数研究机构也开展了相关研究，但相关产品的稳定性比较差。随着商用车排放法规日益严格，市场对氨逃逸检测仪器需求量不断提高，深入研究相关检测技术及研制自主产权的检测仪器十分必要。基于此，本领域技术人员提出了一种利用可调谐激光吸收光谱技术计量氨逃逸的系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决的上述问题，而提出的一种氨逃逸计量系统及其使用方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种氨逃逸计量系统，所述系统包括光源模块、光路模块、样气采集及废气处理模块、信号采集及处理模块和数据处理模块,所述光源模块用于发射可调谐的光信号，光信号经过所述光路模块处理后分别进入样气池和标准气池，然后光信号进入所述信号采集及处理模块，经所述信号采集和处理模块处理后得到的数据经过所述数据处理模块计算后，得到氨气浓度；所述光源模块包括有信号发生器、激光控制器和激光器，所述光路模块包括有光纤、分路器、样气吸收池和激光耦合器，所述样气采集及废气处理模块包括有氨气标准气、样气前处理、样气吸收池、真空泵和废气处理池，所述信号采集及处理模块包括有光电探测器、前置放大电路、锁相放大器、A/D转化器，所述数据处理模块包括有中央处理器和计算机。
[0007]作为上述技术方案的进一步描述：
[0008]所述信号发生器具有两通道任意波发生器，叠加两路信号分别为低频锯齿波和高频正弦波。
[0009]作为上述技术方案的进一步描述：
[0010]所述光路模块中激光器输出的特定波长的激光通过50％的激光分路器进入光纤
进行传输，其中一路光信号通过样气吸收池，另一路光信号通过氨气标准气。
[0011]作为上述技术方案的进一步描述：
[0012]所述氨气标准气可以是氨气和氮气按一定配比组成的气体。
[0013]一种氨逃逸计量系统使用方法，包括以下步骤：
[0014]S1、标准样气浓度校准；
[0015]S2、排气管内气体的采样和氨逃逸测量。
[0016]作为上述技术方案的进一步描述：步骤S1中标准样气浓度校准，具体包括以下步骤：
[0017]S101、热机，防止管路和样气吸收池存在液态水吸收氨气，影响
[0018]测量精度；
[0019]S102、将标准浓度样气通入样气吸收池；
[0020]S103、信号发生器触发激光控制器发射激光，同时将信号发送至锁相放大器；
[0021]S104、激光器发射的波长调制激光周期性扫描气体吸收谱线，经过样气吸收池后进入光电探测器，进行光电转换；
[0022]S105、所得电信号进行放大处理，经锁相放大器后输出谐波信号；
[0023]S106、谐波信号经过处理器处理后计算得到氨气浓度；
[0024]S107、计算得到的氨气浓度与标准样气浓度对标，处理器自动调整参数使测量值与实际值保持一致。
[0025]步骤S2中排气管内气体的采样和氨逃逸测量，具体包括以下步骤：
[0026]S201、热机；
[0027]S202、采样泵工作，将排气管中待测气体引入样气吸收池，待测气体持续通过激光光路；
[0028]S203、信号发生器触发激光控制器持续发射激光，同时将信号发送至锁相放大器；
[0029]S204、激光器发射的波长调制激光周期性扫描气体吸收谱线，经过样气吸收池后进入光电探测器，进行光电转换；
[0030]S205、所得电信号进行放大处理，经锁相放大器后输出谐波信号；
[0031]S206、谐波信号经过处理器降噪和算法修正后计算得到氨气浓度。
[0032]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0033]本专利技术中，使用了可调谐激光吸收光谱技术，利用激光器输出随电流或温度变化的可调谐波长的激光，连续周期性的扫描待测样气的单个吸收峰，同时给激光器提供高频调制信号，并对光电探测器检测到的信号进行解调，从而降低低频噪声，得到高信噪比的谐波信号，计算出气体中氨浓度，本专利技术提供了一种可用于检测柴油机车尾气后处理降低氮氧化物排放过程中的氨逃逸情况，为优化尾气排放并满足国家排放法规提供必要的计量手段，且仪器结构简单、成本低，并具有高光谱分辨率和高测量灵敏度，有利于保证氨浓度测量的精度和稳定性，并逐步降低氨逃逸检测仪的开发成本。
附图说明
[0034]图1为本专利技术中氨逃逸计量系统示意图；
[0035]图2为本专利技术中样气前处理的示意图。
具体实施方式
[0036]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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]实施例一：
[0038]请参阅图1至图2，本专利技术实施例提供的一种氨逃逸计量系统，系统包括光源模块、光路模块、样气采集及废气处理模块、信号采集及处理模块和数据处理模块,所述光源模块用于发射可调谐的光信号，光信号经过所述光路模块处理后分别进入样气池和标准气池，然后光信号进入所述信号采集及处理模块，经所述信号采集和处理模块处理后得到的数据经过所述数据处理模块计算后，得到氨气浓度；光源模块包括有信号发生器、激光控制器和激光器，光路模块包括有光纤、分路器、样气吸收池和激光耦合器，样气采集及废气处理模块包括有氨气标准气、样气前处理、样气吸收池、真空泵和废气处理池，信号采集及处理模块包括有光电探测器、前置放大电路、锁相放大器、A/D转化器，数据处理模块包括有中央处理器和计算机。
[0039]信号发生器用于给激光控制器和锁相放大器提供信号，要具有两通道任意波发生器，叠加两路信号分别为低频锯齿波和高频正弦波；激光控制器通过调节工作温度或注入电流来驱动激光器正常工作；为了提高测试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨逃逸计量系统，其特征在于，所述系统包括光源模块、光路模块、样气采集及废气处理模块、信号采集及处理模块和数据处理模块,所述光源模块用于发射可调谐的光信号，光信号经过所述光路模块处理后分别进入样气池和标准气池，然后光信号进入所述信号采集及处理模块，经所述信号采集和处理模块处理后得到的数据经过所述数据处理模块计算后，得到氨气浓度；所述光源模块包括有信号发生器、激光控制器和激光器，所述光路模块包括有光纤、分路器、样气吸收池和激光耦合器，所述样气采集及废气处理模块包括有氨气标准气、样气前处理、样气吸收池、真空泵和废气处理池，所述信号采集及处理模块包括有光电探测器、前置放大电路、锁相放大器、A/D转化器，所述数据处理模块包括有中央处理器和计算机。2.根据权利要求1所述的一种氨逃逸计量系统，其特征在于，所述信号发生器具有两通道任意波发生器，叠加两路信号分别为低频锯齿波和高频正弦波。3.根据权利要求1所述的一种氨逃逸计量系统，其特征在于，所述光路模块中激光器输出的特定波长的激光通过50％的激光分路器进入光纤进行传输，其中一路光信号通过样气吸收池，另一路光信号通过氨气标准气。4.根据权利要求1所述的一种氨逃逸计量系统，其特征在于，所述氨气标准气是氨气和氮气按一定配比组成的气体。5.一种氨逃逸计量系统使用方法，基于权利要求1所述的氨逃逸计量系统，其特征在于，包括以下步骤：S1、标准样气...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴毅强，刘春涛，施泰峰，李志强，秦静，安彦召，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：