[发明专利]一种基于气体传感器阵列的汽车尾气检测方法

说明书

所属领域

本发明涉及汽车尾气检测领域，特别涉及CO和NO₂组分浓度的一种基于气体传感器阵列的汽车尾气检测方法。

背景技术

随着我国汽车拥有量的急剧增加，汽车尾气污染已经成为我国空气污染的第一大污染源，而且，在城市交通越来越拥堵的状态下，汽车在怠速状态下会产生更多的对人体健康有害的气体，如CO、NO₂等，这些气体进入车内也将严重影响司乘人员的身体健康。虽然对汽车尾气的排放有相关环保法规和标准的限制，但是，随着汽车使用时间的延长和装载量的变化，其排放污染物的量会有所差异，有必要随时实时跟踪监测，特别是尾气中的CO和NO₂含量。

有毒有害、易燃易爆等危险气体的检测分析方法已经有多种成熟的方法，如分光光谱法、红外吸收光谱法、气相色谱法、离子迁移谱法、质谱法以及各单项技术的组合方法等；还有多种气体传感器，如热催化、热导、电化学、固态电解质、气敏二极管、气敏场效应晶体管、半导体聚合物、半导体金属氧化物等气体敏感元件可用于检测各种各样的被测气体，其中半导体金属氧化物气体传感器以其灵敏度高、能检测多种气体、响应快、体积小、价格低、寿命长等优点得到了广泛地应用。

但是，由于金属氧化物气体传感器对多种气体的交叉敏感特性，给汽车尾气这样复杂的混合气体中某一成分如CO浓度的检测带来了困难。目前，一般采用多个具有不同敏感特性的金属氧化物气体传感器同时检测某特定组分的混合气体，并采用神经网络的方法进行数据处理，以定性或半定量地判断被测气体的种类与各组分的浓度。但是，这种方法的可靠性依赖于神经网络的设计与训练，而且这种训练需要标准样本集，而汽车尾气中成分有上百种之多，其组分是未知的且千变万化，进行这样的训练是比较困难的，况且金属氧化物气体传感器的特性强烈依赖于环境温度、湿度等，使检测的可靠性差。

在现有技术中已有多种具有温湿度补偿的气体检测装置，如专利号为CN1588030的“一种具有温湿补偿功能的便携式气体检测分析仪”，可以实时检测被测气体中CO和CH₄气体的含量以及环境温湿度的变化，并将检测数据、时间以及环境信息存入存储器，并可通过计算机进行深入分析、温湿补偿、收集、管理和对测得信息进行备案等。专利号为CN2641650的“便携式智能型气体检测仪”，包括一个或一个以上的气体检测传感器，一个温度传感器电路，一个多路模拟信号输入端的微处理器，一个存有传感器的零点与温度的标准曲线表数据的外部程序存储器和液晶显示电路；该便携式智能型气体检测仪，具有自动识别传感器、数据采集、运算处理、数字滤波、量纲变换、线性纠正、误差修正、数字显示、越限报警、远程通讯等功能。专利号为CN2816808的“汽车尾气检测装置”侧重于尾气的采样，包括气体传感器、信号模/数转换电路、计算机系统、驱动电路、抽吸泵、空气过滤器、活性炭过滤器、抽吸电磁阀、尾气导管及汽车尾气采集器。

通过分析这些专利发现，这些专利中都没有涉及到如何分析混合气体以及如何消除传感器对多种气体的交叉敏感或非被测气体的干扰所带来的检测误差，因为无论采用那种气体传感器检测汽车尾气中如CO的浓度，都存在其它组分的干扰问题，何况所有组分都是相生相伴的，且它们的浓度往往大于所要检测的组分如CO的浓度；其次，这些专利都回避了一个重要的问题，即采用的气体传感器的种类及其特性如何，而气体传感器才是一个气体检测装置的核心，这个问题不解决，则测试结果就没有可信度；再者，这些专利都偏重于检测装置的设计，没有涉及到多气体传感器数据的融合处理问题。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术的不足，提出一种基于气体传感器阵列的汽车尾气检测方法，即应用金属氧化物气体传感器阵列检测汽车尾气及其中CO和NO₂组分浓度的方法。

本发明的技术方案是：一种基于气体传感器阵列的汽车尾气检测方法，气体传感器阵列为金属氧化物气体传感器阵列，用于检测汽车尾气中CO和NO₂和总碳氢化合物浓度，特别是：

气体传感器阵列安装在可改变温度、湿度并能注入和排出被测气体的测试箱中，测试箱中包括两个具有不同敏感特性的CO气体传感器，是第一CO气体传感器和第二CO气体传感器，两个具有不同敏感特性的NO₂气体传感器，是第一NO₂气体传感器和第二NO₂气体传感器，两个具有不同敏感特性的可燃性气体传感器，是第一可燃性气体传感器和第二可燃性气体传感器，测试箱中还包括一个温度传感器和一个湿度传感器；