[发明专利]基于量子级联激光器的汽车尾气遥感检测系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车尾气排放检测技术领域，尤其涉及一种基于量子级联激光器的汽车尾气遥感检测系统和方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，汽车保有量持续增长，汽车排放的有害废气污染已成为我国城市大气污染的主要来源之一。根据环保部门的统计，城市空气污染中20%的CO₂，60~70%的CO，40%的NO_x和70%的HC来自于汽车尾气。例如，北京市和广州市汽车排放污染物在环境空气中的比率，一氧化碳（CO）占80%以上，氮氧化物(NO_x)占40%以上。为控制汽车尾气污染物排放，世界各国和地区都先后制定了限制汽车废气排放的法律法规。我国自2007年7月开始实施相当于欧洲III号法规的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国III，IV阶段)》排放标准。但是，与发达国家相比，我国汽车尾气的排放现状依然不容乐观：汽车排放污染管理起步较晚；重点城市的汽车尾气造成的污染状况非常严重；车辆上与排放相关的组件非常欠缺。为了改善城市环境空气质量，削减和控制汽车尾气的排放污染己经刻不容缓。

我国现行的汽车尾气的监测方法主要有工况法和怠速法。目前，这两种方法都主要在汽车生产厂的实验测试平台上或者车辆年检场所中才能完成测试，而对于在行驶过程中的汽车的尾气排放过程却无法实现实时监测。实际行驶过程中，汽车的尾气排放不仅取决于汽车本身的构造，还取决于汽车所使用的燃料组成、负载、驾驶方式和交通的拥挤程度等诸多因素。汽车尾气遥感监测技术是一种先进的汽车尾气监测技术，它能够在汽车正常行驶情况下对汽车尾气的瞬时排放实现监测，识别排放不达标的污染车辆，为城市汽车尾气污染的监测和控制提供了有效手段，因而有着巨大的社会需求受到广泛的研究和关注。

传统的汽车尾气的遥感监测方法主要是对于CO₂，CO和HC检测的非分光红外法。排放污染物检测条件多是在怠速条件下，无法反映汽车在行驶条件下的有害尾气排放的特性和尾气在空气中可能形成的光化学反应。现有技术的汽车尾气检测装置如专利号为CN2440208Y的“一种多怠速机动车尾气检测装置”需要将软管连接到汽车尾气管口上才能进行尾气中CO和HC的检测分析。专利号为CN1412541A的“对汽车尾气进行实时检测用的红外激光检测系统和方法”所使用的是一种非分光红外分析仪，它没有光谱分辨率，且检测的尾气种类较为单一，只能检测CO和HC的浓度。从单一的CO和HC浓度的检测发展到CO、CO₂、HC、NO_x、NH₃和SO_x等多种成分的检测是当前汽车尾气遥感检测的方向。目前，汽车尾气遥感检测技术在美国、加拿大、澳大利亚、瑞典、巴西、新加坡和印度等许多国家都在积极研制过程中。

量子级联激光器，开创了利用宽带隙材料研制中远红外半导体激光器的先河，是半导体激光理论的里程碑，正成为世界各国争相追踪的前沿技术。量子级联激光器具有单色性好、量子效率高、温度稳定性好、波长设计灵活、固有响应速度快等优点。量子级联激光器在气体检测方面有着广阔的应用前景，尤其是在低浓度气体、大气痕量气体检测方面，量子级联激光器有着传统半导体激光器无可比拟的优势，可广泛应用于煤矿瓦斯气体高灵敏度检测、汽车尾气和工业废气检测。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于量子级联激光器的汽车尾气遥感检测系统和方法，实现对道路上行驶汽车排放尾气的遥感检测。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

基于量子级联激光器的汽车尾气遥感检测系统，包括任意函数发生器、电流脉冲驱动模块、量子级联激光器、聚乙烯准直聚焦透镜、分光镜、斩波器、热释电传感器模块、镀金直角反射镜、锁相放大器、计算机；