[发明专利]碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪用含碳气体成分分析模块

摘要

本发明公开了一种碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪用含碳气体成分分析模块，包括分析单元、测量控制处理单元和泵阀单元，以实现对碳平衡法燃油消耗测量仪中对稀释排气中含碳气体成分的低浓度精确测量，为平衡法汽车燃料消耗量测试仪提供了核心模块，提供了强有力的支撑。该碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪用含碳气体成分分析模块实现了对汽车排气经过稀释后的三种含碳气体成分（CO2、CO、HC）在低浓度下的体积浓度精确测量，并根据碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪现场测量的需求，具有使用维护方便，成本低等优点。

主权项

一种碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪用含碳气体成分分析模块，其特征在于：包括分析单元（100）、测量控制处理单元（200）和泵阀单元，所述分析单元包括盒体（12）和置于该盒体内的带抛物反射面的红外光源（1）、红外光发射端滤镜片（2）、光室管（3）、红外光接收端滤镜片（4）、四通道热电堆（5）、热电堆信号调理板（6）、热电堆安装座（7）、光源安装座（10）、光源驱动板（11）以及温度传感器（15），所述红外光源安装于光源安装座上，所述四通道热电堆安装于热电堆安装座上；所述光室管的两端分别正对所述红外光源和四通道热电堆，所述红外光发射端滤镜片安装于所述光室管靠近所述红外光源的一端口内，所述红外光接收端滤镜片安装于所述光室管靠近所述四通道热电堆的另一端口内，所述红外光发射端滤镜片、光室管和红外光接收端滤镜片组成光室；所述光源驱动板上设有红外光源的电源和驱动电路，所述红外光源接收测量控制处理单元发来的光源调制信号并产生周期性的红外光，该红外光通过所述红外光源上带的抛物发射面发射增强形成平行光并经所述红外光发射端滤镜片过滤后进入光室；所述光室管靠近所述红外光源一端部上设有进口接头（8）连通该光室管内部空腔，所述光室管靠近所述四通道热电堆一端部上设有出口接头（9）连通该光室管内部空腔，待测量汽车尾气的稀释排气从所述进口接头进入所述光室并从所述出口接头流出所述光室，该待测量汽车尾气的稀释排气在流经光室内时其内的含碳成分HC、CO、CO2气体对各自特征吸收波长的红外光进行吸收，经吸收 后的红外光经所述红外光接收端滤镜片过滤干扰波长的光后到达所述四通道热电堆；所述四通道热电堆上设有四个对应HC、CO、CO2吸收特征波长、参考波长的过滤片，所述四通道热电堆分别感应HC、CO、CO2吸收特征波长的能量并产生电信号，所述热电堆信号调理板将该四通道热电堆产生的电信号调理后传输给测量控制单元；所述温度传感器测量所述分析单元盒体内部温度信号并传输给测量控制单元；所述测量控制处理单元（200）包括对外部供电进行处理的电源模块（20）、8通道24位AD采集模块(21)、泵阀驱动模板（22）、CPU（23）、通讯模块（24）和传感器调理电路（25），所述电源模块（20）产生测量控制处理单元（200）需要的5V、12V和‑12V的直流电源，以及泵阀单元需要的24V直流电源；所述8通道24位AD采集模块（21）由2.5V基准电源芯片、8通道24位AD芯片及其外围电路组成；所述泵阀驱动模板由功率开关组成，并通过PWM控制其功率开关的驱动；所述CPU由16位单片机及外围电路组成；CPU通过程序控制产生泵阀驱动模块所需要的PWM信号；所述通讯模块由2路RS232、1路CAN总线组成，能够实现该分析模块与汽车燃油消耗测量仪的主控系统间的测控通讯；所述泵阀单元由真空泵(30)和4个电磁阀即第一电磁阀（31）、第二电磁阀（32）、第三电磁阀（33）以及第四电磁阀（34）组成，所述测量控制处理单元的泵阀驱动模板控制该真空泵工作所需的驱动功率，该真空泵为待测量汽车尾气的稀释排气进入分析单元的光室内提供动力，并将分析后的稀释排气排出所述分析单元；所述测量控制处理单元的CPU控制4个电 磁阀的通断，并通过所述泵阀驱动模板产生4个电磁阀通断需要的驱动功率，同时能调节PWM的脉宽以调节改变真空泵（30）中电机的驱动电压；所述第一电磁阀（30）控制待测量汽车尾气的稀释排气即稀释气样进入所述分析单元，所述第二电磁阀（31）控制采集背景空气气样进入所述分析单元，所述第三电磁阀（32）控制校准用零气气样进入所述分析单元，所述第四电磁阀（33）控制校准用标准气样进入所述分析单元。