基于5030 SHARP監測儀的汽車排放顆粒物監測設計

薛亮，翟浩龍

（長安大學汽車學院，陜西 西安 710064）

基于5030 SHARP監測儀的汽車排放顆粒物監測設計

薛亮，翟浩龍

（長安大學汽車學院，陜西 西安 710064）

近年來，隨著我國經濟社會的發展和城市化進程的不斷推進，汽車保有量連創新高。汽車給人們的生活帶來方便的同時，它的尾氣排放尤其是顆粒物的排放給大氣環境造成了嚴重的污染。文章針對日前越來越嚴重的汽車尾氣污染問題，分析了5030 SHARP監測儀的監測原理以及監測的方式。針對5030 SHARP監測儀各個監測項目的工作方式及使用特點，建立起了汽車尾氣排放顆粒物的監測方法設計，進一步規范了汽車排放顆粒物檢測5030 SHARP監測儀的結構布局，重點介紹了檢測設備硬件結構以及使用的軟件流程。為汽車排放物監測的設計提供可靠參考，具有重要的理論意義和推廣使用價值。

5030 SHARP監測儀；排放顆粒物；結構布局；監測方法

CLC NO: U472.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)01-36-03

引言

5030 SHARP監測儀主要是對汽車尾氣排放物中的顆粒物進行監測，具有檢測結果精確，檢測高靈敏度和超長檢測時間等特性。汽車尾氣排放的致癌重金屬污染物等主要附著在顆粒物上的形式排放到大氣中。針對汽車排放顆粒物的監測，進而精確得到汽車尾氣排放顆粒物的信息，對于治理汽車尾氣污染有重大的指導參考意義。

1、5030 SHARP監測儀監測原理和監測方式

1.1 5030 SHARP監測儀功能介紹

5030型顆粒物同步混合監測儀（SHARP）是一臺具有超強監測限的，能提供精確實時連續數據的基于光濁度/β射線法的顆粒物監測儀。此監測儀能夠實時的測量環境中的PM10，PM2.5，PM1.0懸浮物的濃度。監測儀采用了高靈敏度的光散射光度計，其輸出信號與完整的β衰減質量傳感器的平均測量值不斷的參比。該系統實現了長期的精密度和準確度要求。監測儀采用了先進的固件優化濁度計信號連續的質量校準，保證監測量的質量濃度隨著顆粒物采樣始終獨立的變化。

監測儀采用智能除濕（IMR）系統，保持相對濕度的氣體進入，顆粒物附著在濾帶上形成塵點經過射線測量，并收集液態水。該系統通過內部加熱最大限度的減少采集過來的樣本中半揮發性物質的損失，當相對濕度低于門檻值時，加熱器控制進行加熱。當環境濕度增加超過門檻值時，應用加熱優化來維持β衰減濾帶處相對濕度始終與門檻值平衡。專門設計的這樣的加熱系統目的是為了使連續質量監測儀樣品的條件滿足質量法參考方法中相對濕度的條件。

1.2 5030 SHARP監測儀監測原理

SHARP監測儀光學組件感應懸浮物通過880納米的照明光束后的散射光。濁度計的響應與懸浮物的濃度成線性；獨立的樣品流速；并且運行中分鐘均值和動態均值連續計算出來。位于光學組件內部的相對濕度傳感器在實時質量測量之前應立即位于紙帶的上游保證懸浮物的測量條件，使測量具有代表性。

此后，懸浮物沉積在玻璃纖維的紙帶上。濾紙上塵達到飽和趨向門檻值前，紙袋會自動走紙。

監測儀利用β射線的衰減原理，通過纖維濾帶的一個已知體積區域連續收集和監測塵粒質量濃度。此外，β射線的衰減原理還可以直接測出大氣塵粒樣品中的α塵埃污染，排除氡氣衰變后子和素中的負質量人工產物，以達到對質量的準確測量。同時能準確測量濾帶上的樣品塵埃的質量和體積，故可連續測量空氣中質量的濃度。

通過正確的傳感器位置而得到β衰減濃度的一個連續的大氣密度校正因子。Β衰減動態的濃度均值連續的被計算出來。動態的β衰減的濃度與動態的濁度計的濃度相比得到一個比率，這個比率用來作為濁度計讀數分鐘均值的一個校正因子，因此，有如下公式：

5030型SHARP監測儀每4秒更新一次濃度，可通過模擬輸出，串口輸出和用戶菜單輸出。若選擇30或60分鐘濃度值，其操作的日期和時間會加蓋標記連同狀態/錯誤信息一塊記錄到內存中。

圖1 5030型SHARP監測儀氣流示意圖

2、汽車多工位檢測線尾氣檢測系統

目前汽車均為多工位集成檢測系統，該檢測線將所有的檢測項目布置在4個主要工位，以計算機為核心，使用速度傳感器、制動力傳感器、位移傳感器、廢氣分析儀等檢測元件組成，如圖2所汽車檢測線系統硬件圖。

圖2 汽車檢測系統多工位圖

在該系統中，工位1需要速度傳感器，通過光電編碼器輸出脈沖信號，根據其頻率和轉速成正比，可以通過頻壓(F/V)轉換器和A/D轉換器后轉換成數字信號傳給計算機；工位2需要位移傳感器，它主要用于汽車輪胎共面度位置的偏移檢測，初始輸出的信號為模擬量，可以通過A/D轉換器轉換成數字信號后，再傳給計算機；工位3需要制動力傳感器，其用于制動力的測量，輸出信號也是模擬量信號，也是通過A/D轉換器轉換成數字信號傳給計算機。

重點在于工位4，接入5030型SHARP監測儀，以30分鐘為一個監測周期，監測汽車尾氣顆粒物排放狀況，得到汽車尾氣排放的精確數據。

3、5030型SHARP監測儀多進程技術檢測平臺的優勢

目前國內汽車尾氣檢測設備均存在檢測結果不準確，檢測流程自動化程度低等問題。本文通過分析5030型SHARP監測儀的檢測技術原理，將5030型SHARP監測儀巧妙接入多進程檢測平臺，該檢測平臺各進程之間一般是相互獨立互不影響的，每個進程占系統所分配的地址控件，而不受其他進程的影響，每一個工位即一個進程，這樣可以最大限度的發揮5030型SHARP監測儀監測準確的特點。為汽車尾氣監測提供精確的監測數據。

4、結束語

本系統采用多工位同時檢測系統結構，結合5030型SHARP監測儀，準確監測汽車尾氣中顆粒物的排放情況，并且將多進程技術、動態鏈接數據庫等結合起來，檢測效率高、尾氣顆粒物監測準確，操作便捷，提高了企業生產效率和運行成本，應該進一步得到應用和推廣使用。

[1] 盧春霞,祝強等.分布式汽車檢測線設計.機械工程與自動化,2012（1）:62-65.

[2] 國家質量監督檢驗檢疫總局.GB7258-2004.機動車運行安全條件[S].北京:北京科海電子出版社,2004.

Design of vehicle emission particulate monitoring system based on 5030 SHARP monitor

Xue Liang, Zhai Haolong
( University of changan automobile institute, Shaanxi Xi 'an 710064 )

A In recent years,with the development of China's economic and the continuous progress of the process of urbanization, there are more and more cars.The automobile has brought convenience to people's life, but, its exhaust emissions, especially particulate emissions to the atmospheric environment caused serious pollution.In this paper, the problem of vehicle exhaust pollution is more and more serious, the monitoring principle and the way of monitoring of the 5030 SHARP monitor are analyzed.According to the working mode and characteristics of each monitoring project of the 5030 SHARP monitor, the monitoring method of vehicle exhaust emission particulate matter was established.To provide reliable reference for the design of vehicle emission monitoring, which has important theoretical significance and value of popularization and application.

5030 SHARP monitor; Particulate matter; Structure layout; Monitoring method

U472.9

A

A1671-7988(2017)01-36-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.01.014

薛亮（1992—），男，長安大學汽車學院碩士研究生，載運工具運用工程專業。