一種汽車尾氣檢測系統的改進

蔚 亞

（西安航空職業技術學院，陜西 西安 710089）

前言

近年來，我國經濟形勢一片大好，汽車市場的需求量大幅攀升，大眾更換購買汽車的頻率越來越高。雖然汽車行業的快速發展為我國經濟帶來了新的發展機遇，但對環境也造成了嚴重的污染。因此，需要對汽車尾氣的檢測系統進行設計，以平衡生態保護與經濟效益之間的關系，推動汽車行業的可持續發展。

1 汽車尾氣檢測系統的工作原理

1.1 非分散紅外氣體分析原理

非分散紅外氣體分析技術具有精準度高、便捷的特點，它檢測的對象主要為CO、CO?、HC 等氣體。非分散紅外氣體分析技術主要是利用某些氣體粒子能夠吸收紅外線輻射能量的特點，當紅外線的光強與其穿過氣體的長度均保持在特定的水平時，氣體分子的吸收量直接決定著氣體濃度的高低，需要檢測的氣體濃度越高，所吸收的紅外線輻射能量也就越大。當確定檢測氣體為何種氣體時，就可以查到該氣體的吸收系數，一般紅外線穿過氣體的長度是確定的。因此，根據朗伯比爾吸收定律來進行計算，就能夠發現氣體的濃度與紅外線穿過氣體通道后剩余能量的大小有關，所以，只需要計算出經過吸收減小后的能量，便可以獲知氣體的濃度。

1.2 氫火焰離子化原理

氫火焰離子化檢測法常用于碳氧化合物的檢測，該技術的主要原理為：H?和O?的燃燒過程中能夠產生大量的能量，當一些有機化合物與其相遇就會發生化學反應產生電離，為使產生的離子有序流動，應對其施加高壓電場，從而形成離子流，再通過一些大電阻的加工，以完成電信號的轉化工作，此時的電信號是有機化合物反應量的直接體現，通過電信號的的檢測分析就可以得出氣體的濃度。

1.3 電化學檢測原理

在進行汽車尾氣的檢測工作時，有一些氣體的濃度是無法通過非分散紅外氣體分析技術和氫火焰離子化技術進行檢測的，如：O?、N?等氣體。因此需要采用利用其他的檢測原理來完成氣體濃度的檢測，電化學法恰好可以完成這類氣體的檢測，該方法的原理是：首先利用氧氣傳感器構建一個相對密閉的空間，然后在陰陽極進行布置，一般將鉛塊布置于陽極，將聚四氟乙烯放置于陰極，與此同時，為了加快反應的速度，還可以在表面設置一些催化劑，將電解質溶液加入到傳感器中，最后完成其與外部設備的連接即可。經過一系列的化學反應，就可以通過電阻來獲知電勢差的大小，從而檢測出氧氣的濃度。

2 汽車尾氣檢測系統的模塊設計

2.1 汽車尾氣檢測系統的總體設計

汽車尾氣的檢測系統主要由主控板、顯示屏、控制面板三部分組成，除此之外汽車尾氣的檢測系統還需要尾氣分析系統來完成氣體的分析工作，這一部分主要由非分散紅外氣體傳感模塊構成，主要實現一氧化碳、二氧化碳、碳氧化合物的檢測功能。當整個系統運行時，汽車尾氣分析系統會將非分散紅外氣體傳感模塊檢測到的氣體信息輸送到主控板中，主控板經過分析整理，將數據呈現在顯示屏上，工作人員可以通過控制面板來進行調節與控制。

2.2 檢測系統中控制電路的設計

處理器是汽車尾氣檢測系統的核心，因為它肩負著整個系統數據的處理運算，所以，處理器的選擇非常重要，需要遵循一定的原則。在選擇處理器時，應首先考慮其內存容量的大小以及處理器輸入輸出的接線個數，同時還要考慮容量不夠時是否方便拓展的問題。除此之外，處理器的工作環境也是選擇處理器時的一個重要參考標準，在一些高溫、易腐蝕的環境中，就應該選擇能夠適應工作環境的處理器。最后，就是在處理器的選擇中盡量降低成本。

2.3 檢測系統中功能模塊的設計

在對汽車尾氣檢測系統進行功能模塊的設計時，主要包括存儲模塊、按鍵模塊、通信模塊、模數轉換模塊。根據汽車的特點，存儲模塊的設計應滿足便攜、容量大的特點，一般來說，SD 卡較為符合這一特點。按鍵模塊的設計主要是通過檢測裝置的功能來設定按鍵，一般采用六鍵設計。通信模塊的設計是基于USB 的串口通信電路，通過設計來實現信息數據的共享與傳遞。模數轉換模塊，簡單來說，就是將模擬信號轉換為數字信號，從而將信號輸送到單片機中。

2.4 檢測系統中檢測電路的設計

紅外線傳感器的設計是檢測系統設計中，不可忽視的重要組成部分。在對紅外線傳感器進行設計時，應首先滿足氣體檢測的需要，盡可能的選擇檢測氣體數量較多的傳感器，同時還需要保證氣體檢測的精準度和穩定性。

3 汽車尾氣檢測系統的程序設計

3.1 檢測系統的界面設計

加強人機交互是進行檢測系統界面設計的主要出發點，在設計時需要保證界面的簡潔直觀，應將主菜單設計為實時測量、怠速測量、雙怠速測量、信息管理、操作指南、系統設置幾個模塊。通過按鍵來實現光標的移動，方便用戶進行選擇，然后使用“確定”按鍵選擇進入相應的子菜單系統，點擊“返回”即可回到主菜單頁面。

3.2 檢測系統的氣體采集模塊程序設計

汽車尾氣檢測系統的A/D轉換是通過單片機的處理器來完成的，因此ADC 和DMA 都是通過函數的設計實現的，它的工作流程如下：首先，將輸入輸出口、DMA 進行配置，然后配置ADC 工作模式，將配置時間進行轉換并校準，然后開始ADC 轉換工作，從而實現數據的讀取。

3.3 檢測系統的顯示屏驅動模塊程序設計

為了實現系統界面以及采集數據的顯示功能，提高系統的互動性，就需要對顯示屏的驅動模塊進行設計。首先需要完成時鐘的初始化、GPIO 的初始化，然后通過FSMC 接口初始化的情況，對顯示屏初始化是否成功進行判斷，如果顯示屏初始化成功，即可調用函數，使顯示屏完成顯示工作。

4 結論

汽車尾氣的檢測工作對節能減排、保護環境具有非常重要的作用，因此，對汽車尾氣檢測系統進行改進性設計，能夠從根本上減少排放，改善人們的生活環境。設計人員應繼續提高尾氣檢測系統的精準度，預防尾氣污染，為環境的治理提供強有力的支持，實現汽車行業的可持續發展。