銳意自控基于微流紅外、紫外NOX傳感器的汽車尾氣分析儀通過(guò)多省計(jì)量認(rèn)證

　　汽車尾氣排放分析儀是在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)汽車排放的尾氣進(jìn)行檢測(cè)、分析，從而判斷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是否工作正常、排出的有害氣體是否超出標(biāo)準(zhǔn)的一種儀器。作為機(jī)動(dòng)車尾氣檢驗(yàn)以及維修機(jī)構(gòu)的核心設(shè)備，這種儀器的質(zhì)量和性能直接影響到對(duì)汽車尾氣排放超標(biāo)進(jìn)行檢查的效率和效果。因此，獲得具有法定效力的計(jì)量認(rèn)證證書是產(chǎn)品應(yīng)用于市場(chǎng)的重要前提條件。

　　隨著新的汽車尾氣排放檢測(cè)法規(guī)《汽油車污染物排放限值及測(cè)量方法(雙怠速及簡(jiǎn)易工況法)》GB18285-2018和《柴油車污染物排放限值及測(cè)量方法(自由加速法及加載減速法)》GB3847-2018的發(fā)布，汽車尾氣分析檢測(cè)逐漸標(biāo)準(zhǔn)化。憑借在環(huán)保領(lǐng)域多年的氣體分析儀器儀表研發(fā)制造經(jīng)驗(yàn)，四方儀器自控全新推出測(cè)量精度更高、穩(wěn)定性更好的汽油車尾氣排放分析儀Gasboard-5260和柴油車尾氣排放分析儀Gasboard-5230。

　　■新法規(guī)變化分析

　　新法規(guī)規(guī)定，汽車尾氣排放分析儀應(yīng)至少能自動(dòng)測(cè)量HC、CO、CO2、NO、O2五種氣體濃度。在檢測(cè)方法上也發(fā)生了較大的變化：一是規(guī)定原來(lái)的電化學(xué)法測(cè)量NOx的原理不再適用，必須用光學(xué)法原理測(cè)量;二是柴油車增加了NOx的檢測(cè)。

　　■如何準(zhǔn)確測(cè)量NOx?

　　新標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)直接影響著NOx的測(cè)量，光學(xué)檢測(cè)原理有非分光紅外(NDIR)、微流NDIR、非分光紫外(NDUV)、紫外差分吸收光譜(UV-DOAS)，原理不同測(cè)量的精度和結(jié)果也不同。除了檢測(cè)原理不同外，還有兩種測(cè)量方式的區(qū)別：一種是直接測(cè)量，把NOx分為NO和NO2兩個(gè)組分分別測(cè)量，測(cè)量濃度相加得到NOx;另一種是間接測(cè)量，采用轉(zhuǎn)化爐將NO2轉(zhuǎn)化為NO，通過(guò)測(cè)量NO間接得出NO2和NOx的濃度。

　　此外，《柴油車污染物排放限值及測(cè)量方法(自由加速法及加載減速法)》GB3847-2018中規(guī)定采用轉(zhuǎn)化爐將NO2轉(zhuǎn)化為NO時(shí)，轉(zhuǎn)化效率應(yīng)≥90%，對(duì)轉(zhuǎn)化效率要定期檢驗(yàn)，轉(zhuǎn)化效率不合格的轉(zhuǎn)化爐要及時(shí)更換。

　　因此，采用轉(zhuǎn)化爐間接測(cè)量法的汽車尾氣分析儀會(huì)遇到以下問(wèn)題：

　　1、轉(zhuǎn)化效率會(huì)影響測(cè)量精度，造成測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確;

　　2、轉(zhuǎn)化爐定期進(jìn)行檢測(cè)會(huì)增加作業(yè)成本;

　　3、轉(zhuǎn)化爐的使用壽命一般不超過(guò)一年，需定期更換。

表一、直測(cè)法VS轉(zhuǎn)化爐法特性對(duì)比分析

　　■銳意自控解決方案

　　四方光電（武漢）儀器有限公司自汽車尾氣排放檢測(cè)新國(guó)標(biāo)發(fā)布以來(lái)，在核心氣體傳感器的測(cè)量原理及結(jié)構(gòu)上取得突破。針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的汽車尾氣排放分析儀的檢測(cè)組分、量程、精度的要求，以及市場(chǎng)普遍面臨的NOx測(cè)量受水分干擾及轉(zhuǎn)化爐轉(zhuǎn)化效率影響的技術(shù)難點(diǎn)，成功研發(fā)出滿足汽油車和柴油車尾氣檢測(cè)用的氣體傳感器平臺(tái)。

　　1、采用微流NDIR技術(shù)直測(cè)NO

　　目前上的微流紅外氣體傳感器在使用過(guò)程中，測(cè)量結(jié)果隨著溫度變化，以及光源、探測(cè)器的老化等原因造成漂移。對(duì)此，四方儀器自控在采用了隔半氣室設(shè)計(jì)，分別設(shè)計(jì)了參考?xì)馐液蜏y(cè)量氣室，但是使用同一個(gè)光源和探測(cè)器，因此，可以通過(guò)光源通過(guò)參考?xì)馐液蜏y(cè)量氣室的信號(hào)比值來(lái)修正由于溫度、光源老化、探測(cè)器老化等造成的信號(hào)漂移，從而提高微流紅外氣體傳感器的測(cè)量精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

　　此外，基于非分光紅外(NDIR)測(cè)量NO、NO2易受水分干擾的問(wèn)題，配備水分補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置，增加傳感器對(duì)被測(cè)氣體的響應(yīng)靈敏度;通過(guò)調(diào)節(jié)葉片及線性修正，對(duì)H2O(氣)干擾信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，使傳感器受H2O(氣)的影響相互抵消，從而消除H2O(氣)的干擾，進(jìn)一步保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

　?、偌t外光源②切光器③切光電機(jī)④測(cè)量氣室⑤參比氣室⑥檢測(cè)器⑦微流傳感器

　　⑧第2組分檢測(cè)器⑨信號(hào)處理及輸出系統(tǒng)

　　圖一、微流NDIR雙氣室技術(shù)原理

　　圖二、微流NDIR NO氣體傳感器

　　2、非分光紫外(NDUV)直測(cè)NO2

　　不同于紅外(IR)，紫外(UV)光譜吸收波段是納米級(jí)別的，波長(zhǎng)更短，波峰比較獨(dú)立。非分光紫外(NDUV)可準(zhǔn)確測(cè)量NO2氣體濃度，不受水分干擾，精度更高，且非分光紫外(NDUV)相對(duì)于紫外差分吸收光譜(UV-DOAS)成本較低。采用非分光紫外(NDUV)直測(cè)NO2，成功打破汽車尾氣檢測(cè)中需配套NOx轉(zhuǎn)化爐將NO2轉(zhuǎn)化為NO，采用紅外光學(xué)平臺(tái)測(cè)量NO濃度，再通過(guò)NO濃度計(jì)算得出NO2濃度的局限性，更加節(jié)省系統(tǒng)集成空間及維護(hù)成本;且NO2測(cè)量更準(zhǔn)確，不受轉(zhuǎn)化效率的影響。

　　圖三：紫外吸收光譜

　　銳意自控的汽油車尾氣排放分析儀Gasboard-5260和柴油車尾氣排放分析儀Gasboard-5230采用微流NDIR直測(cè)NO、非分光紫外(NDUV)直測(cè)NO2，成功打破汽車尾氣檢測(cè)中需配套NOx轉(zhuǎn)化爐將NO2轉(zhuǎn)化為NO的局限性，更加節(jié)省系統(tǒng)集成空間及維護(hù)成本;且NO2測(cè)量更準(zhǔn)確，不受轉(zhuǎn)化效率的影響。微流NDIR、非分光紫外(NDUV)、非分光紅外(NDIR)及電化學(xué)技術(shù)均為四方儀器自控自主掌握。

　　■新產(chǎn)品介紹

　　基于核心汽車尾氣傳感器平臺(tái)，四方儀器自控針對(duì)汽油車和柴油車的檢測(cè)需求，成功開發(fā)出汽油車尾氣排放分析儀Gasboard-5260和柴油車尾氣排放分析儀Gasboard-5230。

　　根據(jù)汽車尾氣排放分析儀的計(jì)量要求，四方儀器自控對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了充分嚴(yán)格的測(cè)試，已一次性批量通過(guò)河南省、湖北省、廣西省計(jì)量院的檢定。除上述三省外，四方儀器自控正在加快推進(jìn)全國(guó)其他省市的計(jì)量校準(zhǔn)工作，以滿足更多地區(qū)檢測(cè)站(I站)和維修站(M站)的使用需求。