一種新型汽車尾氣實時檢測裝置

王詩雨　朱穎　張永樂　卞文祥

摘 要：由于汽車是流動的，因此在固定場所對其尾氣參數進行檢測已經滿足不了現代社會的需求，因此亟需研究便攜式的、成本低、檢測效率高的尾氣實時檢測裝置，本裝置提高了除水效率，進一步提升尾氣檢測精度，同時給尾氣檢測段安裝采用現代化眾多領域應用的智能化信息技術的信息芯片，以及控制檢測器開關的智能主板。可以保證相關檢測機構采用遠程控制實時、隨機的對某一車輛的尾氣進行檢測，篩選出超標車輛，政府部門督促超標車主對車輛進行維修治理，使車輛尾氣排放達標，從而降低環境污染程度，實現人與自然的和諧相處即科學發展觀。

關鍵詞：實時;高檢測精度;遠程控制

一、汽車尾氣實時檢測裝置的研究背景

隨著時代的發展與進步， 汽車已經在現代生活中占據了很重要的地位。我國汽車保有量急劇增加，導致汽車尾氣排放總量快速上升，尾氣污染問題日益突顯。而實時檢測汽車尾氣排放，有效直觀地掌握排放污染物的成分及含量可使我國相關部門可以更具針對性地解決尾氣污染問題，緩解污染惡化程度。

二、汽車尾氣實時檢測裝置的研究高檢測精度內容

針對上述問題我們提出的解決方案是設計一種汽車尾氣實時檢測裝置，該裝置在檢測汽車尾氣時能夠過濾掉水汽，提高檢測精度，并加入智能芯片和主板進行遠程實時檢測。為實現上述目的，本設計提供出以下技術方案：

如圖1所示，本汽車尾氣實時檢測裝置，包括尾氣收集筒12，尾氣收集筒12的一端與排氣管8連接，另一端安裝有新型檢測傳感器1，尾氣收集筒12包括與排氣管8連接的固定段9、用于凝結水汽的冷卻段10以及用于安裝實時檢測傳感器1的檢測段11，冷卻段10的直徑大于固定段9以及檢測段11的直徑，固定段9以及檢測段11的直徑相同，檢測段11與冷卻段10的連接處設有過濾網2。冷卻段10的內部設有冷凝板3，冷凝板3呈圓筒狀，冷凝板3與冷卻段10的內壁之間構成一個盛裝冷卻水的蓄水腔6，蓄水腔6通過進水管4以及出水管5與冷卻水供水系統連接，實時檢測傳感器1插接在檢測段11上，便于實時檢測傳感器1的拆裝。本裝置冷凝板3的兩端分別固定安裝有導向板7，用于引導在冷凝板3表面凝結的水滴流向冷卻段10的下部。導向板7傾斜并對稱的安裝在冷凝板3的兩端，導向板7、冷凝板3以及冷卻段10的內壁共同構成蓄水腔6。

本裝置通過向冷卻段10的蓄水腔6內通入冷卻水，降低冷卻段10內的溫度，使得尾氣中的水汽在冷卻段10內凝結成水滴，排除尾氣中的水汽，提高了檢測精度。由于冷卻段10的直徑大于固定段9以及檢測段11的直徑，因而尾氣進入冷卻段10后流速減緩，使得尾氣與冷凝板3的接觸時間延長，提高除水效率，進一步提升尾氣的檢測精度。

如圖1所示，本設計的尾氣監測裝置的尾氣收集筒與排氣管緊密插接，尾氣收集筒包括與排氣管連接的固定區段，用于凝結水汽的冷卻段及安裝檢測傳感器的檢測區段。主要創新部分為凝結水汽的冷卻區段。三段水管設計的直徑大小從進氣方向由小變大再變小，放大冷卻區段的直徑給水汽凝結的過程準備了足夠的流通空間和時間并使冷卻區段內尾氣流速減緩，提高冷凝效率。避免氣體流通中因冷卻段體積過小流通時間不足，而導致尾氣還未充分凝結水汽便被擠入尾氣檢測段，使檢測結果不準確的問題。

本設計的尾氣監測裝置冷卻區段內用于凝結水汽的設計為圓筒狀的冷凝板，在冷凝板與冷卻區段內壁之間構成的空間為盛裝冷凝液的蓄水槽，蓄水槽內冷凝液為主要的冷卻功能物質。機動車輛剛排出的尾氣溫度過高，流動過程中會使檢測裝置的溫度升高，冷卻段需保持低溫環境，因此蓄水槽內的冷凝液需通過進水管頻繁地進行更換，可在冷卻段蓄水槽的上部安裝進水管以及下部安裝出水管，分別上下與冷凝液提供系統連接，使冷凝液能夠達到及時更換的效果，使冷卻段持續保持預設的低溫環境，提高裝置冷卻效率，排除多余水分，確保尾氣含量純潔性。

圖1中的箭頭代表尾氣的流動方向。

以上所述的僅是本裝置的優選實施方式，應當指出。對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本裝置型創造構思的前提下，還可做出若干變形和改進，這些都屬于裝置的保護范圍。

三、汽車尾氣實時檢測裝置的研究智能芯片內容

本設計的尾氣實時檢測裝置創新性的采用現代眾多領域應用的智能化信息技術，給尾氣檢測段安裝信息芯片以及控制檢測器開關的智能主板。政府相關部門通過傳送信號控制檢測器開關，可隨時對裝有本新型裝置的車輛進行尾氣實時監測，檢測器上安裝的信號傳遞芯片可及時將裝置監測到的尾氣排放含量信息傳遞到相關部門，從而使相關部門可及時得到廣泛地域內的車輛尾氣排放信息，以達到實時遠程傳輸信息與監控的功能。要使本功能達到預期效果，需要政府必要的使用推廣，才能達到遠程及時獲取多方位廣地域的實時汽車尾氣排放情況的預期效果。

芯片的散熱、成本及體積問題得到了很好的解決。

本系統采用利用反向計算的方法設計的微處理器芯片，可大大降低耗電量，是解決微處理器散熱問題的最佳方案。該微處理器可用于掌上型計算機、移動電話和便攜式計算機等電流驅動裝置中，并且可以大大延長裝置的運行時間。在反向計算中，每個運算周期后存儲在微處理器中的信息并未完全被擦掉，而是保留了某些信息，供下一個運算周期使用。

同時采用模擬-數字轉換芯片68176，將該芯片插在裝置主板上，并且將 900MHz 射頻接收器連接到所在地市環境保護局的漫游芯片上。ADC把由RF接收器檢測到的4級聲頻信號轉換為2位數字信號，以供系統其余部分使用。此芯片具有更寬的工作電壓范圍、較低的電源電壓和比其它ADC芯片更低的成本。

芯片擁有較小的體積，包含運用單片算法IC的高集成度DSP芯片，用于低功耗的小型器件進行高水準的調制和解調算法作業，采用0.25μmCMOS工藝，集成度將得到進一步的提高，且進一步降低電壓和功耗，從而能夠將用于協議處理的CPU內核電路也全部集中制作在一枚小小的芯片上。執行速度高達2900MIPS，這款芯片集成了7Mbits內存，是目前在單機芯DSP里集成的最大內存，采用18m2的BGA封裝，能夠節省插件板/系統空間，適用于3G無線基站、電信系統和網絡基礎設施的設備。

四、結束語：

汽車尾氣實時檢測裝置在現在以及未來市場上發展前景廣闊，其能夠在任何時刻，對任意車輛進行非常精確的檢測。本裝置的發明其預期效果不僅達成隨時隨地遠程檢測并監督預防的目的，更解決了車輛繁多難以統計管理以及尾氣檢測造假的現實問題，具有廣泛的推廣價值，對于大氣環境的改善具有深遠的影響。