机动车尾气红外检测系统的研究.pdf

摘要
目前城市中汽车的保有量大幅度增加，给人们的日常生活带来了极大的便利，同时
也带来了严峻的环境问题，其产生的尾气已经构成公害，造成的环境问题变得日益严重，
因此世界各国和地区都加强对汽车尾气排放的检测。本文在分析了红外光谱特性和机动
车尾气成分吸收光谱特性的基础上设计了红外尾气分析系统，用来测量尾气中 CO 和
CO2 气体的浓度，从而为汽车尾气的排放控制提供了有力的依据。
在分析了机动车尾气检测的发展现状和气体检测方法的基础上，提出了非分光红外
检测技术的方案。通过对 CO 和 CO2 气体在中红外区吸收光谱的分析，确定各自的特征
吸收峰。
确定了系统检测方案后进行检测系统的结构设计，非分光红外检测系统的结构主要
由红外光源及驱动电路、测量气室、红外传感器、信号调理电路和数据采集卡几部分组
成。根据红外光源的特性设计了稳压调制电路，通过分析比较各种类型的传感器选用热
电偶型的红外传感器，并根据传感器的输出特性设计了信号调理电路。设计了一套气体
浓度线性度评定装置，该装置是针对当前系统标定的种种不足而设计的，该装置操作简
单，在保证标定精度的同时，既降低了标定成本又提高了标定的效率。
检测系统的软件设计是基于 LabVIEW 软件平台来实现。根据系统要求实现的主要
功能有借助于采集卡实现的数据采集、数据分析、基于数据库技术的数据存储和查询、
系统的标定以及用于调制光源的 PWM 方波的输出。软件界面简单直观，可操作性强，
功能实现的稳定性高。
通过实验对硬件部分和软件部分进行了测试，利用设计的线性度评定装置对系统进
行了标定，对拟合直线进行了相关性分析，并利用标定的系统进行了实验检测，结果表
明拟合直线的相关性非常好，符合标定的要求，检测结果证明非分光红外尾气检测系统
达到了预期的目标，具有较好的稳定性和测量精度。

关键字：非分光红外 尾气检测 虚拟仪器 标定
Abstract
With the increasing of the number of automobile possession in big cities, automobile
brings great convenient to people’s life, but it also brings serious environment problem. The
gas of automobile has become social effects of pollution which makes environment pollution
more seriously. So every country and region has set the limited value to restrict the exhaust. In
this paper, I design a new infrared gas analytical system based on infrared spectrum and gas
absorbing to measure the gas concentration.
Based on analyzing the research progress of automobile gas detecting and gas detecting
methods, choose non-dispersive infrared (NDIR) techniques as the detecting scheme. Using
the scheme could measure the concentration of carbon dioxide, carbon monoxide in the gas at
the same time.
Then this paper discusses the design of detecting system structure. The NDIR system
includes infrared light source and its driving ciucuit, measuring gas room, infrared detector,
signal managing circuit and DAQ card. A