基于TDLAS的柴油機(jī)SCR氨污染檢測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著機(jī)動(dòng)車(chē)保有量的不斷增加和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，利用選擇性催化還原系統(tǒng)(Selective Catalytic Reduction，SCR)降低汽車(chē)尾氣中NOx排放的方法也得到越來(lái)越多的應(yīng)用，但是由于作為還原劑的尿素水溶液很難被控制到絕對(duì)適量，所以過(guò)量的NH3被排放到空氣中。由于NH3不僅對(duì)人類(lèi)的健康造成危害，而且是PM2.5持續(xù)走高的主要因素，故導(dǎo)致柴油機(jī)尾氣處理的二次污染。
　　可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)(Tunable D

2、iode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS)憑借其高選擇性、高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)柴油機(jī)尾氣處理中溢出的少量NH3可以進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)，故本文以TDLAS作為檢測(cè)NH3的方法。
　　本論文針對(duì)應(yīng)用到的波長(zhǎng)調(diào)制光譜學(xué)理論，利用氣體分子吸收理論分析了氨氣擁有特定吸收譜線的原因，對(duì)光譜譜線的線型、線寬、線強(qiáng)進(jìn)行分析，介紹了Lambert-Beer定律，運(yùn)用了直接吸收檢測(cè)的掃描波長(zhǎng)法來(lái)獲得準(zhǔn)確的氨氣吸收峰，并

3、對(duì)諧波檢測(cè)進(jìn)行了對(duì)比分析，并選用諧波檢測(cè)中波長(zhǎng)調(diào)制方法去除低頻噪聲，選出二次諧波信號(hào)作為濃度信號(hào)的采集信號(hào)。
　　對(duì)TDLAS氨氣濃度檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在利用HITRAN數(shù)據(jù)庫(kù)分析了氨氣的吸收峰和柴油機(jī)尾氣中H2O、CO2、CO、C2H2、NO、N2O氣體成分的吸收峰位置，最終選擇了1512.22nm的吸收譜線作為本文的氨氣吸收譜線。對(duì)系統(tǒng)中選用的主要器件的型號(hào)、功能原因進(jìn)行分析，對(duì)LabVIEW數(shù)據(jù)采集程序和MATLAB數(shù)據(jù)預(yù)處

4、理程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)汽車(chē)尾氣前處理系統(tǒng)進(jìn)行了以設(shè)計(jì)濾除顆粒物等雜質(zhì)，過(guò)濾芯采用三氧化二鋁與二氧化硅的燒結(jié)材料。
　　實(shí)現(xiàn)了柴油機(jī)TDLAS氨氣濃度檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)激光驅(qū)動(dòng)器的輸出溫度和驅(qū)動(dòng)電流的選擇進(jìn)行試驗(yàn)分析，并對(duì)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的掃描信號(hào)和調(diào)制信號(hào)的頻率和幅度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)計(jì)算，最終選擇掃描信號(hào)幅度為600mV、頻率為5Hz;調(diào)制信號(hào)幅度為150mV，頻率為50KHz;最后計(jì)算了鎖相放大器時(shí)間常數(shù)、靈敏度、相位對(duì)二次諧波的影響并得出結(jié)論，最