基于虛擬儀器技術(shù)的汽車(chē)尾氣檢測系統設計

　　0 引言
　　
　　近幾年來(lái)，隨著(zhù)我國社會(huì )經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，汽車(chē)保有量大幅度增加。汽車(chē)在給人們日常生活帶來(lái)便利的同時(shí)，也帶來(lái)了嚴峻的環(huán)境問(wèn)題。汽車(chē)尾氣中的CO，HC化合物等有害氣體，已成為空氣污染的主要來(lái)源。因此，監測與防治汽車(chē)的排氣污染，是治理環(huán)境污染的一項重要任務(wù)。
　　
　　要控制機動(dòng)車(chē)的排氣污染，首先是要做好檢測工作。在我國，從1999年開(kāi)始，就制訂了一系列相應法規，嚴格控制汽車(chē)尾氣的排放。2005年頒布了GB 18285-2005《點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機汽車(chē)排氣污染物排放限值及測量方法》新的國家標準，標準中除了對汽車(chē)在怠速和高怠速工況下排氣污染物的測量方法作了要求外，還對每種類(lèi)型的汽車(chē)排氣污染物排放限值作了明確的規定。
　　
　　汽車(chē)排氣污染物主要檢測參數有：CO(一氧化碳)，HC(碳氫化合物)，CO2(二氧化碳)，O2(氧氣)，NO(一氧化氮)等。
　　
　　1 檢測系統的組成
　　
　　基于虛擬儀器技術(shù)的汽車(chē)尾氣檢測系統硬件結構如圖1所示。

　　
　　檢測系統主要由尾氣分析儀、I／O接口卡、紅外對射光電開(kāi)關(guān)、LED顯示屏以及工控計算機等組成。尾氣分析儀選用德國西門(mén)子公司的VS5067-5汽車(chē)尾氣分析儀，該儀器的核心部件是采用西門(mén)子公司的紅外光學(xué)傳感器，其工作原理是根據不同氣體所具有的特征吸收譜帶和特征頻率，在特征頻率附近的光譜帶產(chǎn)生強烈的吸收，根據氣體紅外光譜吸收的強弱，檢測分析出汽車(chē)尾氣的成分和含量。該儀器可檢測汽車(chē)尾氣中CO、HC、CO2、O2、NO五種氣體的濃度和發(fā)動(dòng)機油溫、轉速等汽車(chē)工作參數，測量數據由儀器面板上的液晶顯示屏顯示，并配有標準RS232串行接口與工控計算機連接，通過(guò)串口可接收測量命令并輸出測試結果。
　　
　　工控計算機上擴展的I／O接口卡主要用來(lái)接收紅外對射光電開(kāi)關(guān)的開(kāi)、關(guān)狀態(tài)，用來(lái)判斷被檢車(chē)輛是否到位。紅外對射光電開(kāi)關(guān)選用歐母龍E3JK-5M型，其紅外對射距離為5m。紅外發(fā)射光電管和紅外接收光電管分別安裝在汽車(chē)檢測線(xiàn)的兩邊。當紅外發(fā)射管沒(méi)有被遮擋時(shí)，接收光電管為常閉狀態(tài)，當被檢車(chē)輛行駛到檢測工位遮擋住紅外發(fā)射光電管時(shí)，接收光電管為開(kāi)斷狀態(tài)，接收光電管的開(kāi)、閉狀態(tài)表示了車(chē)輛是否到位信息。
　　
　　LED顯示屏用來(lái)顯示檢測過(guò)程信息和檢測結果。引車(chē)員和尾氣排放檢測員可在LED顯示屏的顯示信息指引下進(jìn)行相應操作。
　　
　　尾氣檢測系統的工作過(guò)程為：當車(chē)輛登錄上線(xiàn)檢測時(shí)，工控計算機發(fā)出車(chē)輛進(jìn)線(xiàn)消息，提示被檢車(chē)輛進(jìn)入檢測工位。當工控計算機檢測到接收光電管為開(kāi)斷狀態(tài)時(shí)，表示車(chē)輛到位，可開(kāi)始尾氣檢測。檢測程序將按國標GB18285-2005規定的測量方法進(jìn)行。檢測過(guò)程中，尾氣排放檢測員按LED顯示屏的指示將取樣探頭插入被檢車(chē)輛排氣管中，將轉速測量鉗按要求與發(fā)動(dòng)機相關(guān)部分相連接；尾氣分析儀從串口接收工控計算機的命令，采集排氣污染物；引車(chē)員則按LED顯示屏的指示信息操縱汽車(chē)進(jìn)入額定轉速、高怠速、怠速等狀態(tài)，配合尾氣分析儀按照檢測程序完成尾氣排放測量。