透光式烟度计

　　1　引　言

　　随着我国汽车工业的高速发展,柴油车保有量增长迅速,柴油发动机排放气体造成的大气污染已成为影响大气环境质量的因素之一。为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》,控制汽车排放污染物的排放,改善环境空气质量,国家质量技术监督局于1999年制定了国家标准GB3847-1999《压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排气可见污染物限值及测试方法》。新国标GB3847-1999规定了对柴油车(机)可见污染物的检测必须采用目前国际上通用的透光式烟度计,代替过去标准中的滤纸式烟度计。

　　2　透光式烟度计原理

　　透光式烟度计是根据柴油机(车)排放污染物对可见光具有散射及吸收作用的原理而设计的。如图1所示,发光管发出一束可见光通过气室由硅光电池接收。风扇把清洁空气由气道两个出口不断吹出,在气室两端形成不间断的具有恒定流速的气流,根据空气动力学原理,当电磁阀打开,由于负压作用,清洁空气被吸入气室,气室内充满了清洁空气。此时,硅光电池接收到的光强为Io。当电磁阀门关闭,烟气进入气室,气室内充满了柴油车排放的烟气。由于烟气对光强具一定的散射及吸收作用,使光强衰减,衰减的程度与气室长度及烟气的烟度大小有关,硅光电池接收到的光强为I（I

　　根据朗伯定律:

其中：K:光吸收系数，L:烟室有效长度

　　因此,只要通过光电转换,检测出光强I及Io,并确定烟室有效长度L,就可以得到与烟度有关的光吸收系数K(单位m-1),也可以计算出烟度值即不透光度N:

　　3　CYJ-1透光式烟度计简介

　　为配合新国标GB3847-1999的贯彻实施,上海航空测控技术研究所在上海市经委的大力支持下,研制成功透光式烟度计———CYJ-1柴油车烟度计(图2)。

　　仪器采用色温3000°K的卤素灯作为发射器,选用硅光电二极管作接收器,其光谱响应曲线近似于肉眼(峰值响应550nm)。烟室内部采用无光泽的黑色装饰表面,在稳定转速工况下,充入烟室内的烟气,其不透光度保持均匀。仪器内安装了温度传感器及加热装置,使烟室的工作温度保持在90±10℃范围内,以提高仪器的测量精度及重复性。由于柴油机(车)排放的烟气很容易污染仪器腔体,影响正常使用。为了便于清洁机箱内的光学部件,在设计结构时,采用了独特的烟气吸入方式,仪器工作时,风扇把清洁空气由清洁空气分离器两个出口不断吹出,在烟室两端形成不间断的气流,一方面把柴油机(车)排放的烟气连续不断地吸入烟室,另一方面,在光学部件及硅光电池表面形成保护层,减低烟气对它们的污染。烟室的顶盖设计成可移动,位于仪器箱顶部。当仪器使用较长时间,腔体受到污染,微机会自动提示操作人员打开顶盖,清洗烟室及光学部件。GYJ-1柴油车烟度计既可使用交流220V50Hz电源,又可使用12V汽车电源供电。电路设计采用微型计算机技术,具有自动校零功能,并能根据国家标准规定的柴油车自由加速烟度检测方法,自动显示及引导柴油车自由加速次数,自动测量柴油车自由加速烟度。