基于PC实现二次仪表型消光式烟度计的数据实时采集

　　前言

　　随着摩托车的迅猛发展及其保有量的增多,摩托车的排气污染问题日趋为人们所重视。我国1993年9月发布了《摩托车排气污染物排放标准及测试方法》国家标准。从1994年3月起对摩托车排放实行了工况法限值。1999年起限值将分段加严。但摩托车除有较高的HC、CO排放外,还有较大的排烟。排烟的主要成分是氧化或未被氧化的润滑油颗粒,其大约占排烟总量的95%。其排出机外将对土壤、河流造成污染。排烟的另外一些成分是由发动机燃烧形成的硬质颗粒,其排到大气中直接对人体造成危害。因此减少发动机的排烟是减少摩托车对环境污染的另一重要环节。我国台湾省早在1976年9月17日颁布了《机器脚踏车排气污染量试验法》,对摩托车的排烟进行了限制。近年来,泰国、日本、瑞士也已制定法规,对二冲程发动机的排烟进行限制。尽管制定的法规各不相同,但它们都是控制摩托车排气污染的有效措施。而我国对摩托车排烟特性及其测量方法的研究尚属空白。因此,对摩托车的排烟测试系统及其排烟特性进行研究,借鉴国外的测量方法,制定我国的摩托车和轻便摩托车排放的相关法规,保护环境,有其重要的意义^[1]。

　　1问题的提出

　　2000年我们参照了台湾省和泰国等东南亚国家的摩托车排放标准,准备制定我国的《摩托车和轻便摩托车排气可见污染物限值及测量方法》,法规的制定需要与之配套的仪表。究竟选用什么样的仪器仪表呢?

　　目前用于发动机排烟测量的仪器主要有滤纸式烟度计和消光式烟度计。滤纸式烟度计的特点是测量方便、成本低,只能检测以炭粒为主的柴油机排烟的烟度;消光式烟度计的特点是测量范围广,它既适用于以炭烟为主的柴油机,也能用于排烟较为复杂的汽油机,特别能检测二冲程摩托车排出的蓝、白烟,并且测量精度高。根据近期的有关法规,如国际标准ISO 8178—1994和ISO 1161—1999中均明确规定消光式烟度计作为内燃机烟度测量的仪器^[2]。消光式烟度计由于结构较为复杂,价格昂贵,我国目前使用的以国外引进的居多,其中以奥地利AVL分流式为主。国内现有的一两家企业生产消光式烟度计,但均为二次仪表型的全流式消光烟度计。如果利用进口的AVL分流式消光烟度计,不但价格昂贵,而且仪器内的程序也不适合摩托车的排放标准。为此,我们决定先利用现有的国内生产的消光烟度计。根据国内生产烟度计的情况,我们选用了北京一家生产的QXY-A型全流式消光烟度计,该烟度计性能较稳定,结构适合对摩托车排烟的测量。但是该烟度计是二次仪表型,同时零校较为繁琐,且零校范围较小,数据采集频率也只有2Hz,难于实现对排烟多变的摩托车的测量和计算机采集的需要,故必须加以改造。图1为改造前烟度计结构框图。