取样式消光烟度计烟度测量影响因素的试验研究

　　1　引言

　　随着柴油车和柴油机产量的迅速增加,柴油机可见污染物排放成为大气污染的公害之一,为此,世界各国都制定了严格的法规来加以限制。由于各国的排放法规不同,因而采用的排放试验规范、测量仪器和烟度单位也不相同。长期以来,我国的柴油机烟度排放标准一直规定采用滤纸式烟度计测量全负荷稳定转速和自由加速时的烟度。为使排放法规与国际接轨,我国于2000年开始实施的国家标准,规定在全负荷稳定转速试验和自由加速试验时,对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采用取样式或全流式消光烟度计进行测量^[1]。

　　为了更好地贯彻新的国家烟度排放标准和为限制排放提供必要的数据,积累一定的经验,在烟度测量仪器体系刚开始转换时,有必要对国标规定的标准烟度计进行测量参数的研究。为此,作者利用自行研制的取样式消光烟度计,在发动机试验台架上对影响烟度计测量结果的几个重要参数进行了试验研究。

　　2　取样式消光烟度计简介

　　取样式消光烟度计主要由取样系统、单片机测量系统和移动式电源系统组成,其结构示意图如图1所示。由取样探头导入的部分排气经小型稳压箱消除压力波的脉动和聚水器去除其中的部分水分后,进入测量管。其中,烟样温度和压力分别通过烟管内的温度计和聚水器上的压力计指示,设置在排气延长总管上的背压调节阀用来控制取样压力。箱体中烟气出口附近的压力由压力计来监测,压力大小可通过排气背压阀和仪器前端清扫空气入口处的空气阀来调节。光电传感器(硒光电池)输出的光电流信号,经I/V变换、信号放大、滤波和透光度—消光度(不透光度)信号转换后,通过V/F电路变换成标准脉冲信号,再由单片机内嵌的计数器进行计数。来自转速传感器的信号经放大、限幅、整形、光电隔离后由单片机程序实现的软计数器进行计数。单片机定时采集两路脉冲信号并处理后,将测量参数送LED显示器上显示,并经与模拟量输出接口相连的绘图仪输出,还可由RS-232或RS-485串行口将数据传送给PC机。

　　3　静态校验

　　由于外电阻和温度等会引起光电池的光谱灵敏度变化,内阻的存在使短路电流与照度之间不能保证严格的线性关系,以及相同型号光源或光电池性能上的差异,都将会影响测量的准确性。为了验证烟度值仅仅受光源或传感器影响的程度,在烟度计其它条件不变的情况下,用代表不同消光度的标准滤光片,在静态下进行了光源和传感器的一致性检验,检验结果如表1所示。

　　即使相同型号的光源或光电池,实验数据也明显存在着差异。为了在测量时能够进行非线性修正和静态误差补偿,在本烟度计中,根据静态校准得到的误差值,采用最小二乘法拟合修正曲线并按等间隔(0·1%)做成表格,存放在EPROM中。测量时,由单片机自动对实测值通过查表进行修正。实验表明,校准点上的消光度误差值不超过0·1%。