激光式消光烟度计检测管的设计及可行性分析

论文摘要

随着经济的发展，越来越多的家庭拥有了自己的私家车，而这就造成了中国汽车保有量的不断增加，而汽车数量的不断增加导致了污染现象的严重化，随着控制排放法规的不断出台，汽车的排放标准不断提升，这就需要高灵敏度的仪器来检验汽车的排放烟度。本课题按照Beer-Lambert定律的相关原理，设计了一种新型的激光式消光烟度计的检测管部分。本系统可继续用于以后整个激光式消光烟度计的进一步研制。进而在以后为有关环保部门和科研机构提供可依靠的烟度检测装置。在本论文中，提出了烟度计检测管单元的总体设计思想以及相关设计参数，并详细论述了其中可能存在的问题并提出了解决措施。并通过与AVL439消光式烟度计的对比试验来分析了该装置的用于烟度检测的可行性。其中保护气与样气之间的隔离问题是本系统的设计关键和技术难点。本文的主要贡献如下：1：分析了各种检测管的进排气形式，根据各种进排气形式的特点，选出了最优化的检测管进排气形式。2：创新性地引入射流腔来解决样气与保护气之间的密封问题，使得这一难题得到解决。3：创新性地引入了激光这种新型光源来代替白光等普通光源，使得烟度测量结果的准确性有望得到进一步提高。4：进行了与AVL439的对比试验，验证了该装置用于烟度测量的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 汽车造成大气污染的现状及危害
• 1.2 排放法规现状
• 1.3 本课题的研究意义
• 第二章 ：国内外烟度计的研究现状
• 2.1 机动车排放颗粒物（碳烟和颗粒物）的生成机理
• 2.2 烟度的定义及影响机动车排放烟度的主要因素：
• 2.3 透光式烟度计的测定值
• 2.4 机动车发动机排放烟度的测试方法：
• 2.4.1 滤纸式烟度计法及典型的滤纸式烟度计
• 2.4.2 消光式烟度计法及典型的消光式烟度计
• 2.5 本课题的主要研究内容
• 第三章 ：激光式消光式烟度计检测管的设计
• 3.1 消光式烟度计的技术要求及其检测管的设计原理
• 3.2 检测管进排气形式确定及分析
• 3.3 检测管的尺寸参数设计
• 3.3.1 雷诺数需求
• 3.3.2 层流实现
• 3.3.3 检测管材质选择
• 3.3.4 尺寸结构参数具体计算
• 3.4 光源选择
• 3.4.1 白光光源的缺点
• 3.4.2 激光光源优点
• 3.5 烟度计检测管各单元的设计
• 3.5.1 光学元件防污染设计
• 3.5.2 保护气与样气隔离设计
• 3.5.2.1 文丘里射流器的原理
• 3.5.2.2 文丘里射流管在样气与保护气隔离中的应用
• 3.5.3 检测管各单元设计图：
• 3.5.4 各单元连接方式设计
• 3.5.5 检测管的总装配图：
• 3.6 检测管附属单元的设计
• 3.6.1 温度控制单元
• 3.6.2 尾气稳定系统
• 3.6.3 废气清除装置
• 3.6.4 各单元设计图及总设计图
• 3.7 本章小结
• 第四章 激光式烟度计可用性评测
• 4.1 实验目的
• 4.2 评测方案
• 4.3 实验结论
• 第五章 全文总结及工作展望
• 5.1 全文工作总结
• 5.2 本研究主要创新点
• 5.3 今后工作展望
• 5.3.1 激光光源的进一步确定
• 5.3.2 不同成分对消光度的敏感性分析
• 5.3.3 电控系统及显示系统的设计
• 5.3.4 系统关键参数对测量精度的影响
• 参考文献
• 致谢