銳意自控基于微流紅外、紫外NOX傳感器、汽車尾氣分析儀通過多省計量認(rèn)證

　　汽車尾氣排放分析儀是在汽車發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)時，對汽車排放的尾氣進行檢測、分析，從而判斷汽車發(fā)動機是否工作正常、排出的有害氣體是否超出標(biāo)準(zhǔn)的一種儀器。作為機動車尾氣檢驗以及維修機構(gòu)的核心設(shè)備，這種儀器的質(zhì)量和性能直接影響到對汽車尾氣排放超標(biāo)進行檢查的效率和效果。因此，獲得具有法定效力的計量認(rèn)證證書是產(chǎn)品應(yīng)用于市場的重要前提條件。

　　隨著新的汽車尾氣排放檢測法規(guī)《汽油車污染物排放限值及測量方法(雙怠速及簡易工況法)》GB18285-2018和《柴油車污染物排放限值及測量方法(自由加速法及加載減速法)》GB3847-2018的發(fā)布，汽車尾氣分析檢測逐漸標(biāo)準(zhǔn)化。憑借在環(huán)保領(lǐng)域多年的氣體分析儀器儀表研發(fā)制造經(jīng)驗，四方儀器自控全新推出測量精度更高、穩(wěn)定性更好的汽油車尾氣排放分析儀Gasboard-5260和柴油車尾氣排放分析儀Gasboard-5230。

　　■新法規(guī)變化分析

　　新法規(guī)規(guī)定，汽車尾氣排放分析儀應(yīng)至少能自動測量HC、CO、CO2、NO、O2五種氣體濃度。在檢測方法上也發(fā)生了較大的變化：一是規(guī)定原來的電化學(xué)法測量NOx的原理不再適用，必須用光學(xué)法原理測量;二是柴油車增加了NOx的檢測。

　　■如何準(zhǔn)確測量NOx?

　　新標(biāo)準(zhǔn)的出臺直接影響著NOx的測量，光學(xué)檢測原理有非分光紅外(NDIR)、微流NDIR、非分光紫外(NDUV)、紫外差分吸收光譜(UV-DOAS)，原理不同測量的精度和結(jié)果也不同。除了檢測原理不同外，還有兩種測量方式的區(qū)別：一種是直接測量，把NOx分為NO和NO2兩個組分分別測量，測量濃度相加得到NOx;另一種是間接測量，采用轉(zhuǎn)化爐將NO2轉(zhuǎn)化為NO，通過測量NO間接得出NO2和NOx的濃度。

　　此外，《柴油車污染物排放限值及測量方法(自由加速法及加載減速法)》GB3847-2018中規(guī)定采用轉(zhuǎn)化爐將NO2轉(zhuǎn)化為NO時，轉(zhuǎn)化效率應(yīng)≥90%，對轉(zhuǎn)化效率要定期檢驗，轉(zhuǎn)化效率不合格的轉(zhuǎn)化爐要及時更換。

　　因此，采用轉(zhuǎn)化爐間接測量法的汽車尾氣分析儀會遇到以下問題：

　　1、轉(zhuǎn)化效率會影響測量精度，造成測量結(jié)果不準(zhǔn)確;

　　2、轉(zhuǎn)化爐定期進行檢測會增加作業(yè)成本;

　　3、轉(zhuǎn)化爐的使用壽命一般不超過一年，需定期更換。

表一、直測法VS轉(zhuǎn)化爐法特性對比分析

　　■銳意自控解決方案

　　四方光電（武漢）儀器有限公司自汽車尾氣排放檢測新國標(biāo)發(fā)布以來，在核心氣體傳感器的測量原理及結(jié)構(gòu)上取得突破。針對標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的汽車尾氣排放分析儀的檢測組分、量程、精度的要求，以及市場普遍面臨的NOx測量受水分干擾及轉(zhuǎn)化爐轉(zhuǎn)化效率影響的技術(shù)難點，成功研發(fā)出滿足汽油車和柴油車尾氣檢測用的氣體傳感器平臺。

　　1、采用微流NDIR技術(shù)直測NO

　　目前上的微流紅外氣體傳感器在使用過程中，測量結(jié)果隨著溫度變化，以及光源、探測器的老化等原因造成漂移。對此，四方儀器自控在采用了隔半氣室設(shè)計，分別設(shè)計了參考氣室和測量氣室，但是使用同一個光源和探測器，因此，可以通過光源通過參考氣室和測量氣室的信號比值來修正由于溫度、光源老化、探測器老化等造成的信號漂移，從而提高微流紅外氣體傳感器的測量精度和長期穩(wěn)定性。

　　此外，基于非分光紅外(NDIR)測量NO、NO2易受水分干擾的問題，配備水分補償調(diào)節(jié)裝置，增加傳感器對被測氣體的響應(yīng)靈敏度;通過調(diào)節(jié)葉片及線性修正，對H2O(氣)干擾信號進行調(diào)整，使傳感器受H2O(氣)的影響相互抵消，從而消除H2O(氣)的干擾，進一步保證測量的準(zhǔn)確性。

　　①紅外光源②切光器③切光電機④測量氣室⑤參比氣室⑥檢測器⑦微流傳感器

　　⑧第2組分檢測器⑨信號處理及輸出系統(tǒng)

　　圖一、微流NDIR雙氣室技術(shù)原理

　　圖二、微流NDIR NO氣體傳感器

　　2、非分光紫外(NDUV)直測NO2

　　不同于紅外(IR)，紫外(UV)光譜吸收波段是納米級別的，波長更短，波峰比較獨立。非分光紫外(NDUV)可準(zhǔn)確測量NO2氣體濃度，不受水分干擾，精度更高，且非分光紫外(NDUV)相對于紫外差分吸收光譜(UV-DOAS)成本較低。采用非分光紫外(NDUV)直測NO2，成功打破汽車尾氣檢測中需配套NOx轉(zhuǎn)化爐將NO2轉(zhuǎn)化為NO，采用紅外光學(xué)平臺測量NO濃度，再通過NO濃度計算得出NO2濃度的局限性，更加節(jié)省系統(tǒng)集成空間及維護成本;且NO2測量更準(zhǔn)確，不受轉(zhuǎn)化效率的影響。

圖三：紫外吸收光譜

　　銳意自控的汽油車尾氣排放分析儀Gasboard-5260和柴油車尾氣排放分析儀Gasboard-5230采用微流NDIR直測NO、非分光紫外(NDUV)直測NO2，成功打破汽車尾氣檢測中需配套NOx轉(zhuǎn)化爐將NO2轉(zhuǎn)化為NO的局限性，更加節(jié)省系統(tǒng)集成空間及維護成本;且NO2測量更準(zhǔn)確，不受轉(zhuǎn)化效率的影響。微流NDIR、非分光紫外(NDUV)、非分光紅外(NDIR)及電化學(xué)技術(shù)均為四方儀器自控自主掌握。

　　■新產(chǎn)品介紹

　　基于核心汽車尾氣傳感器平臺，四方儀器自控針對汽油車和柴油車的檢測需求，成功開發(fā)出汽油車尾氣排放分析儀Gasboard-5260和柴油車尾氣排放分析儀Gasboard-5230。

根據(jù)汽車尾氣排放分析儀的計量要求，湖北四方儀器對產(chǎn)品進行了充分嚴(yán)格的測試，已一次性批量通過河南省、湖北省、廣西計量院的檢定。除上述三省外，湖北四方儀器正在加快推進全國其他省市的計量校準(zhǔn)工作，以滿足更多地區(qū)檢測站（I站）和維修站（M站）的使用需求。