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低功耗小体积汽车尾气分析装置

阅读：272发布：2021-02-28

IPRDB可以提供低功耗小体积汽车尾气分析装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且低功耗小体积汽车尾气分析装置。国内的几家红外分析仪大都以镍镉丝作为红外辐射源，使用切光片进行机械式的光强调制，利用薄膜微音传感器进行信号检测。检测精度不高（一般满量程的2%~5%），在密封、防震及可靠性方面存在很大问题。本实用新型的组成包括：壳体（1），所述的壳体内安装有四元热电堆探测器（2），所述的四元热电堆探测器与信号处理电路（3）连接，所述的信号处理电路与A/D转换电路（4）连接，所述的A/D转换电路与DSP控制器（5）连接，所述的DSP控制器分别与通信接口电路（6）、红外辐射驱动电路（7）连接，所述的红外辐射驱动电路与红外辐射光源（8）连接。本产品用于对汽车尾气的检测及分析。，下面是低功耗小体积汽车尾气分析装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种低功耗小体积汽车尾气分析装置，其组成包括：壳体，其特征是：所述的壳体内安装有四元热电堆探测器，所述的四元热电堆探测器与信号处理电路连接，所述的信号处理电路与A/D转换电路连接，所述的A/D转换电路与DSP控制器连接，所述的DSP控制器分别与通信接口电路、红外辐射驱动电路连接，所述的红外辐射驱动电路与红外辐射光源连接。

2.根据权利要求1所述的低功耗小体积汽车尾气分析装置，其特征是：所述的四元热电堆探测器包括信号采样保持电路、信号放大电路。

3.根据权利要求1或2所述的低功耗小体积汽车尾气分析装置，其特征是：所述的壳体的尺寸为3.2×2.3×0.6cm。

说明书全文

低功耗小体积汽车尾气分析装置

[0001] 技术领域：

[0002] 本实用新型涉及汽车运行状态监测及故障预测领域，具体涉及一种低功耗小体积汽车尾气分析装置。

[0003] 背景技术：

[0004] 目前，由于技术和资金等诸多问题，在国内的红外气体分析技术相对国外滞后一些，已经上市一些产品其内核也是依靠国外的公司设计，大型的精密红外气体分析仪器主要依赖进口。国内的几家红外分析仪大都以镍镉丝作为红外辐射源，使用切光片进行机械式的光强调制，利用薄膜微音传感器进行信号检测。检测精度不高（一般满量程的2%~5%），在密封、防震及可靠性方面存在很大问题。

[0005] 发明内容：

[0006] 本实用新型的目的是提供一种低功耗小体积汽车尾气分析装置，低功耗，检测智能，高精度便捷实用。

[0007] 上述的目的通过以下的技术方案实现：

[0008] 一种低功耗小体积汽车尾气分析装置，其组成包括：壳体，所述的壳体内安装有四元热电堆探测器，所述的四元热电堆探测器与信号处理电路连接，所述的信号处理电路与A/D转换电路连接，所述的A/D转换电路与DSP控制器连接，所述的DSP控制器分别与通信接口电路、红外辐射驱动电路连接，所述的红外辐射驱动电路与红外辐射光源连接。

[0009] 所述的低功耗小体积汽车尾气分析装置，所述的四元热电堆探测器包括信号采样保持电路、信号放大电路。

[0010] 所述的低功耗小体积汽车尾气分析装置，所述的壳体的尺寸为3.2×2.3×0.6cm。

[0011] 有益效果：

[0012] 1. 本实用新型的DSP控制器中输出特定PWM信号，对红外辐射光源光强进行调制。热电堆传感器采集被特定气体（CO、CO2、HC等）吸收特定波长的红外信号，就会输出相应一个模拟信号，经过信号调理电路后，用高精A/D转换电路把采集到模拟信号转换成相应的数字信号，然后传给DSP控制器。通过DSP控制器来分析计算所测器的浓度。

[0013] 2. 本实用新型的体积小，装置的功耗低（用3V锂电池供电即可），在装置软件算法里采用神经网络算法，使得本装置每一次输出内容不是测量结果，而是通过对历次数据分析处理的结果。该实用新型达到了预期效果，能很好的采集汽车尾气的各个参数，并能根据这些参数有效地反应汽车尾气的成分。

[0014] 附图说明：

[0015] 附图1是本实用新型的结构示意图。

[0016] 附图2是附图1中红外辐射光源电路的电路原理图。

[0017] 附图3是附图1中四元热电堆探测器的信号采样保持电路的电路原理图。

[0018] 附图4是附图1中四元热电堆探测器的信号放大电路的电路原理图。

[0019] 附图5是附图1中A/D转换电路的电路原理图。

[0020] 附图6是附图1中DSP控制器的电路原理图。

[0021] 具体实施方式：

[0022] 实施例1：

[0023] 一种低功耗小体积汽车尾气分析装置，其组成包括：壳体1，所述的壳体内安装有四元热电堆探测器2，所述的四元热电堆探测器与信号处理电路3连接，所述的信号处理电路与A/D转换电路4连接，所述的A/D转换电路与DSP控制器5连接，所述的DSP控制器分别与通信接口电路6、红外辐射驱动电路7连接，所述的红外辐射驱动电路与红外辐射光源8连接。

[0024] 所述的低功耗小体积汽车尾气分析装置，所述的四元热电堆探测器包括信号采样保持电路、信号放大电路。

[0025] 所述的低功耗小体积汽车尾气分析装置，所述的壳体的尺寸为3.2×2.3×0.6cm。

[0026] 汽车尾气分析装置是通过不同的气体分子对红外辐射有选择性吸收的原理来设计的，即当红外辐射通过某种气体时，气体中的极性分子（非单元素气体分子，如CO2、CO、HC等）就会对红外辐射进行选择性吸收，并且只吸收特定波长的红外辐射。由此原理可以检测出汽车尾气中一些特定气体的含量。

[0027] 实施例2：

[0028] 上述的低功耗小体积汽车尾气分析装置，红外辐射光源选用的是HSL5/60，该红外光源可以发出0.7~5.0μm波长的红外线，可以覆盖尾气所检测气体可吸收波长的范围。传感器的工作电压是5V，工作电流60mA，可持续工作时间100000个小时。而且此传感器体积小巧（直径3mm，长4.2mm）很适合便携式低功耗类仪器上使用。

[0029] 实施例3：

[0030] 上述的低功耗小体积汽车尾气分析装置，红外辐射源电路，通过DSP控制器输出的PWM波来调制红外辐射源HSL5/60的光强。在此电路中使用了ADP3336稳压芯片，以此来保证PWM波调制后红外辐射源的光强稳定。

[0031] 实施例4：

[0032] 上述的低功耗小体积汽车尾气分析装置，四元热堆探测器采集到信号后传输给信号处理电路,由于传感器传输到该电路的信号非常弱，所以该部分电路选取高阻抗运放来处理信号，但是由于气体测量受外界环境影响很大，所以经过信号保持后来经过减法电路，把干扰去掉。然后再把信号输入到信号处理电路，该电路需要把前面处理过的信号放大，使之输出A/D转换电路可检测的电压信号。

[0033] 实施例5：

[0034] 上述的低功耗小体积汽车尾气分析装置，AD转换电路，该电路选用TI公司的ADS1115芯片，该芯片是16位，四通道AD转换电路，芯片工作电压仅需2.1-5v即可，工作电流150μA,采样率为860，已经足够设计的需求。该电路把传感器的模拟信号转换后数字信号传给DSP处理器。

[0035] 实施例6：

[0036] 上述的低功耗小体积汽车尾气分析装置，DSP控制器，该电路选用TI公司的TMS320F2812芯片做主控和算法处理芯片。该电路的主要工作，输出PWM信号控制红外辐射源的光强，接受AD芯片转换后的数值信号，对转换后的数字信号做出相应的算法处理。

[0037] 工作过程：

[0038] DSP控制器输出特定的PWM脉冲，红外辐射光源发射出设定光强的红外线，让红外线穿过待测气体，待测气体会吸收特定波长的一部分红外线，然后通过四元热电堆探测器接受穿过特定气体的红外线，并产生相应的模拟信号，经过相应的信号处理后传给A/D转换电路，把模拟信号转换成数字信号，传输到DSP控制器中。DSP控制器对接收到的数字信号进行分析，最后输出尾气的相应分析结果。

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