第1页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共9页用于遥感机动车排放的近红外可调谐二极管激光光谱仪1.导言汽车排放是城市主要的大气污染源。高浓度的污染物，诸如机动车排放出来的一氧化碳、氮氧化物、碳氢和颗粒，可导致健康和环境问题。然而，造成主要排放污染的那些机动车仅有一小部分。因此把这些“重污染者”或者叫“高排放者”识别出来是减少机动车排放总量和改进城市空气质量的重要一步。当前，全世界的一般方法是使用定点“总污染物”法，就是用一台静态道边排气管气体分析仪检验。但是这种方法太耗费时间而只能对一小部分机动车检查。因此，在机动车通过时对其排放进行遥测的可能就引发了巨大的兴趣，可以减少城市空气中的污染排放。该技术的非介入检测方式允许机动车快速行驶时迅速检测而不会给司乘人员带来不便。必须要注意的是这两种排气测量方法不能直接进行比较，因为，机动车在遥测期间常常是在路面上正在行驶，而在进行标准检验时，机动车是静止的并且发动机处于怠速状态。这些检测方法可能使用计算机软件就成了屏幕上显现为不断重复的停止——检查动作。进一步，这些信息可以采集起来有效使用在机动车排放控制系统或发动机工况校正管理系统。行驶中的机动车所排放的气流中的那些气体混合物高于静态状况。机动车驶过时，废气从排气管中刚排入空气时的紊流，一齐喷出，迅速散开成气流，这样在不同的位置气体分散的程度就不同。由于这些状况，穿过气流的位置是不能确定的。因此，就要把吸收光谱法的测量光线收集起来进行判读。通常采用解决这个问题的方式就是测量气体的成分并同时测量二氧化碳的含量，因为，气流中气体的比率是恒定的。根据燃烧过程的认识，能够计算出所监测气流中的污染物百分比浓度。机动车排放遥测是由斯泰德曼和他的合作者在1980年代末期开发的，并已被他的小组和世界其它人广泛测试。第一台仪器利用宽带中红外光谱只能监测CO和CO2[1]。碳氢的检测是后来加上的，接着集成了紫外光源，增加了对NO的检测。尽管宽带仪器很好的完成了检测并获得了很多有用的资料，但他们确实遇到了很多困难。宽带光谱和其它形态的光谱相比所固有的低选择性，使仪器的碳氢信道因来自水蒸气的干扰而受到显著影响。不连续红外光源的散射使得光路长度限制在最长约8米，这导致仪器的使用场所受到限制。其它问题可能是CO2在基本红外区域的高吸收与背景的精确消除引起的。基于铅盐二极管激光器的致冷中红外系统由Kastneretal.[10]和稍后的Nelson和他的合作者[11，12]首次用来监测机动车排放中的NO,N2O和CO2。该仪器工作在中红外区域，可得到高强度基本振动吸收。用激光器作分光镜的光源克服了基于宽带系统的选择性和光路长度方面的局限。此外，激光器也能增加对其他小含量气体的监测。但是使用铅盐二极管激光器需要低温冷却，这不利于野外使用。Mackayetal.提出过一个用通讯激光器的测量方法但没有给出进一步的详细说明[13]。其它更多的新近工作是把气体滤光器和宽带红外光源结合起来使用。该工作的目标是研究把近红外可调谐二极管激光吸收光谱（NIR-TDLAS）用于遥测机动车排放。近红外可调谐二极管激光器技术有几个潜在优势，诸如，成本降低，设计更紧凑，利用充足成熟的长途通信技术使得使用起来便利，此外还有增加了近乎超宽带的选择性。这就是对近来这一技术的一个回顾。机动车排气遥测仪已被设计建造出来用于检测汽车排气中的一氧化碳和二氧化碳。具有二次谐波探测的波长调制与信号自动平衡组合，从而提升了近红外区域甚弱吸收的灵敏度。该仪器已经同国家交通检察员一起在若干条公路的多个地方做了测试。初步结果先前已经公布[16，17]。本文阐述了一种新型的基于近红外二极管激光器的在线遥感仪器。该仪器的工作原理第2页共9页第1页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共9页在下面的硬件设计和数据处理方式中首次论述。该仪器及在公路上测试所获部分测试结果的确实性详细资料已在此前给出。2．试验准备2.1.运行原理这台仪器利用近红外二极管激光吸收光谱监测CO和CO2,采用单一运行在约1579nm(6...
