ИЗБРАННЫЕ ГЛАВЫ ИЗ МАГИСТЕРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ

ВВЕДЕНИЕ

Применение газоаналитической аппаратуры имеет важное практическое значение для контроля за качеством воздушной среды. Наряду с охраной природы применение подобных приборов в технологическом процессе технического обслуживания и ремонта автомобилей обеспечивает уменьшение расхода топлива и способствует получению оптимальной мощности двигателя.

До недавнего времени на автомобильном транспорте наибольшее распространение получили приборы, работа которых основана на определении теплоты от сгорания СО на каталитически активной платиновой спирали. К объему газа, отбираемого для анализа, в определенном соотношении подают чистый атмосферный воздух. Отработавшие газы сжигают, нагревая платиновую нить. Повышение их температуры в это время при определенных условиях пропорционально содержанию СО в отработавших газах.

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОПТИЧЕСКОГО КАНАЛА

Устранение влияния сажи в оптическом канале ОК1 как фактора рассеивающего часть излучения и как фактора изменяющего степень прозрачности оптических стекол ОК1 (за счет осаждения сажи на стеклах).

Предлагается следующая схема компенсации потерь излучения .

Излучатель ИИ1 излучает ИК лучи с длинной волны l =4.6 мкм, которые, пройдя через оптические системы, разделяются на два равных потока Ф01 . Поток лучистой энергии Ф1 – результат прохождения излучения через рабочий оптический канал ОК1, содержащий поглощающую компоненту анализируемой смеси (оксид углерода), не поглощающие компоненты (азот, кислород и др. компоненты выхлопных газов ДВС не поглощающие в районе l =4.6 мкм) и мешающую компоненту (твердые компоненты выхлопных газов ДВС). Этот поток определяется зависимостью:

F 1=Ф01-D F п-D F р

где:Ф01 – поток лучистой энергии на входе ОК;

D Фп – поток энергии, поглощаемый оксидом углерода;

D Фр – потери потока излучения за счет его рассеяния сажей и снижения прозрачности окон рабочей кюветы.

Длина волны источника излучения ИИ2 выбирается в смежном с ИИ1 диапазоне в области прозрачности т. е. с учетом концентоации компонент выхлопных газов ДВС и их поглощения ИК-излучения:

- пары воды 0.3 ... 5.5 % 2.520 ... 2.845 мкм

4.240 ... 4.400 мкм

5.250 ... 7.500 мкм

- оксид углерода (II) 1 ... 10 % 4.52 ... 4.82 мкм

- легкие углеводороды 0 ... 0.2 % 2.94 ... 3.535 мкм

- диоксид углерода (IV) 5 ... 12 % 2.64 ... 2.87 мкм

4.63 ... 4.95 мкм

5.05 ... 5.35 мкм

Длина волны источника излучения ИИ2 выбирается в диапазоне [3.65 ... 3.95], мкм с центром l*= 3.8 мкм .

Приведенный алгоритм непосредственно не реализуем в связи с невозможностью выполнения описанных операций над оптическими сигналами. После преобразования оптических сигналов в электрические, последние обрабатываются в соответствии с этим алгоритмом.

 

 

Моделирование формирования потока Ф1

(процессов поглощения ИК-излучения в ОК)

(при отсутствии в канале сажи и запыленности оптических элементов)

 

 

Концентрация оксида углерода в выхлопных газах ДВС составляет1- 10 %,выбраная измерительная база (длина трассы) обеспечивает учет изменения потока излучения вдоль оптического канала в соответствии с законом Бугера - Ламберта.

Реализация процесса изменения концентрации оксидауглерода за интервал 20 сек на высоких оборотах работы ДВС (полный "газ") (режим работы с максимальным со- держанием оксида углерода в выхлопных газах)

Согласно методике расчета концентрации оксид углерода, он определяется осреднением за 20 секундный интервал некор- релированных наблюдений. С учетом периода корреляции этого параметра ( сек) период дискретизации назначен 0.2 сек, которому соответствуют 100 некоррелированных наблюдений.

Относительное изменение потока, поглощенного в рабочем ОК

Выводы: - в системе с квазимонохроматичным источником излучения существенно влияние СО2 на результаты измерения концентрации СО. Погрешность измерения превышает 25 % .

- частотная узкополосность сигнала исключает влияние паров H2O на результаты измерений,

- смещение частоты источника излучения в сторону уменьшения влияния СО2 на 0.167 мкм уменьшает погрешность влияния до 17 % , но при этом снижается чувствительность измерителя в 2.6 раза.


Главная страница
Электронная библиотека
Ссылки
Результаты поиска