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湖北锐意基于微流红外、紫外NOx传感器的汽车排放尾气分析仪通过多省计量认证

        汽车尾气排放分析仪是在汽车发动机正常运转时,对汽车排放的尾气进行检测、分析,从而判断汽车发动机是否工作正常、排出的有害气体是否超出标准的一种仪器。作为机动车尾气检验以及维修机构的核心设备,这种仪器的质量和性能直接影响到对汽车尾气排放超标进行检查的效率和效果。因此,获得具有法定效力的计量认证证书是产品应用于市场的重要前提条件。

        随着新的汽车尾气排放检测法规《汽油车污染物排放限值及测量方法(双怠速及简易工况法)》GB18285-2018和《柴油车污染物排放限值及测量方法(自由加速法及加载减速法)》GB3847-2018的发布,汽车尾气分析检测逐渐标准化。凭借在环保领域多年的气体分析仪器仪表研发制造经验,湖北湖北锐意全新推出测量精准度更高、稳定性更好的汽油车尾气排放分析仪Gasboard-5260和柴油车尾气排放分析仪Gasboard-5230。


        ■新法规变化分析
        新法规规定,汽车尾气排放分析仪应至少能自动测量HC、CO、CO2、NO、O2五种气体浓度。在检测方法上也发生了较大的变化:一是规定原来的电化学法测量NOx的原理不再适用,必须用光学法原理测量;二是柴油车增加了NOx的检测。
        ■如何准确测量NOx?
        新标准的出台直接影响着NOx的测量,光学检测原理有非分光红外(NDIR)、微流NDIR、非分光紫外(NDUV)、紫外差分吸收光谱(UV-DOAS),原理不同测量的精度和结果也不同。除了检测原理不同外,还有两种测量方式的区别:一种是直接测量,把NOx分为NO和NO2两个组分分别测量,测量浓度相加得到NOx;另一种是间接测量,采用转化炉将NO2转化为NO,通过测量NO间接得出NO2和NOx的浓度。
        此外,《柴油车污染物排放限值及测量方法(自由加速法及加载减速法)》GB3847-2018中规定采用转化炉将NO2转化为NO时,转化效率应≥90%,对转化效率要定期检验,转化效率不合格的转化炉要及时更换。
        因此,采用转化炉间接测量法的汽车尾气分析仪会遇到以下问题:
        1、转化效率会影响测量精度,造成测量结果不准确;

        2、转化炉定期进行检测会增加作业成本;

        3、转化炉的使用寿命一般不超过一年,需定期更换。


特性 直接测量NO、NO2 间接测量NO、NO2(转换炉)
准确性 测量精度较高,NOx测量误差低至±4% 测量精度受转化效率影响较大
便利性 1台仪器集成2个测量平台,操作方便 1台仪器外加1台转换炉,操作繁琐
成本效益 无需更换后期耗材,后期免维护 需定期更换转换炉,成本增加

表一、直测法VS转化炉法特性对比分析


        ■湖北锐意解决方案
        湖北锐意自汽车尾气排放检测新国标发布以来,在核心气体传感器的测量原理及结构上取得突破。针对标准中规定的汽车尾气排放分析仪的检测组分、量程、精度的要求,以及市场普遍面临的NOx测量受水分干扰及转化炉转化效率影响的技术难点,成功研发出满足汽油车和柴油车尾气检测用的气体传感器平台。
        1、采用微流NDIR技术直测NO
        目前国际上的微流红外气体传感器在使用过程中,测量结果随着温度变化,以及光源、探测器的老化等原因造成漂移。对此,湖北湖北锐意在采用了隔半气室设计,分别设计了参考气室和测量气室,但是使用同一个光源和探测器,因此,可以通过光源通过参考气室和测量气室的信号比值来修正由于温度、光源老化、探测器老化等造成的信号漂移,从而提高微流红外气体传感器的测量精度和长期稳定性。

        此外,基于非分光红外(NDIR)测量NO、NO2易受水分干扰的问题,配备水分补偿调节装置,增加传感器对被测气体的响应灵敏度;通过调节叶片及线性修正,对H2O(气)干扰信号进行调整,使传感器受H2O(气)的影响相互抵消,从而消除H2O(气)的干扰,进一步保证测量的准确性。


①红外光源②切光器③切光电机④测量气室⑤参比气室⑥检测器⑦微流传感器
⑧第2组分检测器⑨信号处理及输出系统


图一、微流NDIR双气室技术原理



图二、微流NDIR NO气体传感器


        2、非分光紫外(NDUV)直测NO2

        不同于红外(IR),紫外(UV)光谱吸收波段是纳米级别的,波长更短,波峰比较独立。非分光紫外(NDUV)可准确测量NO2气体浓度,不受水分干扰,精度更高,且非分光紫外(NDUV)相对于紫外差分吸收光谱(UV-DOAS)成本较低。采用非分光紫外(NDUV)直测NO2,成功打破汽车尾气检测中需配套NOx转化炉将NO2转化为NO,采用红外光学平台测量NO浓度,再通过NO浓度计算得出NO2浓度的局限性,更加节省系统集成空间及维护成本;且NO2测量更准确,不受转化效率的影响。


图三:紫外吸收光谱


        湖北锐意的汽油车尾气排放分析仪Gasboard-5260和柴油车尾气排放分析仪Gasboard-5230采用微流NDIR直测NO、非分光紫外(NDUV)直测NO2,成功打破汽车尾气检测中需配套NOx转化炉将NO2转化为NO的局限性,更加节省系统集成空间及维护成本;且NO2测量更准确,不受转化效率的影响。微流NDIR、非分光紫外(NDUV)、非分光红外(NDIR)及电化学技术均为湖北湖北锐意自主掌握。
        ■新产品介绍

        基于核心汽车尾气传感器平台,湖北湖北锐意针对汽油车和柴油车的检测需求,成功开发出汽油车尾气排放分析仪Gasboard-5260和柴油车尾气排放分析仪Gasboard-5230。


湖北湖北锐意汽油车尾气分析仪
Gasboard-5260
湖北湖北锐意柴油车尾气分析仪
Gasboard-5230


测量气体:HC、CO、CO2、NO、NO2、O2 测量气体:CO2、NO、NO2
测量原理:
HC、CO、CO2:非分光红外NDIR
NO: 微流NDIR
NO2:非分光紫外NDUV
O2:电化学
测量原理:
CO2:非分光红外NDIR
NO:微流NDIR
NO2: 非分光紫外NDUV
适用标准:
《汽油车污染物排放限值及测量方法(双怠速及简易工况法)》GB18285-2018
适用标准:
《柴油车污染物排放限值及测量方法(自由加速法及加载减速法)》GB3847-2018
检测方法:
汽车排放总量分析(VMAS)
简易稳态工况法(ASM)
双怠速
检测方法:
加载减速工况法(Lugdowm)
适用车型:汽油车 适用车型:柴油车


        根据汽车尾气排放分析仪的计量要求,湖北湖北锐意对产品进行了充分严格的测试,已一次性批量通过河南省、湖北省、广西省计量院的检定。除上述三省外,湖北湖北锐意正在加快推进全国其他省市的计量校准工作,以满足更多地区检测站(I站)和维修站(M站)的使用需求。


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