基于5030 SHARP监测仪的汽车排放颗粒物监测设计

薛亮，翟浩龙

（长安大学汽车学院，陕西 西安 710064）

基于5030 SHARP监测仪的汽车排放颗粒物监测设计

薛亮，翟浩龙

（长安大学汽车学院，陕西 西安 710064）

近年来，随着我国经济社会的发展和城市化进程的不断推进，汽车保有量连创新高。汽车给人们的生活带来方便的同时，它的尾气排放尤其是颗粒物的排放给大气环境造成了严重的污染。文章针对日前越来越严重的汽车尾气污染问题，分析了5030 SHARP监测仪的监测原理以及监测的方式。针对5030 SHARP监测仪各个监测项目的工作方式及使用特点，建立起了汽车尾气排放颗粒物的监测方法设计，进一步规范了汽车排放颗粒物检测5030 SHARP监测仪的结构布局，重点介绍了检测设备硬件结构以及使用的软件流程。为汽车排放物监测的设计提供可靠参考，具有重要的理论意义和推广使用价值。

5030 SHARP监测仪；排放颗粒物；结构布局；监测方法

CLC NO: U472.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)01-36-03

引言

5030 SHARP监测仪主要是对汽车尾气排放物中的颗粒物进行监测，具有检测结果精确，检测高灵敏度和超长检测时间等特性。汽车尾气排放的致癌重金属污染物等主要附着在颗粒物上的形式排放到大气中。针对汽车排放颗粒物的监测，进而精确得到汽车尾气排放颗粒物的信息，对于治理汽车尾气污染有重大的指导参考意义。

1、5030 SHARP监测仪监测原理和监测方式

1.1 5030 SHARP监测仪功能介绍

5030型颗粒物同步混合监测仪（SHARP）是一台具有超强监测限的，能提供精确实时连续数据的基于光浊度/β射线法的颗粒物监测仪。此监测仪能够实时的测量环境中的PM10，PM2.5，PM1.0悬浮物的浓度。监测仪采用了高灵敏度的光散射光度计，其输出信号与完整的β衰减质量传感器的平均测量值不断的参比。该系统实现了长期的精密度和准确度要求。监测仪采用了先进的固件优化浊度计信号连续的质量校准，保证监测量的质量浓度随着颗粒物采样始终独立的变化。

监测仪采用智能除湿（IMR）系统，保持相对湿度的气体进入，颗粒物附着在滤带上形成尘点经过射线测量，并收集液态水。该系统通过内部加热最大限度的减少采集过来的样本中半挥发性物质的损失，当相对湿度低于门槛值时，加热器控制进行加热。当环境湿度增加超过门槛值时，应用加热优化来维持β衰减滤带处相对湿度始终与门槛值平衡。专门设计的这样的加热系统目的是为了使连续质量监测仪样品的条件满足质量法参考方法中相对湿度的条件。

1.2 5030 SHARP监测仪监测原理

SHARP监测仪光学组件感应悬浮物通过880纳米的照明光束后的散射光。浊度计的响应与悬浮物的浓度成线性；独立的样品流速；并且运行中分钟均值和动态均值连续计算出来。位于光学组件内部的相对湿度传感器在实时质量测量之前应立即位于纸带的上游保证悬浮物的测量条件，使测量具有代表性。

此后，悬浮物沉积在玻璃纤维的纸带上。滤纸上尘达到饱和趋向门槛值前，纸袋会自动走纸。

监测仪利用β射线的衰减原理，通过纤维滤带的一个已知体积区域连续收集和监测尘粒质量浓度。此外，β射线的衰减原理还可以直接测出大气尘粒样品中的α尘埃污染，排除氡气衰变后子和素中的负质量人工产物，以达到对质量的准确测量。同时能准确测量滤带上的样品尘埃的质量和体积，故可连续测量空气中质量的浓度。

通过正确的传感器位置而得到β衰减浓度的一个连续的大气密度校正因子。Β衰减动态的浓度均值连续的被计算出来。动态的β衰减的浓度与动态的浊度计的浓度相比得到一个比率，这个比率用来作为浊度计读数分钟均值的一个校正因子，因此，有如下公式：

5030型SHARP监测仪每4秒更新一次浓度，可通过模拟输出，串口输出和用户菜单输出。若选择30或60分钟浓度值，其操作的日期和时间会加盖标记连同状态/错误信息一块记录到内存中。

图1 5030型SHARP监测仪气流示意图

2、汽车多工位检测线尾气检测系统

目前汽车均为多工位集成检测系统，该检测线将所有的检测项目布置在4个主要工位，以计算机为核心，使用速度传感器、制动力传感器、位移传感器、废气分析仪等检测元件组成，如图2所汽车检测线系统硬件图。

图2 汽车检测系统多工位图

在该系统中，工位1需要速度传感器，通过光电编码器输出脉冲信号，根据其频率和转速成正比，可以通过频压(F/V)转换器和A/D转换器后转换成数字信号传给计算机；工位2需要位移传感器，它主要用于汽车轮胎共面度位置的偏移检测，初始输出的信号为模拟量，可以通过A/D转换器转换成数字信号后，再传给计算机；工位3需要制动力传感器，其用于制动力的测量，输出信号也是模拟量信号，也是通过A/D转换器转换成数字信号传给计算机。

重点在于工位4，接入5030型SHARP监测仪，以30分钟为一个监测周期，监测汽车尾气颗粒物排放状况，得到汽车尾气排放的精确数据。

3、5030型SHARP监测仪多进程技术检测平台的优势

目前国内汽车尾气检测设备均存在检测结果不准确，检测流程自动化程度低等问题。本文通过分析5030型SHARP监测仪的检测技术原理，将5030型SHARP监测仪巧妙接入多进程检测平台，该检测平台各进程之间一般是相互独立互不影响的，每个进程占系统所分配的地址控件，而不受其他进程的影响，每一个工位即一个进程，这样可以最大限度的发挥5030型SHARP监测仪监测准确的特点。为汽车尾气监测提供精确的监测数据。

4、结束语

本系统采用多工位同时检测系统结构，结合5030型SHARP监测仪，准确监测汽车尾气中颗粒物的排放情况，并且将多进程技术、动态链接数据库等结合起来，检测效率高、尾气颗粒物监测准确，操作便捷，提高了企业生产效率和运行成本，应该进一步得到应用和推广使用。

[1] 卢春霞,祝强等.分布式汽车检测线设计.机械工程与自动化,2012（1）:62-65.

[2] 国家质量监督检验检疫总局.GB7258-2004.机动车运行安全条件[S].北京:北京科海电子出版社,2004.

Design of vehicle emission particulate monitoring system based on 5030 SHARP monitor

Xue Liang, Zhai Haolong
( University of changan automobile institute, Shaanxi Xi 'an 710064 )

A In recent years,with the development of China's economic and the continuous progress of the process of urbanization, there are more and more cars.The automobile has brought convenience to people's life, but, its exhaust emissions, especially particulate emissions to the atmospheric environment caused serious pollution.In this paper, the problem of vehicle exhaust pollution is more and more serious, the monitoring principle and the way of monitoring of the 5030 SHARP monitor are analyzed.According to the working mode and characteristics of each monitoring project of the 5030 SHARP monitor, the monitoring method of vehicle exhaust emission particulate matter was established.To provide reliable reference for the design of vehicle emission monitoring, which has important theoretical significance and value of popularization and application.

5030 SHARP monitor; Particulate matter; Structure layout; Monitoring method

U472.9

A

A1671-7988(2017)01-36-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.01.014

薛亮（1992—），男，长安大学汽车学院硕士研究生，载运工具运用工程专业。