銳意自控基于微流紅外、紫外NOX傳感器的汽車尾氣分析儀通過多省計量認證

　　汽車尾氣排放分析儀是在汽車發動機正常運轉時，對汽車排放的尾氣進行檢測、分析，從而判斷汽車發動機是否工作正常、排出的有害氣體是否超出標準的一種儀器。作為機動車尾氣檢驗以及維修機構的核心設備，這種儀器的質量和性能直接影響到對汽車尾氣排放超標進行檢查的效率和效果。因此，獲得具有法定效力的計量認證證書是產品應用于市場的重要前提條件。

　　隨著新的汽車尾氣排放檢測法規《汽油車污染物排放限值及測量方法(雙怠速及簡易工況法)》GB18285-2018和《柴油車污染物排放限值及測量方法(自由加速法及加載減速法)》GB3847-2018的發布，汽車尾氣分析檢測逐漸標準化。憑借在環保領域多年的氣體分析儀器儀表研發制造經驗，四方儀器自控全新推出測量精度更高、穩定性更好的汽油車尾氣排放分析儀Gasboard-5260和柴油車尾氣排放分析儀Gasboard-5230。

　　■新法規變化分析

　　新法規規定，汽車尾氣排放分析儀應至少能自動測量HC、CO、CO2、NO、O2五種氣體濃度。在檢測方法上也發生了較大的變化：一是規定原來的電化學法測量NOx的原理不再適用，必須用光學法原理測量;二是柴油車增加了NOx的檢測。

　　■如何準確測量NOx?

　　新標準的出臺直接影響著NOx的測量，光學檢測原理有非分光紅外(NDIR)、微流NDIR、非分光紫外(NDUV)、紫外差分吸收光譜(UV-DOAS)，原理不同測量的精度和結果也不同。除了檢測原理不同外，還有兩種測量方式的區別：一種是直接測量，把NOx分為NO和NO2兩個組分分別測量，測量濃度相加得到NOx;另一種是間接測量，采用轉化爐將NO2轉化為NO，通過測量NO間接得出NO2和NOx的濃度。

　　此外，《柴油車污染物排放限值及測量方法(自由加速法及加載減速法)》GB3847-2018中規定采用轉化爐將NO2轉化為NO時，轉化效率應≥90%，對轉化效率要定期檢驗，轉化效率不合格的轉化爐要及時更換。

　　因此，采用轉化爐間接測量法的汽車尾氣分析儀會遇到以下問題：

　　1、轉化效率會影響測量精度，造成測量結果不準確;

　　2、轉化爐定期進行檢測會增加作業成本;

　　3、轉化爐的使用壽命一般不超過一年，需定期更換。

表一、直測法VS轉化爐法特性對比分析

　　■銳意自控解決方案

　　四方光電（武漢）儀器有限公司自汽車尾氣排放檢測新國標發布以來，在核心氣體傳感器的測量原理及結構上取得突破。針對標準中規定的汽車尾氣排放分析儀的檢測組分、量程、精度的要求，以及市場普遍面臨的NOx測量受水分干擾及轉化爐轉化效率影響的技術難點，成功研發出滿足汽油車和柴油車尾氣檢測用的氣體傳感器平臺。

　　1、采用微流NDIR技術直測NO

　　目前上的微流紅外氣體傳感器在使用過程中，測量結果隨著溫度變化，以及光源、探測器的老化等原因造成漂移。對此，四方儀器自控在采用了隔半氣室設計，分別設計了參考氣室和測量氣室，但是使用同一個光源和探測器，因此，可以通過光源通過參考氣室和測量氣室的信號比值來修正由于溫度、光源老化、探測器老化等造成的信號漂移，從而提高微流紅外氣體傳感器的測量精度和長期穩定性。

　　此外，基于非分光紅外(NDIR)測量NO、NO2易受水分干擾的問題，配備水分補償調節裝置，增加傳感器對被測氣體的響應靈敏度;通過調節葉片及線性修正，對H2O(氣)干擾信號進行調整，使傳感器受H2O(氣)的影響相互抵消，從而消除H2O(氣)的干擾，進一步保證測量的準確性。

　　①紅外光源②切光器③切光電機④測量氣室⑤參比氣室⑥檢測器⑦微流傳感器

　　⑧第2組分檢測器⑨信號處理及輸出系統

　　圖一、微流NDIR雙氣室技術原理

　　圖二、微流NDIR NO氣體傳感器

　　2、非分光紫外(NDUV)直測NO2

　　不同于紅外(IR)，紫外(UV)光譜吸收波段是納米級別的，波長更短，波峰比較獨立。非分光紫外(NDUV)可準確測量NO2氣體濃度，不受水分干擾，精度更高，且非分光紫外(NDUV)相對于紫外差分吸收光譜(UV-DOAS)成本較低。采用非分光紫外(NDUV)直測NO2，成功打破汽車尾氣檢測中需配套NOx轉化爐將NO2轉化為NO，采用紅外光學平臺測量NO濃度，再通過NO濃度計算得出NO2濃度的局限性，更加節省系統集成空間及維護成本;且NO2測量更準確，不受轉化效率的影響。

　　圖三：紫外吸收光譜

　　銳意自控的汽油車尾氣排放分析儀Gasboard-5260和柴油車尾氣排放分析儀Gasboard-5230采用微流NDIR直測NO、非分光紫外(NDUV)直測NO2，成功打破汽車尾氣檢測中需配套NOx轉化爐將NO2轉化為NO的局限性，更加節省系統集成空間及維護成本;且NO2測量更準確，不受轉化效率的影響。微流NDIR、非分光紫外(NDUV)、非分光紅外(NDIR)及電化學技術均為四方儀器自控自主掌握。

　　■新產品介紹

　　基于核心汽車尾氣傳感器平臺，四方儀器自控針對汽油車和柴油車的檢測需求，成功開發出汽油車尾氣排放分析儀Gasboard-5260和柴油車尾氣排放分析儀Gasboard-5230。

　　根據汽車尾氣排放分析儀的計量要求，四方儀器自控對產品進行了充分嚴格的測試，已一次性批量通過河南省、湖北省、廣西省計量院的檢定。除上述三省外，四方儀器自控正在加快推進全國其他省市的計量校準工作，以滿足更多地區檢測站(I站)和維修站(M站)的使用需求。