基于虛擬儀器的汽車尾氣檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前言隨著中國的經(jīng)濟(jì)迅速增長，汽車普及率越來越高，汽車的設(shè)計(jì)開發(fā)、生產(chǎn)、銷售也進(jìn)入了發(fā)展的快車道。根據(jù)調(diào)查至2011年2月底，我國機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)到2.11億輛，去年全國新增機(jī)動(dòng)車2048萬輛，有20個(gè)城市的機(jī)動(dòng)車保有量超過100萬輛，并且今后每年將以10%左右的數(shù)量增加。但是，新問題也隨之產(chǎn)生，即汽車污染加重了，道路上擁擠的汽車產(chǎn)生的尾氣污染影響著人們的生活。中國人口眾多，能源和土地資源相對(duì)短缺，如此汽車保有量，已經(jīng)對(duì)能源供應(yīng)、環(huán)境保護(hù)、交通通暢和城市秩序帶來巨大壓力。據(jù)調(diào)查全國五分之一的大城市由于汽車尾氣排放，空氣污

2、染嚴(yán)重。由于同樣原因，全國110個(gè)中大城市達(dá)不到二級(jí)空氣標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)動(dòng)車常用的動(dòng)力來源是柴油和汽油，燃料成分組成十分復(fù)雜。而汽油是目前汽車(點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī))最普遍使用的常規(guī)燃料，其中主要有20％的丁、戊烷，45％高碳烷、烯烴、芳烴及其它添加劑，氫碳比控制在約1.85：1，以辛烷值衡量抗爆性能，理論上正庚烷的抗爆性能最差(70％)，異辛烷最高(100％)。汽車排放的主要污染物是：一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮氧化合物(NOx)硫化物和微粒物(有碳煙、鉛氧化物等重金屬氧化物和煙灰等組成)。在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，CO因空氣不足或其他原因造成不完全燃燒時(shí)，所

3、產(chǎn)生的一種無色、無味的氣體。CO吸入人體后，非常容易和血液中的血紅蛋白結(jié)合，它的親和力是氧的300倍。因此，肺里的血紅蛋白不與氧結(jié)合而與CO結(jié)合，致使人體缺氧，引起頭痛、頭暈、嘔吐等中毒癥狀，嚴(yán)重時(shí)造成死亡。CO的容許限度規(guī)定為8h內(nèi)100ppm。如lh內(nèi)吸入500ppm的CO，就會(huì)出現(xiàn)中毒癥狀，并危害中樞神經(jīng)系統(tǒng)，造成感覺、反應(yīng)、理解、記憶等機(jī)能障礙，嚴(yán)重時(shí)引起神經(jīng)麻痹。如1h內(nèi)吸入1000ppm的CO，就會(huì)發(fā)生死亡。世界工業(yè)化進(jìn)程引起的能源大量消耗，導(dǎo)致大氣CO2的劇增。其中約30％來自汽車排氣。CO2為無色無毒氣體，對(duì)人體無直接危害，但大氣中

4、的CO2大幅度增加，因其對(duì)紅外熱輻射的吸收而形成的溫室效應(yīng)，會(huì)使全球氣溫上升、南北極冰層溶化，海平面上升，大陸腹地沙漠趨勢(shì)加劇，使人類和動(dòng)植物賴以生存的生態(tài)環(huán)境遭到破壞。因此近年來對(duì)CO2的控制也已上升為汽車排放研究的重要課題。人們期待著可以更加自由地享受經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的舒適便利的生活，而又不被空氣污染所困擾。為此，如何應(yīng)用汽車新技術(shù)降低機(jī)動(dòng)車排放尾氣污染，正成為科研工作者、汽車生產(chǎn)商、政府有關(guān)管理部門的重要工作。37青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1緒論1.1研究的目的和意義隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車保有量的增加，汽車尾氣帶來的城市交通污染對(duì)人體產(chǎn)生

5、的健康危害已引起人們廣泛的關(guān)注。大量的實(shí)驗(yàn)研究和流行病學(xué)研究表明，汽車尾氣不僅可以造成人體呼吸系統(tǒng)炎癥、哮喘、眼部刺激及中毒等急性反應(yīng)，更重要的是汽車尾氣(主要是顆粒物)對(duì)人體可以造成慢性毒性效應(yīng)，尤其是以柴油為燃料的機(jī)動(dòng)車排放的顆粒物，因其表面吸附的芳香族化合物及其衍生物、有毒有害重金屬對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)產(chǎn)生慢性毒性，尤其是其致突變、致癌效應(yīng)，給人體健康帶來不可逆轉(zhuǎn)的危害【1】。同時(shí)，大量汽車尾氣污染物的排放也給整個(gè)地球環(huán)境造成了不小的危害，例如汽車排放尾氣中的大量CO2就是直接造成全球溫室效應(yīng)的根本元兇之一。要減少汽車尾氣污染

6、物對(duì)人體和環(huán)境的危害，首先必須做好檢測(cè)工作。用機(jī)動(dòng)車尾氣分析儀測(cè)定車輛排氣污染物的濃度，目的是控制排氣污染物的擴(kuò)散，使其限定在被允許的范圍內(nèi)，以達(dá)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境和自然界生態(tài)平衡的目的。同時(shí)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所排出的污染物成分和濃度與發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀況密切相關(guān)，所以通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣污染物進(jìn)行檢測(cè)，可評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀況，特別是燃油供給系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)的技術(shù)狀況。如何保證抽測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，政府出臺(tái)了各種政策、法規(guī)和辦法，其中各級(jí)環(huán)境監(jiān)測(cè)部門所進(jìn)行的尾氣抽測(cè)工作充分利用抽測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理、匯總、統(tǒng)計(jì)，找出規(guī)律，為汽車尾氣防治管理工作提供科學(xué)依據(jù)，是一

7、項(xiàng)非常有意義的工作。為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》，控制發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物對(duì)環(huán)境的污染，以及配合當(dāng)前我國機(jī)動(dòng)車行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和企業(yè)認(rèn)證，國家要求各機(jī)動(dòng)車生產(chǎn)企業(yè)必須加強(qiáng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)污染物排放量的檢測(cè)和控制。由此企業(yè)必需配備相應(yīng)的檢測(cè)儀器。但由于整套“機(jī)動(dòng)車尾氣排放檢測(cè)系統(tǒng)”在國內(nèi)主要依靠進(jìn)口國外同類系統(tǒng)，但是價(jià)格昂貴，而且難以得到快速及時(shí)地售后技術(shù)支持，這嚴(yán)重增加了中小企業(yè)負(fù)擔(dān)，限制了該措施的推廣和應(yīng)用。面對(duì)這種現(xiàn)狀，研制出適合我國國情的機(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)系統(tǒng)是加快推行環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)快速健康發(fā)展的關(guān)鍵問題之

8、一。“機(jī)動(dòng)車尾氣紅外檢測(cè)系統(tǒng)的研究”37青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的研究課題正是在此背景下產(chǎn)生的。本課題利用非分光紅