一种氮氧化物传感器的检测系统的检测方法

摘要

本发明公开了一种氮氧化物传感器检测系统及检测方法，检测系统包括模拟尾气配气装置、加热装置、SCR检测装置、电信号测试装置，尾气排放处理装置，模拟尾气配气装置与加热装置的一端相连，加热装置的另一端并联有SCR检测装置、电信号测试装置和尾气排放处理装置，检测系统结构简单，能够进行对氮氧化物传感器不同测试要求的试验，可以测试氮氧化物传感器的实时工作状态，并记录相关数据，可供氮氧化物传感器研究开发使用，解决了研究人员对氮氧化物传感器测试载体的摸索。

权利要求

1.一种氮氧化物传感器检测系统的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）、将被测传感器放在加热装置（2）的检测腔体（17）后传感器安装位置上；

（2）、尾气排放处理装置（5）中的真空发生器（26）工作，将加热装置（2）的检测腔体（17）、以及连接管道内的残余气体抽取干净；

（3）、由模拟尾气配气装置（1）的配气仪（9）精确地控制进入加热装置（2）的加热炉（16）炉膛的被测模拟气体；

（4）、加热炉（16）炉膛根据试验要求设置加热温度；

（5）、SCR检测装置（3）中的氮氧化物传感器控制器（20）控制氮氧化物传感器工作，SCR检测装置（3）配合模拟尾气配气装置（1）测出氮氧化物值的含量，从而确认氮氧化物传感器是否正常工作；

（6）、在氮氧化物传感器工作的时候，利用电信号测试装置（4）中的PXI模块化测试测量与控制标准平台测量出氮氧化物传感器各线路的电信号信息；

（7）、由尾气排放处理装置（5）中的排气净化装置（24）处理排出的气体。

说明书

一种氮氧化物传感器的检测系统的检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种氮氧化物传感器的检测系统及检测方法。

背景技术

[0002] 节能减排已成为当今社会面临的共同问题，各国对空气质量的要求也越来越高，机动车尾气排放已成为主要的大气污染物，目前，发动机后处理系统用氮氧化物传感器测量尾气中氮氧化物浓度，并通过氮氧化物传感器获取到的氮氧化物值来采取相应的措施来降低氮氧化物气体的排放，使尾气排放中有害氮氧化物气体的含量降到最低，达到减排的要求。

[0003] 目前，对如何测试氮氧化物传感器缺乏有效的方法，一般的方法就是利用试验室台架，在尾气排放管道处对安放的氮氧化物传感器进行测试，但台架运行过程中，耗费大量的燃油以及需要安排台架实验室工作人员进行协调，并且台架运行过程中，不能够对尾气测试气体的构成进行精确的控制，另外由于实验场地本身的限制，使得氮氧化物传感器不能进行深入地测试，针对这一问题，我们迫切需要一种有效的系统来检测氮氧化物传感器的工作状态，以供对氮氧化物传感器的深入了解并研究使用。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种氮氧化物传感器的检测系统及检测方法，可以方便研究人员对工作中的氮氧化物传感器进行控制策略和性能测试的研究。

[0005] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

[0006] 一种氮氧化物传感器检测系统，包括模拟尾气配气装置、加热装置、SCR（选择性催化还原）检测装置、电信号测试装置，尾气排放处理装置，模拟尾气配气装置与加热装置的一端相连，加热装置的另一端并联有SCR检测装置、电信号测试装置和尾气排放处理装置，[0007] 模拟尾气配气装置包括至少两个用于存储不同模拟尾气的储气罐，其中有一个为氮气储气罐，储气罐通过调压阀连接质量流量计, 质量流量计连接配气仪，配气仪通过模拟气体开启阀门连接加热装置，氮气储气罐还并联有第二调压阀，第二调压阀上依次连接有第二质量流量计和水蒸气发生装置，水蒸气发生装置也连接在模拟气体开启阀门上，[0008] 模拟尾气配气装置还包括空气进气装置，空气进气装置包括扰动气体发生装置，扰动气体发生装置通过减压阀门连接扰动气体质量流量计，扰动气体质量流量计再连接到加热装置上。

[0009] 加热装置包括加热炉和检测腔体，检测腔体安装在加热炉中，检测腔体上设置有进气口和出气口，检测腔体的进气口连接模拟尾气配气装置的扰动气体质量流量计和模拟气体开启阀门，检测腔体的出气口连接SCR检测装置、电信号测试装置和尾气排放处理装置，

[0010] 检测腔体的出气口通过连接SCR检测装置、电信号测试装置和尾气排放处理装置。

[0011] SCR检测装置包括彼此连接的氮氧化物传感器控制器和SCR控制装置，SCR控制装置包括控制器与显示装置。

[0012] 电信号测试装置包括：PXI模块化测试测量与控制标准平台及平台显示器。 [0013] 尾气排放处理装置包括：真空发生器、排放净化装置，排放净化装置的进气口通过废气开启阀门连接加热装置的检测腔体，真空发生器通过真空发生器控制阀门连接在排气净化装置的出气口，加热装置的检测腔体与排气净化装置之间通过气体温度传感器和尾气检测仪连接。

[0014] 一种氮氧化物传感器检测系统的检测方法，包括如下步骤：

[0015] （1）、将被测传感器放在加热装置的检测腔体后传感器安装位置上；

[0016] （2）、尾气排放处理装置中的真空发生器工作，将加热装置的检测腔体、以及连接管道内的残余气体抽取干净；

[0017] （3）、由模拟尾气配气装置的配气仪精确地控制进入加加热装置的加热炉（16）炉膛的被测模拟气体；

[0018] （4）、加热炉炉膛根据试验要求设置加热温度；

[0019] （5）、SCR检测装置中的氮氧化物传感器控制器控制氮氧化物传感器工作，SCR检测装置配合模拟尾气配气装置测出氮氧化物值的含量，从而确认氮氧化物传感器是否正常工作；

[0020] （6）、在氮氧化物传感器工作的时候，利用电信号测试装置中的PXI模块化测试测量与控制标准平台测量出氮氧化物传感器各线路的电信号信息；

[0021] （7）、由尾气排放处理装置中的排气净化装置处理排出的气体。

[0022] 本发明的氮氧化物传感器检测系统及检测方法具有如下特点：

[0023] 1.配气装置能够精确模拟尾气环境，并且气体经过加热送到测试腔体，再测试传感器；

[0024] 2.加热装置使用的管式电炉，加热快捷方便，电炉内的检测腔体可以根据不同的测试要求进行改进更换，可变性好；

[0025] 3、氮氧化物传感器通过控制器运行，并由SCR系统监控，监控到的传感器测得的氧气含量、氮氧化物含量，与配气系统得到的值进行对比，可以知道传感器工作情况是否良好；

[0026] 4、通过NI的PXI平台，能够精确分析处理氮氧化物传感器工作中的电信号；

[0027] 5、尾气经过净化处理，无污染。

[0028] 本发明的氮氧化物传感器检测系统结构简单，能够进行对氮氧化物传感器不同测试要求的试验，可以测试氮氧化物传感器的实时工作状态，并记录相关数据，可供氮氧化物传感器研究开发使用，解决了研究人员对氮氧化物传感器测试载体的摸索。 附图说明

[0029] 图1是本发明的检测系统结构示意图；

[0030] 图2是本发明的检测系统安装被测传感器后的应用示意图；

[0031] 图3是本发明的测试方法流程框图。

[0032] 图中：1—模拟尾气配气装置、2—加热装置、3—SCR检测装置、4—电信号测试装置、5—尾气排放处理装置、6—储气罐、7—调压阀、8—质量流量计、9—配气仪、10—水蒸气发生装置、12—扰动气体发生装置、13—扰动气体阀门、14—扰动气体质量流量计、15—模拟气体开启阀门、16—加热炉、17—检测腔体、18—气体温度传感器、19—尾气检测仪、20—氮氧化物传感器控制器、21—SCR控制装置、22—电信号采集接口、23—废气开启阀门、24—排放净化装置、25—真空发生器控制阀门、26—真空发生器、27—传感器安装位置、6A—氮气储气罐、7A—第二调压阀、8A—第二质量流量计。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

[0034] 一种氮氧化物传感器检测系统，其特征在于：包括模拟尾气配气装置1、加热装置2、SCR检测装置3、电信号测试装置4，尾气排放处理装置5，模拟尾气配气装置1与加热装置2的一端相连，加热装置2的另一端并联有SCR检测装置3、电信号测试装置4和尾气排放处理装置5，模拟尾气配气装置1包括至少两个用于存储不同模拟尾气的储气罐6，其中有一个为氮气储气罐6A，储气罐6通过调压阀7连接质量流量计8, 质量流量计8连接配气仪9，配气仪9通过模拟气体开启阀门15连接加热装置，氮气储气罐6A还并联有第二调压阀7A，第二调压阀7A上依次连接有第二质量流量计8A和水蒸气发生装置10，水蒸气发生装置10也连接在模拟气体开启阀门15上，

[0035] 模拟尾气配气装置1还包括空气进气装置，空气进气装置包括扰动气体发生装置12，扰动气体发生装置12通过扰动气体阀门13连接扰动气体质量流量计14，扰动气体质量流量计14再连接到加热装置上。

[0036] 加热装置2包括加热炉16和检测腔体17，检测腔体17安装在加热炉16中，检测腔体17上设置有进气口和出气口，检测腔体17的进气口连接模拟尾气配气装置1的扰动气体质量流量计14和模拟气体开启阀门15，检测腔体17的出气口连接SCR检测装置3、电信号测试装置4和尾气排放处理装置5，检测腔体17的出气口通过连接SCR检测装置3、电信号测试装置4和尾气排放处理装置5。

[0037] SCR检测装置3包括彼此连接的氮氧化物传感器控制器20和SCR控制装置21，SCR控制装置包括控制器与显示装置。

[0038] 电信号测试装置4包括：PXI模块化测试测量与控制标准平台及平台显示器。PXI是面向仪器系统的PCI扩展。

[0039] 尾气排放处理装置5包括：真空发生器26、排放净化装置24，排放净化装置24的进气口通过废气开启阀门23连接加热装置2的检测腔体17，真空发生器26通过真空发生器控制阀门25连接在排气净化装置24的出气口，加热装置的检测腔体17与排气净化装置24之间通过气体温度传感器18和尾气检测仪19连接。

[0040] 模拟尾气配气装置1中，氮气储气罐6A以及外围装置包括水蒸气发生装置10，精确度为ppm级别的五组配气仪9，通过五组配气仪9与各分气源的调压阀7、质量流量计8的共同使用，使最终进入加热炉16炉膛的被测模拟气体符合试验要求，此即为配好的测试模拟气体。

[0041] SCR检测装置3与电信号测试装置4的测试线连接电信号采集接口22，当被测传感器安装在加热装置2中的检测腔体17上进行检测时，电信号采集接口22接在传感器的信号线上。

[0042] 模拟尾气配气装置1与加热装置2相连，测试模拟气体经由管道进入加热装置2进行加热，以供对安装在加热装置2中检测腔体17传感器安装位置27上的被测氮氧化物传感器进行检测，加热装置2模拟汽车排出的高温，使用的加热16为管式电炉，温度可实现自动调节，管式电炉的好处是可以应测试的要求不同，设计不同的检测腔体17，供安放尾气检测仪19、温度传感器18、被测氮氧化物传感器等装置。

[0043] SCR检测装置3、电信号测试装置4以及尾气检测仪19、温度传感器18同时对测试模拟气体以及安装在传感器安装位置27上的氮氧化物传感器进行监控。

[0044] SCR监控装置3中，氮氧化物传感器控制器20与SCR控制装置21通过CAN通讯连接，SCR控制装置21再通过LIN通讯与装有监控软件的电脑连接，实现了检测过程中，对检测腔体17内氧气和氮氧化物含量的监控，并与五组配气仪9设置的值作为比对依据。 [0045] 电信号测试装置4使用的是美国美国国家仪器公司（NI）的PXI模块化测试测量与控制标准平台，对氮氧化物传感器各线路的电压、电流、电阻信号进行测试，其信号精确度能够达到nV、pA、nΩ级别，平台中的各模块可以实现同步测试，同步误差能够保证微秒级别，这样可以知道氮氧化物传感器加热电阻的实时电信号以及电阻的变化情况，同时，平台内设有模拟输出模块，可以给传感器外加一些信号改变，加以研究，通过平台内已有的LabVIEW软件编写，可以实现对不同信号的测量和数据的分析。

[0046] 排放处理装置5包括一个真空发生器26，用于测试前将检测腔体17内的空气排出，一个排放净化装置24，用于尾气内氮氧化物的吸收，防止废气对人和环境造成危害。 [0047] 系统中，根据需要可以在不同的部位可以添加气体阀门来控制测试气体的流向。 [0048] 一种氮氧化物传感器检测系统的检测方法，包括如下步骤：

[0049] （1）、将被测传感器放在加热装置2的检测腔体17后传感器安装位置上；

[0050] 将被测的传感器安装在检测腔体17的传感器安装位置27上，拧紧，保证接口处不漏气。

[0051] （2）、尾气排放处理装置5中的真空发生器26工作，将加热装置2的检测腔体17、以及连接管道内的残余气体抽取干净；

[0052] 尾气排放处理装置5中的真空发生器26工作，将检测腔体17、以及气路管道内的残余气体抽取干净。

[0053] （3）、由模拟尾气配气装置1的配气仪9精确地控制进入加加热装置2的加热炉16炉膛的被测模拟气体；

[0054] 根据实验要求，在模拟尾气配气装置1中，各组分气源（氮气、氧气、一氧化氮、二氧化氮、氮气、一氧化碳、二氧化碳）由储气罐6通过调压阀7和质量流量计8后进入五组配气仪9，通过五组配气仪9与各气源的调压阀7的共同作用，使最终进入加热炉16炉膛的被测模拟气体符合试验要求，如果需要在被测模拟气体中添加水蒸气，模拟潮湿环境下的气体环境，可以利用水蒸气发生装置10，适当将混合气体中添加水蒸气，水蒸气发生装置10的开启由第二调压阀7A和第二质量流量计8A控制，如果做空气扰动试验或者PID参数调节试验，可以打开扰动气体阀门13和扰动气体质量流量计14，扰动气体发生装置12向加热装置2中添加扰动气体，此时，配好的测试模拟气体进入加热装置2。

[0055] （4）、加热炉16炉膛根据试验要求设置加热温度；

[0056] 开启模拟气体开启阀门15控制测试模拟气体进入加热装置2，在加热装置2中，测试模拟气体经过电炉16内的检测腔体17进行加热，使测试模拟气体的温度达到汽车尾气温度，检测腔体17上安装有气体温度传感器18和尾气检测仪19，用来检测测试模拟气体的温度和状态。

[0057] （5）、SCR检测装置3中的氮氧化物传感器控制器20控制氮氧化物传感器工作，SCR检测装置3配合模拟尾气配气装置1测出氮氧化物值的含量，从而确认氮氧化物传感器是否正常工作；

[0058] 预热好的测试模拟气体到达传感器安装位置27上的被测氮氧化物传感器，SCR监控装置3中的氮氧化物传感器控制器20控制氮氧化物传感器工作，氮氧化物传感器控制器20与SCR控制装置21通过CAN通讯连接，SCR控制装置21读取氮氧化物传感器控制器20中的数据信息，通过系统中的显示装置很直观地显示出氮氧化物传感器检测到的氧气含量和氮氧化物含量，并且通过SCR监控软件的显示值可以与配气装置的设定值做对比，可以知道氮氧化物传感器是否正常工作。

[0059] （6）、在氮氧化物传感器工作的时候，利用电信号测试装置4中的PXI模块化测试测量与控制标准平台测量出氮氧化物传感器各线路的电信号信息；

[0060] 在传感器安装位置27与氮氧化物传感器控制器20之间安排有电信号测试装置的电信号采集接口22，电信号测试装置4通过这个接口采集氮氧化物传感器的电信号，电信号测试装置包括多个7位半的万用表模块，一个矩阵切换开关模块，一个多功能模拟采集模块，一个示波器模块等，通过上述模块组合，可以实现各线路间pA级电流信号、nV级电压信号的测量，热电偶的加热电阻的变化，加热电压及各测试线路电信号的波形变化，对个别线路进行电压、电流施加，以及电信号同步测试，上述的数据可以通过LabVIEW软件进行采集、保存和分析。

[0061] （7）、由尾气排放处理装置5中的排气净化装置24处理排出的气体。 [0062] 测试中不断进入检测腔体17的测试模拟气体废气通过排气口排入尾气排放处理装置5，测试模拟气体废气进入排气净化装置24，进行化学反应吸收，剩余的无害气体排出室外，排气净化装置24的开合通过废气开启阀门23控制。

[0063] 通过上述系统，能够对氮氧化物传感器以下的测试环境与条件进行改变：1、气体温度的改变；2、一氧化氮浓度的改变；3、二氧化氮浓度的改变；4、氧气浓度的改变；5、氮气浓度的改变；6、添加水蒸气与否；7、空气扰动干扰施加；8、传感器加热电压的施加；9、传感器各测量线电信号的微调等。