一种农用车尾气中SO2浓度检测系统的初步设计

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

近几年，农用工程机械发展迅速，农用机械大批次生产，其中，对于农用车的使用更是越来越普及 。农用车已成为农业交通运输的重要工具，这些车辆属于高排放型车辆 ，对大气污染相当严重，农用车尾气治理势在必行。其排放的主要成分如颗粒排放物 PM 。、-氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物、光化学物质 O。等L1 ]对环境的影响和对人体的直接伤害非常严重。

面对这种现状，研制出适合我国国情的农用车尾气检测系统是加快推广环保标准、促进经济可持续快速降发展的关键问题之-。所以，笔者利用荧光光谱法来检测农用车尾气成分含量。荧光光谱技术，相比于其他光学分析法其优点有灵敏度高，测量速度快，无需用试剂，维护成本低，数据准确率高，而且它采集农用车尾气作为样气，中间不再添加其他样剂，能够实时监测、连续测量[3 ]。所以，它在环境气体检测领域具有-定的优越性。

I 测量原理1.1 荧光发光原理根据某些物质分子吸收光谱和荧光光谱能级跃迁机理，具有吸收光子能力的物质在特定波长的光源照射下，会在瞬间发出荧光[5]。二氧化硫受激发光源照射后，处于激发态的二氧化硫分子在返回基态时发出荧光 。

根据美国API紫外荧光法 SO≌气质量 自动监测仪 (M1O0E) 可知，当激发波长在 190～230nm范围内时，激发 S0 后，可产生荧光。这个过程有 2个反应：第 1步 当SO 被适合的激发波长照射时，可以激发处于基态的SO。分子，引起 SO 分子中的-个电子跃迁到-个更高的能量轨道。其反应方程式为：s0 墼 so (1)式 中，h为普朗克常量； 表示激发波长；SO；表示处于激发态的 SO。分子。

第 2步 该反应发生在 SO 受激发成为激发态以后 。此时处在激发态的 SO 分子会很快回到基态 。

并以荧光光子的形式释放能量。这个过程的反应方程式为：SO； §s0 (2)式中， 表示荧光发射波长。 。

1.2 二氧化硫浓度与荧光强度的关系当单色光入射光强保持不变时，低浓度 SO 的荧光强度与其浓度呈正比关系[7]。此时，荧光总强度[收稿日期]2013-05-16[作者简介]林大星 (1989-)，男，硕士生，现主要从事光谱检测方面的研究工作。

[通讯作者]许良元 (1973-)，男，博士，副教授，硕士生导师 ，现主要从事检测技术等方面的教学与研究工作；E-mail：xlyjwh###136.como第 1O卷 第 22期 林大星等：-种农用车尾气中 SOz浓度检测系统的初步设计J与 S0 浓度之间的关系式为L8]： KC (3)式中，C表示 SO。浓度；K表示为-定物质、-定测定条件下的比例系数。比例系数 K-般与反应室的长度、温度、材料、SO。的吸收系数、空气分子质量、荧光的淬灭时间、荧光出口面积以及出口透镜的透过率等参数有关l8 ]。当检测系统确定后，在稳定的条件下，这些参数也随之确定，此时K可视为常数。

2 系统实现2.1 系统的组成整 检测系统是由光源、单色仪、样品池、光纤探头、光谱仪、计算机等几部分构成，如图 1所示。

光源采用的是-个高压球形氤灯，它采用电子稳流电路，具有较好的稳定性和可靠性，从紫外光区至近红外光区范围内有较强的能量辐射。该系统利用 Y型光纤探头分别与单色仪和光谱仪进行耦合，激发光通过光纤探头照射到样品池中，样品池中SO 分子受到激发跃迁为激发态并很快回到基态，并发出荧光，再通过探头来检测荧光信号，然后将信号通过光纤送人光谱仪进行分析，分析的结果最终将传输到计算机中。

2.2 系统工作过程圈 1 检测系统的组成首先，将采集到的农用车尾气通人样品池中。打开光源，预热 30min。打开测试系统，通过单色仪调节光源的激发波长，再将不同激发波长下的入射光通过光纤探头照射到样品池中。样品池中的 SOz分子将会受到激发跃迁为激发态，处于激发态的 SOz分子很快回到基态，并发出荧光。此时光纤探头将检测到荧光信号并将该信号送人光谱分析仪中，经过光谱仪的分析后最终将此信号送人计算机中，并以光谱图的形式在计算机中显示。通过对不同激发波长下所得到的荧光光谱图的分析，确定了 SO。分子的最佳发射波长、荧光强度等信息。然后，固定 SO。分子的最佳荧光发射波长，确定 SO。分子的最佳激发波长。

3 SO：的最佳激发波长和最佳发射波长的确定根据 SO。分子在激发波长为 190230nm范围内的光的照射下会产生荧光的特性，通过检测系统做了-组试验来确定 SO 的最佳激发波长和最佳发射波长。

3.1 最佳发射波长的测量在 190230nm范围内，系统分别测试了激发波长在 210，214，230nm时 sO 的荧光光谱图，所得荧光光谱图如图2所示。由图 2可知，不同激发波长下，其所对应荧光光谱在 358.5nm时，荧光强度最强。由此，初步得到农用车尾气中SOz分子的最佳发射波长为 358.5nm。

3.2 最佳激发波长的测量在 190230nm 范围内，将发射波长固定在 358.5nm 左右，利用该系统测得 该发射波长下 SOz分子荧光强度与激发波长的关系图 (见图 3)。由图 3可知，当激发波长在 216.9nm时荧光强度最大，所以初步确定该波长为农用车尾气中 S0。分子的最佳激发波长 。

4 结 语检测系统利用荧光光谱法原理来检测农用车尾气中 SO 的浓度，通过实验初步得到了农用车中SO 分子的最佳激发波长和发射波长。后期将会对该系统进行进-步完善，最终实现对农用车尾气中SO 浓度实时、连续的测量。 (下转第 67页)第 1O卷 第 22期 王松林：基于单片机的转载机三级传送控制系统设计 · 67·5 结 语为了有效提高转载机的安全性能，设计并实现了转载机三级传送控制系统，该系统能够实现多级传送过程中的相互协调，同时具有自检功能。此外，该系统还具有控制过程简单、操作方便、成本低廉等优点。因此，在提高转载机的工作效率和安全性能方面起着十分重要的作用。