静电颗粒检测

车载颗粒物传感器现状机动车排放颗粒物PM10中含量丰富的组分为OC、EC、NH4+、NO3－和SO42－;柴油车排放PM10中OC（有机碳）和EC（元素碳）的质量分数为49.08%，是汽油车(38.38%)的1.3倍，汽油车的OC/EC(2.36)是柴油车(0.78)的3倍;汽油车排放PM10中的二次转化产物(SO42－+NH4++NO3－)的质量分数为19.37%，是柴油车(3.57%)的5.4倍;汽油车排放NH+4是柴油车的5.3倍。北京市机动车尾气排放PM10组分特征研究中国环境监测2014年8月北京市环境保护监测中心，中国环境科学研究院汽车排放的气体中包括一氧化碳、未燃净的碳氢化合物、水、一氧化氮、氮、氢、硫以及各类微量元素如铅、溴等。无铅汽油采用可以使汽车废气中铅含量大大降低。其它物质的比例取决于发动机的状况和车辆的驾驶方式。一般来说,尾气中水占13%,氢占1%～2%,一氧化氮占1%～5%。其余部分主要由碳氢化合物和氧化氮组成,在汽车加速和空转时以前者为主,减速和慢速行驶时以后者为主。尾气气体成分颗粒物成分因此，可确定尾气中，气体和颗粒物成分十分复杂。其中，颗粒物有机碳和元素碳所占比重较大（汽车38.38%左右）。一般利用尾气中氧、碳氢化合物气体含量来判定发动机燃烧效率，因而考虑颗粒物传感器应用领域为环境保护。混动车的污染排放根据国外相关文献,混合动力汽车的燃油消耗指标与装备同类型发动机的传统汽车相比平均降低30%~40%,尾气排放指标平均降低50%~60%。混合动力客车的各种污染物排放因子均低于常规客车,其中HC和NOx排放因子为常规客车的85%,CO排放因子为常规客车的48.8%,PM排放因子仅为常规客车的22%。在尾气检测的同时记录了混合动力客车和常规客车的油耗数据。混合动力客车的油耗为常规客车的75.5%。因混动车PM排放量较小，其研究价值可能因此降低，所以颗粒物传感器并不只针对混动车进行检测应用。根据企业反馈信息，希望找到其他更迫切的检测需求。混合动力客车与常规客车排放对比研究《汽车工程》,2010中国汽车技术研究中心常用针对颗粒物排放的传感器及其原理透光式烟度计消光系数检测法稀释定容采样系统定容取样法柴油机颗粒物排放柴油机或汽油机颗粒物排放激光PM2.5传感器空气质量检测光散射法静电除尘器火力发电厂等除尘检测电晕+静电空气净化器生活环境除尘滤网清除烟度法烟度法是通过测定尾气烟度来简单衡量微粒排放量，由于微粒质量测试设备昂贵且费时费力，相对而言烟度法较为简捷，因此烟度法在实车排放限值测试中应用较广。烟度计根据测量原理的不同通常分为三种：第一种为林格曼(Ringelmann)比色法。该方法是最初测定尾气烟度所采用的一种目测方法，目前仍广泛地用于铁路机车和停港船舶黑烟排放的检测；第二种是滤纸式烟度计，其基本原理是利用滤纸过滤一定量的排气，通过光电效应测得该滤纸被染黑的程度，即烟度值；第三种是透光式烟度计，其基本原理是将待测气体连续不断地导入有照射光的测量管，利用光电池检出待测气体的消光系数。我国现行的排放法规中采用消光系数评价和衡量柴油发动机碳烟的排放量，即采用第三种烟度计-透光式烟度计进行排放限值试验。这种烟度计具有在线瞬态测量的优势，但其很难准确测量汽车排放中有害颗粒物的排放量。由于在低浓度范围内(≦10mg/m3)消光系数与质量浓度并不成正比，因此透光式烟度计测量下限较高，和滤膜称重法一样，无法满足装有DPF等后处理装置的低排放车辆的尾气颗粒物测量。透光式烟度计稀释定容采样系统PM2.5粉尘传感器工作原理采用激光散射原理：当激光照射到通过检测位置的颗粒物时会产生微弱的光散射，在特定方向上的光散射信号波形与颗粒直径有关，通过不同粒径的波形分类统计及换算公式可以得到不同粒径的实时颗粒物的数量浓度，按照标定方法得到跟官方单位统一的质量浓度。静电除尘器的工作原理是利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离。负极由不同断面形状的金属导线制成，叫放电电极。正极由不同几何形状的金属板制成，叫集尘电极。静电除尘器的性能受粉尘性质、设备构造和烟气流速等三个因素的影响。粉尘的比电阻是评价导电性的指标，它对除尘效率有直接的影响。比电阻过低，尘粒难以保持在集尘电极上，致使其重返气流。比电阻过高，到达集尘电极的尘粒电荷不易放出，在尘层之间形成电压梯度会产生局部击穿和放电现象。这些情况都会造成除尘效率下降。静电除尘器空气净化器飞利浦家用型空气净化器AC4076芬兰pegasor颗粒物传感器测量原理：此传感器的法拉第杯内有电晕充电器，微粒在此法拉第杯内被充电并被传感器内部的喷射稀释器推动。新鲜洁净的空气被铂电晕针产生的大约2千伏高压放电电离，正离子被推动通过喷射器喉部，此处产生的负压用于抽吸含有微粒的样气，喷射泵产生恒定的流量通过传感器，此流量并不受废气管中的流量变化影响。在喷射泵后，紊流混合确保了离子、微粒及微粒表面一定数量离子沉积之间的最佳接触。自由阳离子（不沉积在微粒表面）被来自中央电极的正捕集电压从样气中去除，产生的电场推动自由离子向传感器壁聚集，此处仅仅离子化粒子离开传感器。传感器中的静电计用于测量法拉第杯在充电前（进口）与充电后（出口）的电流差，此差额与废气中微粒的质量及数量浓度成比例。个例德国布伦瑞克工业大学相关工作个例谐振悬臂梁式光散射式金属氧化物（检测gas）烟度法分流/全流稀释测量电晕-法拉第杯测量形式接触测量非接触测量（器件不易损坏）接触测量非接触接触置换检测时间非实时实时非实时实时非实时实时检测精度检测精度高分辨率0.01mg/m3，粒径0.3-80um检测精度高低浓度条件下检测精度低滤纸有关精度高，粒径几nm-2.5um，1ug-250mg/m3结构体积微米级59*45*20微米级395*136*285很大长度400mm工作条件需要激振需要光源需要加热需预热15min需要高压电晕重复利用擦拭/溶液清洗可重复利用利用加热实现吸附解吸人力擦拭需更换滤纸可重复利用问题须人力擦拭测量低/高浓度尾气颗粒时存在较大误差体积大，人力擦拭需更换滤纸结构体积较大，需高压电晕传感器气路系统