【摘要】：伴隨著國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,我國機動車保有量日益增多,機動車尾氣排放已經(jīng)成為大氣主要的移動污染源。研究表明,在機動車污染總量中,超標排放機動車占據(jù)了較大比重。因此,發(fā)展機動車尾氣排放快速檢測設(shè)備,實現(xiàn)道路行駛超標排放機動車快速識別,對機動車尾氣排放監(jiān)管具有重要的意義。論文針對道邊機動車尾氣水平遙測設(shè)備存在的多車道相互干擾問題,開展了機動車尾氣垂直遙測技術(shù)與光譜處理算法設(shè)計的研究,論文完成的主要研究工作如下:(1)敘述了機動車尾氣排放的檢測方法,分析了機動車尾氣CO、CO2道邊水平遙測系統(tǒng)和垂直式遙測系統(tǒng)的原理及特點,說明了垂直式遙測技術(shù)系統(tǒng)可拓展為多車道這一優(yōu)勢,并分析了垂直式遙測技術(shù)系統(tǒng)需要研究的關(guān)鍵問題。(2)詳細描述了可調(diào)諧半導體激光吸收光譜技術(shù)原理,搭建了機動車尾氣排放遙測實驗系統(tǒng),通過實驗測量了遙測系統(tǒng)中不同反射材料的激光回波信號;采用FLUENT軟件仿真研究了機動車尾氣煙羽擴散特征,分析了尾氣濃度稀釋比隨測量點和尾氣管之間距離的關(guān)系。(3)優(yōu)化設(shè)計了 CO吸收光譜吸光度曲線的Voigt重構(gòu)過程。提出了 Voigt線型三角替代模型在吸收光譜中的應(yīng)用,并與另一種快速重構(gòu)模型--歸一化洛倫茲模型及高斯-埃爾米特法對不同濃度的CO吸光度曲線進行比對。經(jīng)實驗分析得到結(jié)論:三角替代方法平均耗時為高斯-埃爾米特方法的15.81%,歸一化洛倫茲方法平均耗時為高斯-埃爾米特方法的16.27%。(4)提出了一種自適應(yīng)層進式Savitzky-Golay平滑濾波算法,實現(xiàn)了自適應(yīng)選取Savitzky-Golay算法的擬合階數(shù)和滑窗大小。實驗結(jié)果表明:自適應(yīng)層進式Savitzky-Golay平滑濾波算法對帶噪CO吸收光譜進行濾波后,吸收峰值最大誤差由25.152%降至5.917%,積分吸光度最大誤差由18.1%降至3.9%;對帶噪CO2吸收光譜濾波后,吸收峰最大誤差由12.76%降為4.72%，積分吸光度最大誤差由8.49%降為4.12%。(5)開發(fā)了機動車尾氣垂直遙測系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)處理軟件,實現(xiàn)了光譜的采集、濾波、濃度反演、數(shù)據(jù)顯示與保存等功能。開展了系統(tǒng)的標定過程和性能參數(shù)實驗,對不同車況的多臺機動車尾氣排放CO、CO2組分濃度的進行了遙測實驗,與車載式CO、CO2濃度檢測模塊的檢測結(jié)果進行了對比,并分析了不同工況下的機動車尾氣CO、CO2排放規(guī)律。
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X734.2;X831
【圖文】：

１．１機動車尾氣檢測的意義逡逑近五年內(nèi)，我國機動車保有量由２．邋２３億輛增至２．邋９８億輛［３］，年均增長率為逡逑為５．邋９％，如圖１．１所示。機動車保有量的快速發(fā)展在城市中體現(xiàn)更加明顯，以逡逑合肥市為例，在２０１１年合肥市機動車保有量為６０萬輛，而截至２０１８年５月，逡逑合肥市機動車保有量己超過２００萬輛，平均年增長率為３３．邋５５％。并且，由于城逡逑市中的大多數(shù)機動車集中在人口密集的區(qū)域，尾氣排放中的各種污染物將直接威逡逑脅到行人的健康。逡逑全國機動車保有量逡逑３５０００逡逑２９，８３６．０逡逑３０ＣＸＸ）邐２８，１１６．８逡逑２３邋１６３０邋卿，■逡逑２５０００邐２２．３Ｓ２．８邐＾３，１６３．０逡逑Ｉ－邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ逡逑ＭＩＮＩ逡逑２０１２邐２０１３邐２０１４邐２０１５邐２０１６邐２０１７逡逑時間／年逡逑圖１．１我國機動車保有量逡逑機動車內(nèi)燃機燃燒所排放的污染物種類繁多，以一氧化碳（Ｃ０），二氧化碳逡逑（風）

噸降低到４０７．邋１萬噸，年均削減１．邋５％；氮氧化物（ＮＯｘ）排放量由６４０．邋０萬噸降逡逑低到５７４．邋３萬噸，年均削減２．邋１％；顆粒物（ＰＭ）排放量由６２．邋２萬噸降低到５０．邋９逡逑萬噸，年均削減３．邋９％。全國機動車污染物排放量變化趨勢如圖１．２所示ｗ。逡逑Ｇ：：邐３５０００逡逑３５００邐？邐３００００逡逑３０００邋－邐２５０００逡逑＾邋２５１）０邐＾邐＃邐Ｍ逡逑Ｋ邐＊邐２００００邋＾逡逑Ｍ邋２０００邐Ｈ逡逑袞邐１５０００邐＃逡逑煢１５０３邐篳逡逑乻邐１００００逡逑，ｉｉ邐Ｌｉ邐ｉｉ邐ｉｉ邐ｉｉ邐ｒ逡逑２０１２邐２０１３邐２０１４邐２０１５邐２０１６邐２０１７逡逑ｍｍｍｃｏ邋ｍｍｍＨＣ邋ｍｍｋ邋ＮＯｘ邋ｍｍｍ邋ＰＭ邋？保有星逡逑圖１．２全國近５年機動車污染物排放量與機動車保有量關(guān)系逡逑由以上數(shù)據(jù)可知，我國機動車數(shù)量雖持續(xù)增加，但污染物排放量卻稍有下降，逡逑這種結(jié)果與我國對機動車排放的嚴格管控有著密不可分的關(guān)系。我國機動車污染逡逑物排放控制措施相比于發(fā)達國家起步較晚，歐美洲于上世紀６０年代就已開始通逡逑過法律方式對機動車尾氣排放污染物進行控制，并研發(fā)了多種設(shè)備用于分析機動逡逑車尾氣排放規(guī)律、優(yōu)化機動車燃燒過程、減少污染物排放。我國第一部機動車排逡逑放標準的法規(guī)于１９８３年制定并實施，伴隨著機動車數(shù)量的激增和機動車排放污逡逑染造成的環(huán)境問題日益嚴重，我國正逐年推出更加嚴格的排放標準，同時逐步完逡逑善對超標排放機動車的監(jiān)管體系。我國機動車排放標準的制定在一定程度上參照逡逑了歐美的標準體系

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本文編號：2798006