本實(shí)用新型是關(guān)于一種基于可調(diào)諧激光器的機(jī)動(dòng)車尾氣遙感檢測(cè)系統(tǒng)，涉及機(jī)動(dòng)車尾氣排放檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

機(jī)動(dòng)車尾氣污染已經(jīng)成為影響我國(guó)城市空氣質(zhì)量的重要因素，環(huán)保部對(duì)我國(guó)9個(gè)大城市進(jìn)行的源解析結(jié)果表明有4個(gè)城市的PM_2.5首要污染來(lái)源為機(jī)動(dòng)車，1個(gè)城市的PM_2.5首要污染來(lái)源為由機(jī)動(dòng)車主導(dǎo)的移動(dòng)源。隨著機(jī)動(dòng)車保有量的持續(xù)增加及新車六年內(nèi)尾氣免年檢政策的發(fā)布，機(jī)動(dòng)車尾氣遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)成為提升車輛尾氣排放監(jiān)管能力和效率的重要手段?！吨腥A人民共和國(guó)大氣污染防治法》明確規(guī)定自2016年1月1起，可以在不影響交通的情況下對(duì)路上行駛的機(jī)動(dòng)車實(shí)施尾氣遙感檢測(cè)。隨著黃標(biāo)車等高污染車輛的逐步淘汰，“黃改綠、綠改綠”的嚴(yán)格控制、國(guó)五排放標(biāo)準(zhǔn)的逐步實(shí)施及國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)的起草制定，我國(guó)路上行駛的機(jī)動(dòng)車尾氣排放水平必然會(huì)顯著降低，這就對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣遙感監(jiān)測(cè)設(shè)備的檢測(cè)能力提出了更高的要求。由于機(jī)動(dòng)車尾氣組分復(fù)雜，機(jī)動(dòng)車尾氣遙感監(jiān)測(cè)設(shè)備通常需要紅外光源(包括紅外燈或近紅外激光器)和紫外光源(紫外氘燈)相結(jié)合使用。

現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了一種以紅外燈作為連續(xù)光源，采用NDIR(non-dispersive infrared)技術(shù)測(cè)量CO、CO₂、HC，以紫外燈作為光源采用DUV技術(shù)檢測(cè)NOx?，F(xiàn)有技術(shù)中還報(bào)道了以近紅外可調(diào)諧激光二極管為光源采用TDLAS技術(shù)檢測(cè)尾氣中的CO、CO₂，以紫外燈為光源用DOAS技術(shù)檢測(cè)HC、NO的方法。進(jìn)一步地，紫外燈作為光源還可以結(jié)合DOAS等其他技術(shù)檢測(cè)尾氣中的NO₂，SO₂，NH₃等。對(duì)于機(jī)動(dòng)車尾氣中的顆粒物，現(xiàn)有技術(shù)報(bào)道了以紫外激光器為光源測(cè)量尾氣顆粒物濃度或者使用波長(zhǎng)已知的紫外光和紅外光測(cè)量尾氣顆粒物濃度的方法。但是，機(jī)動(dòng)車尾氣遙感技術(shù)作為一種開(kāi)放式光路檢測(cè)系統(tǒng)，在實(shí)際測(cè)量時(shí)尾氣中各組分濃度時(shí)會(huì)受到環(huán)境溫濕度的影響，而NDIR、DOAS及DUV技術(shù)測(cè)量氣體濃度與溫濕度密切相關(guān)，導(dǎo)致采用這些技術(shù)時(shí)必須根據(jù)實(shí)際條件進(jìn)行頻繁標(biāo)定。另外，有些機(jī)動(dòng)車尾氣遙感監(jiān)測(cè)設(shè)備使用的近紅外可調(diào)諧激光二極管對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)屬于CO和CO₂的泛頻吸收帶，在此波段CO和CO₂對(duì)檢測(cè)光的吸收能力很弱，導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)一步提升儀器檢測(cè)精密度。

現(xiàn)有技術(shù)還公開(kāi)了一種利用基于量子級(jí)聯(lián)激光器的汽車尾氣遙感檢測(cè)系統(tǒng)和方法。量子級(jí)聯(lián)激光器作為一種高靈敏度痕量氣體檢測(cè)的理想中紅外波段光源，光源單色性好、線寬遠(yuǎn)小于被測(cè)氣體的吸收譜線寬度；同時(shí)光源具有很高的光譜功率密度，可在室溫工作下實(shí)現(xiàn)對(duì)多痕量氣體的高分辨率、高靈敏度的檢測(cè)。然而作為新興技術(shù)，目前單個(gè)量子級(jí)聯(lián)激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧速率受到很大的限制，一般不大于100cm^-1/秒。由于尾氣遙感檢測(cè)設(shè)備在開(kāi)放式光路條件下使用，而機(jī)動(dòng)車尾氣從尾氣管中排放出來(lái)之后會(huì)以極快的速度向周圍環(huán)境擴(kuò)散，濃度變化很大，使得尾氣遙感檢測(cè)設(shè)備必須在極短的時(shí)間內(nèi)(如10ms)完成對(duì)各個(gè)物種的測(cè)量；同時(shí)不同痕量物種通常在不同的波長(zhǎng)范圍具有較強(qiáng)的吸收，超出了單個(gè)量子計(jì)量激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍；導(dǎo)致目前利用中紅外波長(zhǎng)的量子級(jí)聯(lián)激光器在高速率條件下對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣中各種痕量進(jìn)行精準(zhǔn)遙感測(cè)量必須針對(duì)每個(gè)物種使用單獨(dú)的量子級(jí)聯(lián)激光器，而針對(duì)每個(gè)物種都用量子級(jí)聯(lián)激光器的成本很高。其次，根據(jù)Lambert-Beer定律，氣體物種在某個(gè)波長(zhǎng)下的吸收會(huì)同時(shí)受到周圍環(huán)境的溫度和壓力等因素的影響，因此事先訓(xùn)練和使用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)必須同時(shí)考慮溫度和壓力的影響，并且多種物種的測(cè)量混合在一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中造成更大的復(fù)雜性，影響測(cè)量效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠在同一時(shí)刻對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣組分中不同物種進(jìn)行檢測(cè)的基于可調(diào)諧激光器的機(jī)動(dòng)車尾氣遙感檢測(cè)系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案：一種基于可調(diào)諧激光器的機(jī)動(dòng)車尾氣遙感檢測(cè)系統(tǒng)，該尾氣遙感檢測(cè)系統(tǒng)包括激光器模組、激光器控制模塊、光路準(zhǔn)直陣列單元、光路聚焦及濾光陣列單元、半導(dǎo)體光電探測(cè)器組、信號(hào)采集及處理裝置、光學(xué)反射鏡單元和計(jì)算機(jī)；所述激光器控制模塊控制所述激光器模組中的各激光器分別發(fā)出所需波長(zhǎng)范圍的檢測(cè)光；所述激光器模組發(fā)出的多束檢測(cè)光經(jīng)過(guò)所述光路準(zhǔn)直陣列單元準(zhǔn)直形成平行光束并發(fā)射到所述光學(xué)反射鏡單元；在開(kāi)放式光路條件下，所述光學(xué)反射鏡單元將穿過(guò)機(jī)動(dòng)車尾氣的激光檢測(cè)光束反射至所述光路聚焦及濾光陣列單元進(jìn)行聚焦和濾波處理，經(jīng)所述聚焦及濾光陣列單元出射的檢測(cè)光束經(jīng)所述半導(dǎo)體光電探測(cè)器組探測(cè)接收并經(jīng)所述信號(hào)采集及處理裝置發(fā)送到所述計(jì)算機(jī)。

進(jìn)一步地，所述光路準(zhǔn)直陣列單元中準(zhǔn)直透鏡的個(gè)數(shù)、光路聚焦及濾光陣列單元中聚焦透鏡及濾光片的個(gè)數(shù)、半導(dǎo)體光電探測(cè)器組中半導(dǎo)體光電探測(cè)器的個(gè)數(shù)均與所述激光器模組的激光器的個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步地，該機(jī)動(dòng)車尾氣遙感檢測(cè)系統(tǒng)還包括用于對(duì)光路進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)定的自動(dòng)標(biāo)定裝置，所述自動(dòng)標(biāo)定裝置設(shè)置在所述聚焦及濾光陣列單元外側(cè)，所述自動(dòng)標(biāo)定裝置電連接所述計(jì)算機(jī)。

進(jìn)一步地，該機(jī)動(dòng)車尾氣遙感檢測(cè)系統(tǒng)還包括機(jī)動(dòng)車速度/加速度測(cè)量模塊及機(jī)動(dòng)車車牌識(shí)別模塊，所述計(jì)算機(jī)電連接所述機(jī)動(dòng)車速度/加速度測(cè)量模塊測(cè)量及機(jī)動(dòng)車車牌識(shí)別模塊。

進(jìn)一步地，所述激光器模組由若干個(gè)近紅外可調(diào)諧激光器、中紅外可調(diào)諧激光器和紫外光/可見(jiàn)光激光器組成，針對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣被檢測(cè)物種選擇激光器的類型及個(gè)數(shù)，每個(gè)被檢測(cè)物種對(duì)應(yīng)一個(gè)激光器。

進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體光電探測(cè)器采用TEC制冷的半導(dǎo)體光電探測(cè)器。

進(jìn)一步地，所述激光器控制模塊包括溫度控制電路和電流控制電路，所述溫度控制電路控制所述激光器模組中各激光在環(huán)境溫度-30～60℃范圍內(nèi)保持穩(wěn)定工作溫度，所述電流控制電路同時(shí)產(chǎn)生正弦電流和鋸齒電流，正弦電流和鋸齒電流分別疊加組成激光器驅(qū)動(dòng)電流，驅(qū)動(dòng)激光器模組中各激光器發(fā)出所需波長(zhǎng)范圍的檢測(cè)光。

進(jìn)一步地，所述光路準(zhǔn)直陣列單元采用準(zhǔn)直透鏡陣列，每一激光器輸出的光均通過(guò)相應(yīng)的準(zhǔn)直透鏡進(jìn)行準(zhǔn)直，每一準(zhǔn)直透鏡分別采用AR鍍膜非球面透鏡；所述光路聚焦及濾光陣列單元包括聚焦透鏡陣列和帶通濾光片陣列，所述聚焦透鏡陣列中的聚焦透鏡均采用AR鍍膜非球面聚焦鏡，分別設(shè)置相應(yīng)準(zhǔn)直透鏡的出光方向，所述帶通濾光片陣列中的帶通濾光片分別設(shè)置在相應(yīng)半導(dǎo)體光電探測(cè)器的進(jìn)光方向，所述帶通濾光片濾除干擾光后將檢測(cè)光聚焦在對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體光電探測(cè)器上進(jìn)行光譜測(cè)量。

本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本實(shí)用新型針對(duì)每個(gè)物種使用近紅外、中紅外可調(diào)諧激光器、紫外/可見(jiàn)光激光器，同時(shí)每個(gè)激光器都有對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體光電檢測(cè)器，因此能夠在同一時(shí)刻對(duì)不同物種同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。2、本實(shí)用新型可以采用量子級(jí)聯(lián)激光器進(jìn)行檢測(cè)，由于量子級(jí)聯(lián)激光器能夠發(fā)出不同波長(zhǎng)的紅外光，本實(shí)用新型可以通過(guò)增加激光器和檢測(cè)器的個(gè)數(shù)形成對(duì)CO、CO₂、NO、NO₂、HC、SO₂、NH₃、N₂O、HC等尾氣中污染物的同時(shí)檢測(cè)，而且能夠避免了使用紫外氘燈導(dǎo)致的光程距離短、壽命短等弊病，使得設(shè)備能夠在更長(zhǎng)的光程下長(zhǎng)期使用。3、本實(shí)用新型使用了TEC制冷的半導(dǎo)體光電檢測(cè)器和TEC制冷的激光器，由于加大了TEC制冷的工作范圍和能力，使得系統(tǒng)能夠在-30～60℃之間穩(wěn)定工作，保證設(shè)備能夠在道路環(huán)境高溫和低溫下正常使用。4、本實(shí)用新型由于采用自動(dòng)標(biāo)定裝置每隔20～30天自動(dòng)標(biāo)定一次，保證了系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性。5、本實(shí)用新型的可調(diào)諧激光器具有高速調(diào)諧性能，可以采用100Hz的頻率對(duì)機(jī)動(dòng)車經(jīng)過(guò)后的尾氣進(jìn)行掃描，能大大提高采樣速率和尾氣濃度比值擬合準(zhǔn)確率。6、本實(shí)用新型的NO、CO、CO₂、HC等物種的檢測(cè)激光器中心波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)了基頻吸收峰，相比使用泛頻吸收峰波長(zhǎng)檢測(cè)靈敏度大大提高。本實(shí)用新型可以廣泛應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車尾氣遙感檢測(cè)中。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的機(jī)動(dòng)車尾氣遙感檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的激光器模組的光路原理示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的光路準(zhǔn)直陣列單元的光路原理示意圖；

圖4是本實(shí)用新型的聚焦及過(guò)濾陣列單元的光路原理示意圖；

圖5是本實(shí)用新型的機(jī)動(dòng)車尾氣遙感檢測(cè)方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)行詳細(xì)的描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，附圖的提供僅為了更好地理解本實(shí)用新型，它們不應(yīng)該理解成對(duì)本實(shí)用新型的限制。

如圖1所示，本實(shí)用新型提供的基于可調(diào)諧激光器的機(jī)動(dòng)車尾氣遙感檢測(cè)系統(tǒng)，包括激光器模組101、激光器控制模塊102、光路準(zhǔn)直陣列單元103、光路聚焦及濾光陣列單元104、半導(dǎo)體光電探測(cè)器組105、信號(hào)采集及處理裝置106、自動(dòng)標(biāo)定裝置107、光學(xué)反射鏡單元108、機(jī)動(dòng)車速度/加速度測(cè)量模塊109、機(jī)動(dòng)車車牌識(shí)別模塊110和計(jì)算機(jī)111，其中，光路準(zhǔn)直陣列單元103中準(zhǔn)直透鏡的個(gè)數(shù)、光路聚焦及濾光陣列單元104中聚焦透鏡及濾光片的個(gè)數(shù)、半導(dǎo)體光電探測(cè)器組105中半導(dǎo)體光電探測(cè)器的個(gè)數(shù)均與激光器模組101的激光器的個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)。

激光器控制模塊102控制激光器模組101中的各激光器分別發(fā)出所需波長(zhǎng)范圍的檢測(cè)光；激光器模組101發(fā)出的多束檢測(cè)光經(jīng)過(guò)光路準(zhǔn)直陣列單元103準(zhǔn)直形成平行光束并發(fā)射到光學(xué)反射鏡單元108，在開(kāi)放式光路條件下，光學(xué)反射鏡單元108將激光檢測(cè)光束穿過(guò)機(jī)動(dòng)車尾氣反射至光路聚焦及濾光陣列單元104分別進(jìn)行聚焦和濾波處理，經(jīng)聚焦及濾光陣列單元104出射的檢測(cè)光束經(jīng)半導(dǎo)體光電探測(cè)器組105探測(cè)接收并發(fā)送到信號(hào)采集及處理裝置106，信號(hào)采集及處理裝置106將接收的信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理得到的數(shù)據(jù)發(fā)送到至計(jì)算機(jī)111，計(jì)算機(jī)111根據(jù)燃燒方程計(jì)算出開(kāi)放式光路條件下機(jī)動(dòng)車輛尾氣中各組分濃度。

自動(dòng)標(biāo)定裝置107用于對(duì)光路進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)定，使用時(shí)，設(shè)置在聚焦及濾光陣列單元108外側(cè)(初始位置放置在檢測(cè)光路之外)，計(jì)算機(jī)111控制自動(dòng)標(biāo)定裝置107每隔20～30天運(yùn)轉(zhuǎn)至光路聚焦及濾光單元104前對(duì)各個(gè)物種通道進(jìn)行標(biāo)定，自動(dòng)標(biāo)定裝置107具體標(biāo)定過(guò)程為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。

機(jī)動(dòng)車速度/加速度測(cè)量模塊109用于測(cè)量機(jī)動(dòng)車在尾氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)的速度和加速度并將測(cè)量得到的數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)111。

機(jī)動(dòng)車車牌識(shí)別模塊110用于拍攝機(jī)動(dòng)車經(jīng)過(guò)尾氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)車頭或者車尾的照片并進(jìn)行車牌識(shí)別，并將車牌識(shí)別結(jié)果發(fā)送到計(jì)算機(jī)111。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，激光器模組101由若干個(gè)TEC制冷的近紅外可調(diào)諧激光器、中紅外可調(diào)諧激光器和紫外光/可見(jiàn)光激光器組成，可以針對(duì)被檢測(cè)物種選擇激光器的類型及個(gè)數(shù)，每個(gè)被檢測(cè)物種對(duì)應(yīng)一個(gè)激光器。例如：對(duì)于在近紅外波段有較強(qiáng)吸收的CO、CO₂、NH₃和O₂可以采用近紅外激光器(0.76～2.3um)；對(duì)于HC、SO₂、NO_x等其他在近紅外波段吸收較弱且背景干擾較大的物種可以采用中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器；其中CO，CO₂，HC，NO激光器對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)分別為2326.8nm、2004.0nm、3370nm和5362.93nm，分別對(duì)應(yīng)了各個(gè)物種的基頻吸收帶。對(duì)于尾氣中顆粒物的檢測(cè)可以采用紫外250nm激光器或者可見(jiàn)550nm激光器。本實(shí)用新型以同時(shí)檢測(cè)CO、CO₂、NH₃、O₂、HC和NO為例說(shuō)明激光器模組101的構(gòu)成。如圖2所示，激光器控制模塊102包括溫度控制電路201和電流控制電路，溫度控制電路201控制激光器模組101中6個(gè)激光器204～209在環(huán)境溫度-30～60℃范圍內(nèi)保持穩(wěn)定工作溫度，電流控制電路同時(shí)產(chǎn)生100KHz正弦電流202和1KHz鋸齒電流203，6路正弦電流和6路1KHz鋸齒電流分別疊加組成6路激光器驅(qū)動(dòng)電流，驅(qū)動(dòng)激光器模組101中6個(gè)激光器204～209發(fā)出所需波長(zhǎng)范圍的檢測(cè)光。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，光路準(zhǔn)直陣列單元103采用準(zhǔn)直透鏡陣列，每一激光器輸出的光均通過(guò)一相應(yīng)的準(zhǔn)直透鏡進(jìn)行準(zhǔn)直，每一準(zhǔn)直透鏡分別采用AR鍍膜非球面透鏡。本實(shí)用新型以同時(shí)檢測(cè)CO、CO₂、NH₃、O₂、HC和NO為例說(shuō)明光路準(zhǔn)直陣列單元103的構(gòu)成。如圖3所示，本實(shí)用新型的準(zhǔn)直透鏡對(duì)應(yīng)設(shè)置在相應(yīng)激光器光路出射方向，激光器模組101中6個(gè)激光器204～209發(fā)出的6束發(fā)散光301～306分別被光路準(zhǔn)直陣列單元103中的6個(gè)AR鍍膜非球面透鏡307～312準(zhǔn)直，形成相互平行的準(zhǔn)直光313～318，得到直徑為5～7cm的光束。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，光路聚焦及濾光陣列單元104包括聚焦透鏡陣列和帶通濾光片陣列，聚焦透鏡陣列中的聚焦透鏡均采用AR鍍膜非球面聚焦鏡，分別設(shè)置相應(yīng)準(zhǔn)直透鏡的出光方向，帶通濾光片陣列中的帶通濾光片分別設(shè)置在相應(yīng)半導(dǎo)體光電探測(cè)器的進(jìn)光方向，防止半導(dǎo)體光電探測(cè)器受到雜光影響，帶通濾光片濾除干擾光后將檢測(cè)光聚焦在對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體光電探測(cè)器上進(jìn)行光譜測(cè)量。本實(shí)用新型以同時(shí)檢測(cè)CO、CO₂、NH₃、O₂、HC和NO為例說(shuō)明光路聚焦及濾光單元的構(gòu)成。如圖4所示，經(jīng)光路準(zhǔn)直單元出射的準(zhǔn)直光束313～318分別被AR鍍膜非球面聚焦鏡401～406聚焦，聚焦后的光束407～412在進(jìn)入半導(dǎo)體光電探測(cè)器組105中的半導(dǎo)體光電探測(cè)器419～424之前分別被帶通濾波片413～418進(jìn)行濾光處理。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，半導(dǎo)體光電探測(cè)器組105包含若干個(gè)TEC制冷的半導(dǎo)體光電探測(cè)器。每個(gè)半導(dǎo)體光電探測(cè)器對(duì)應(yīng)檢測(cè)每個(gè)激光器發(fā)出的檢測(cè)光。半導(dǎo)體光電傳感器中的TEC元件保證光電探測(cè)器在環(huán)境溫度-30～60℃范圍內(nèi)保持穩(wěn)定工作。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，信號(hào)采集及處理裝置106采集半導(dǎo)體光電探測(cè)器組105的探測(cè)數(shù)據(jù)并進(jìn)行信號(hào)放大和均值濾波處理，然后進(jìn)行鎖相放大和二次諧波解調(diào)或者一次諧波解調(diào)，同時(shí)采集道路環(huán)境中溫度和壓力數(shù)據(jù)，并將最終得到的直接吸收光譜數(shù)據(jù)、氣體物種的二次諧波譜、顆粒物物種的一次諧波譜及溫度壓力數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)111。

如圖5所示，基于上述機(jī)動(dòng)車尾氣遙感檢測(cè)系統(tǒng)，本實(shí)用新型的基于可調(diào)諧激光器的機(jī)動(dòng)車尾氣遙感檢測(cè)方法，包括以下內(nèi)容：

1、獲取理論氣體紅外二次諧波吸收峰幅值曲線。

假設(shè)理論標(biāo)定氣體物種濃度為σ_cal為實(shí)際測(cè)量濃度最大值的80％左右，光程長(zhǎng)度為L(zhǎng)_cal，對(duì)各氣體物種在激光器中心波長(zhǎng)處的福依特(Voigt)線型函數(shù)在-50～100℃和50～120Kpa范圍內(nèi)進(jìn)行模擬和積分，計(jì)算出各物種理論二次諧波吸收峰幅值H_2,cal值：

式中，S為氣體在激光器中心波長(zhǎng)ν₀處的線吸收強(qiáng)度，v_d為氣體在激光器中心波長(zhǎng)處的多普勒線寬、V(x,y)為福依特(Voigt)線型函數(shù)，v_L為氣體在激光器中心波長(zhǎng)處的洛倫茲線寬，上述這些參數(shù)可以在Hitran數(shù)據(jù)庫(kù)中直接查詢得知，為簡(jiǎn)化計(jì)算量，V(x,y)采用Humlicek模擬公式進(jìn)行描述。

2、獲取理論氣體紅外二次諧波吸收峰幅值的環(huán)境壓力校正曲線。

控制目標(biāo)氣體的溫度保持恒定，在不同的壓力條件下實(shí)際測(cè)量濃度為σ_cal的氣體二次諧波吸收峰值，對(duì)得到的氣體二次諧波吸收峰實(shí)測(cè)值H_2,obs與理論幅值H_2,cal的進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，得到壓力校正曲線：

f_(P)＝a+b*P+c*P²+d*P³+e*P⁴

式中，a、b、c、d、e是多項(xiàng)式擬合系數(shù)，P為實(shí)際氣體總壓力。

3、采用機(jī)動(dòng)車尾氣遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣進(jìn)行檢測(cè)，具體過(guò)程為：

1)系統(tǒng)標(biāo)定

利用自動(dòng)標(biāo)定裝置107進(jìn)行標(biāo)定，得到各個(gè)物種通道的標(biāo)定參數(shù)。自動(dòng)標(biāo)定時(shí)間間隔設(shè)定為20～30天，由于受到開(kāi)放式大氣環(huán)境溫度壓力變化及大氣背景值影響，主要通過(guò)通入已知濃度的混合標(biāo)氣至自動(dòng)標(biāo)定裝置中，然后檢測(cè)實(shí)際測(cè)得的信號(hào)值，與標(biāo)準(zhǔn)值比較，各通道標(biāo)定偏差不得大于5％，具體標(biāo)定為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。

2)背景值測(cè)量

測(cè)量機(jī)動(dòng)車經(jīng)過(guò)之前空氣背景值(指前車通過(guò)之后，后車通過(guò)遙感檢測(cè)之前測(cè)得的大氣環(huán)境背景參考濃度)中各物種二次諧波吸收峰幅值H_2,bak。

3)獲取機(jī)動(dòng)車經(jīng)過(guò)后1～2秒時(shí)間內(nèi)光路中各氣體物種二次諧波吸收峰幅值H_2,obs和顆粒物不透光度。

機(jī)動(dòng)車經(jīng)過(guò)之后1～2秒時(shí)間內(nèi)以100Hz頻率測(cè)量光路中各物種氣體二次諧波吸收峰幅值H_2,ob，并計(jì)算空氣背景中顆粒物不透光度T_PM：

式中，H_1,obs為機(jī)動(dòng)車經(jīng)過(guò)后1～2秒范圍內(nèi)顆粒物通道一次諧波吸收峰值，H_1,zero為機(jī)動(dòng)車擋光時(shí)的顆粒物通道一次諧波吸收峰值，H_1,bak為沒(méi)有機(jī)動(dòng)車經(jīng)過(guò)時(shí)背景空氣的顆粒物通道一次諧波吸收峰值。

4)獲取機(jī)動(dòng)車經(jīng)過(guò)后1～2秒時(shí)間內(nèi)尾氣中各氣體物種煙團(tuán)值N_obs變化趨勢(shì)。

信號(hào)采集及處理裝置106同時(shí)采集測(cè)量時(shí)的環(huán)境溫度和壓力，根據(jù)步驟2中對(duì)應(yīng)的溫度和壓力下的H_2,cal和步驟3中壓力校正曲線f_(P)計(jì)算出車輛經(jīng)過(guò)后1～2秒時(shí)間內(nèi)尾氣中各物種濃度值N_obs變化趨勢(shì)：

其中，σ_obs為光路中各氣態(tài)污染物濃度，L_obs為實(shí)際測(cè)量光程；H_2,obs為車輛經(jīng)過(guò)之后1～2秒內(nèi)實(shí)際測(cè)量得到的光路中各通道對(duì)應(yīng)的二次諧波吸收峰值，H_2,bak為沒(méi)有機(jī)動(dòng)車經(jīng)過(guò)時(shí)背景空氣中的各通道二次諧波吸收峰值。

5)獲取各物種濃度

根據(jù)各氣態(tài)煙團(tuán)值變化趨勢(shì)利用最小二乘法擬合得到各氣態(tài)物種之間濃度比值，本實(shí)施例中計(jì)算各氣態(tài)物種與CO₂煙團(tuán)值比值，再根據(jù)燃燒方程在計(jì)算機(jī)111中反算得到機(jī)動(dòng)車尾氣管中各氣態(tài)物種濃度和顆粒物排放因子，燃燒方程為：

式中，C_CO、C_HC、C_NO、分別代表汽柴油車尾氣中CO₂、CO、HC、NO、NH₃濃度，單位均為％；EF_PM為尾氣顆粒物的排放因子，代表每燃燒1Kg燃油釋放出的顆粒物質(zhì)量g數(shù)；Q_CO、Q_HC、Q_NO、分別代表尾氣中CO、HC、NO、O₂煙團(tuán)值與CO₂煙團(tuán)值比值，無(wú)量綱；N_CO，N_HC分別代表尾氣中CO₂、CO和HC的煙團(tuán)值，單位為％*cm；γ為顆粒物在不同波長(zhǎng)下的消光系數(shù)，單位為m²/g，可從文獻(xiàn)中直接查詢。

3)機(jī)動(dòng)車車牌號(hào)碼和速度/加速度信息的獲取

機(jī)動(dòng)車速度/加速度測(cè)量模塊109、機(jī)動(dòng)車車牌識(shí)別模塊110分別獲取機(jī)動(dòng)車經(jīng)過(guò)時(shí)的機(jī)動(dòng)車車牌號(hào)碼和速度/加速度信息，并將這些信息發(fā)送到計(jì)算機(jī)111。

4、計(jì)算機(jī)111輸出機(jī)動(dòng)車尾氣遙感檢測(cè)數(shù)據(jù)，其中，機(jī)動(dòng)車尾氣遙感檢測(cè)數(shù)據(jù)為機(jī)動(dòng)車尾氣管中各氣態(tài)物種濃度和顆粒物排放因子、機(jī)動(dòng)車車牌號(hào)碼和速度/加速度信息。

上述各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本實(shí)用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之外。