礦用柴油機(jī)車(chē)一氧化碳尾氣實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)研究

劉雋寧 朱鋒

（國(guó)能神東煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司 陜西省榆林市 719315）

國(guó)家生態(tài)環(huán)境部于2018年發(fā)布了《GB17691-2018 重型柴油車(chē)污染物排放限值及測(cè)量方法(第六階段)》，規(guī)定了重型柴油機(jī)車(chē)尾氣的排放限值標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)環(huán)保部統(tǒng)計(jì)年鑒，2020年全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、顆粒物(PM)、碳?xì)浠?HC)四項(xiàng)污染物排放核算達(dá)到1593.0萬(wàn)噸，其中CO 排放769.7 萬(wàn)噸，是汽車(chē)尾氣排放污染物中最主要的組成部分。

礦用防爆柴油車(chē)是廣泛應(yīng)用于煤礦井下的輔助運(yùn)輸車(chē)輛，近年來(lái)的保有量越來(lái)越多，尾氣排放的污染問(wèn)題也日益凸顯，對(duì)防爆柴油機(jī)車(chē)尾氣排放實(shí)時(shí)檢測(cè)及監(jiān)控已經(jīng)成為礦山輔助運(yùn)輸管理的當(dāng)務(wù)之急。對(duì)于相對(duì)密閉的煤礦井下應(yīng)用場(chǎng)所，柴油機(jī)車(chē)尾氣中的CO 對(duì)人員的傷害尤其需要重視，所以對(duì)柴油機(jī)車(chē)尾氣中CO 的實(shí)時(shí)檢測(cè)及報(bào)警保護(hù)是一個(gè)迫切的應(yīng)用需求。

對(duì)于CO 氣體檢測(cè)，目前業(yè)界常用的CO 傳感器采用電化學(xué)技術(shù)原理，其具有靈敏度高、精度高、誤差小等優(yōu)點(diǎn)，是目前最優(yōu)選及最廣泛的技術(shù)方案。電化學(xué)傳感器本質(zhì)上是一種微燃料電池，基本原理是兩個(gè)電極浸沒(méi)在電解液中，CO 氣體擴(kuò)散進(jìn)入傳感器在兩個(gè)電極分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生電位差，通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)電極的電壓，進(jìn)而測(cè)量CO 濃度?；贑O 傳感器的工作原理，其工作溫度范圍不超過(guò)60℃，而柴油機(jī)車(chē)尾氣的溫度可高達(dá)800℃，遠(yuǎn)超CO傳感器的工作溫度范圍，所以柴油機(jī)尾氣中的CO 氣體實(shí)時(shí)檢測(cè)是一個(gè)非常棘手的工程問(wèn)題。

基于長(zhǎng)期在國(guó)家能源集團(tuán)下屬煤礦的工作經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)傳感器技術(shù)研究及柴油機(jī)車(chē)尾氣實(shí)時(shí)檢測(cè)工程問(wèn)題分析，開(kāi)發(fā)了一套完整的礦用柴油機(jī)車(chē)尾氣CO 實(shí)時(shí)檢測(cè)的解決方案，并研發(fā)了一款可應(yīng)用于煤礦井下復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境、符合安標(biāo)技術(shù)規(guī)范要求的本質(zhì)安全型防爆尾氣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，解決了柴油機(jī)車(chē)尾氣中高溫CO 的實(shí)時(shí)檢測(cè)和報(bào)警保護(hù)的問(wèn)題。

1 技術(shù)方案

圖1是實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)車(chē)尾氣中CO 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的系統(tǒng)框圖，裝置主要由本安電源單元、尾氣取樣及冷卻單元、CO檢測(cè)及數(shù)據(jù)采集單元、主控制器單元組成。各個(gè)單元的主要功能：

圖1：一氧化碳實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置系統(tǒng)框圖

（1）本安電源單元：通過(guò)本安防爆設(shè)計(jì)，確保設(shè)備符合煤礦本安設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，為檢測(cè)裝置供電。

（2）尾氣取樣及冷卻單元：通過(guò)特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，配合可精確控制的微機(jī)電氣泵，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)車(chē)尾氣的實(shí)時(shí)取樣、冷卻降溫，獲取滿(mǎn)足檢測(cè)要求的尾氣樣本。

（3）CO 檢測(cè)及數(shù)據(jù)采集單元：采用獨(dú)立氣室設(shè)計(jì)，儲(chǔ)存冷卻后的尾氣樣本，配合內(nèi)置的CO 電化學(xué)傳感器及數(shù)據(jù)采集電路，確保尾氣檢測(cè)的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性；

（4）主控制器單元：作為系統(tǒng)的控制核心，主要包括三個(gè)業(yè)務(wù)模塊，分別是尾氣溫度監(jiān)測(cè)及微機(jī)電氣泵控制模塊、CO 數(shù)據(jù)處理模塊、CAN 接口協(xié)議處理模塊，實(shí)現(xiàn)精確的尾氣取樣控制、精確的取樣尾氣溫度控制及CO 數(shù)據(jù)的預(yù)處理及傳輸。

設(shè)計(jì)的總體技術(shù)方案工作流程：

（1）通過(guò)微機(jī)電氣泵抽氣及排氣實(shí)現(xiàn)尾氣自動(dòng)取樣及凈化；

（2）取樣尾氣經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的冷卻裝置對(duì)所取樣的尾氣進(jìn)行降溫，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所取樣氣體的溫度，采用閉環(huán)控制算法控制微機(jī)電氣泵，使得所取樣尾氣溫度控制在傳感器額定工作溫度范圍內(nèi)，以解決電化學(xué)CO 傳感器工作溫度范圍低于實(shí)時(shí)排放尾氣的溫度的問(wèn)題，確保傳感器的正常工作；

（3）通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的氣室結(jié)構(gòu)，配合主控制器單元的相關(guān)數(shù)據(jù)處理算法，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)車(chē)尾氣的數(shù)據(jù)采集，并將實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳。

2 技術(shù)方案詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.1 本安電源單元

本安電源單元框圖見(jiàn)圖2所示。遵照本質(zhì)安全型防爆設(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)礦用本安型防爆裝置。

圖2：一氧化碳實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置本安電源設(shè)計(jì)框圖

本安電源單元采用寬電壓設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足12V/24V 車(chē)載電壓范圍設(shè)計(jì)，使得裝置兼容各種電壓范圍柴油機(jī)安裝及使用。電源采用過(guò)壓保護(hù)，防反接設(shè)計(jì)，消除車(chē)輛各種電源域干擾及保護(hù)，確保設(shè)備工作的可靠性和穩(wěn)定性。

板上DC-DC 及LDO 電路設(shè)計(jì)，將車(chē)輛輸入電壓降壓為5V/3.3V，工作電流按照80%降額設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足設(shè)備的電氣功耗要求。其中5V 電源最大支持3A，滿(mǎn)足本裝置大功率電氣部件供電要求；LDO 最大支持1A，以滿(mǎn)足本裝置主控單元的供電要求。

雙級(jí)本安保護(hù)電路采用晶閘管及大功率穩(wěn)壓二極管組合電路，以符合本安電路的故障診斷及保護(hù)要求，一級(jí)電路故障后可以有效短接保護(hù)，確保不損害后級(jí)電路以及防電火花點(diǎn)火隱患。

2.2 尾氣取樣及冷卻模塊設(shè)計(jì)

目前柴油機(jī)車(chē)尾氣溫度最高可達(dá)到800℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電化學(xué)CO 傳感器最高不超過(guò)60℃的工作溫度范圍，若電化學(xué)CO 傳感器直接檢測(cè)柴油機(jī)車(chē)尾氣可造成傳感器探頭的永久性損壞。故本單元通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，配合電子電氣控制融合的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)高溫尾氣的取樣及冷卻，有效獲取可滿(mǎn)足實(shí)時(shí)檢測(cè)的CO 樣本氣體。

柴油機(jī)車(chē)尾氣取樣及冷卻模塊主要實(shí)現(xiàn)方案框圖參見(jiàn)圖1，主要方案如下：

（1）按照礦用防爆柴油車(chē)的技術(shù)規(guī)范要求，尾氣排氣需要通過(guò)冷卻水箱降溫，降溫后經(jīng)過(guò)冷卻水箱后的尾氣溫度可以降低到80℃左右。

冷卻水箱每日維護(hù)，一個(gè)班次冷卻水箱的水排空。由于CO 在水中的溶解度為0.002838g，幾乎不溶于水，冷卻水對(duì)氣體的CO 濃度測(cè)試精度幾乎沒(méi)有影響。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)柴油機(jī)車(chē)恒定轉(zhuǎn)速下的靜態(tài)場(chǎng)景驗(yàn)證，未經(jīng)過(guò)冷水箱的尾氣及經(jīng)過(guò)冷水箱后的尾氣測(cè)試，尾氣中CO 的濃度測(cè)試結(jié)果基本一致。

在經(jīng)過(guò)冷卻水箱后的柴油機(jī)車(chē)排氣管處開(kāi)孔，將一段銅質(zhì)的環(huán)形冷卻裝置一端通過(guò)銅管與尾氣排氣管連接，連接處采用預(yù)制件隔熱，防止機(jī)車(chē)尾氣排氣管本身的熱量傳導(dǎo)至環(huán)形冷裝置處，造成冷卻裝置溫度升高，利用銅金屬的導(dǎo)熱性快、可塑性強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)機(jī)車(chē)尾氣進(jìn)行二次降溫。

銅金屬環(huán)形管的長(zhǎng)度為3M，管內(nèi)徑約4mm。按照此配置一次取樣所需氣體流量(V)為：

V：氣體流量，單位為mL;

r：管道半徑，單位為cm;

L：管道長(zhǎng)度，單位為cm;

二次冷卻裝置的設(shè)計(jì)指標(biāo)為溫度降低50℃，按照微機(jī)電氣泵吸氣流量以及對(duì)應(yīng)的冷卻設(shè)計(jì)指標(biāo)，二次冷卻裝置需要滿(mǎn)足的冷卻熱量為：

Q 為空氣吸收的熱量，單位為焦耳(J);

m 為空氣密度1.29kg/m；

c 空氣比熱容，約為1000 J/(kg.℃)；

Δt 為溫度差值，單位為℃。

按照熱功耗轉(zhuǎn)換關(guān)系，熱功耗為9.675W?s。

微機(jī)電氣泵抽氣流量最大為500mL/min，二次冷卻裝置采用高效插片散熱器以增加散熱面積。按照牛頓冷卻定律：

Q 為換熱量，單位為W；

A 為熱接觸表面積，單位m;

h 為換熱系數(shù)，單位W/(m?K);

Th 為散熱器平均溫度；

Ta 為空氣溫度。

采用自然冷卻方式，h 約為5W/(m*K)，空氣溫度Ta 取25℃，散熱器平均溫度取40℃，則散熱器面積計(jì)算為：

按照降額80%的設(shè)計(jì)容限，采用總散熱面積為0.16 平方米的插片散熱器。

（2）裝置采用可精確控制的雙向微機(jī)電氣泵，微機(jī)電氣泵可以在電氣控制下實(shí)現(xiàn)抽氣及排氣、抽氣及排氣流量控制。微機(jī)電氣泵一端通過(guò)前置管道與排氣管連接，另一個(gè)端與獨(dú)立氣室連接。該氣室用于儲(chǔ)存所取樣的柴油機(jī)車(chē)尾氣，確保所檢測(cè)尾氣樣本處于穩(wěn)定狀態(tài)，使得CO 檢測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠、準(zhǔn)確及一致性高。

（3）在進(jìn)氣端放置一個(gè)高精度溫度傳感器，該溫度傳感器數(shù)據(jù)傳輸至主控制器，由控制器內(nèi)部的“尾氣溫度檢測(cè)及微機(jī)電氣泵控制模塊”單元對(duì)氣體溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)微機(jī)電氣泵的控制，確保CO 傳感器檢測(cè)氣體符合工作溫度范圍，并能實(shí)現(xiàn)氣室內(nèi)檢測(cè)尾氣樣本的穩(wěn)定性。

2.3 一氧化碳檢測(cè)及數(shù)據(jù)采集單元

柴油機(jī)車(chē)尾氣CO檢測(cè)及數(shù)據(jù)采集模塊置于獨(dú)立氣室內(nèi)，含一個(gè)CO 電化學(xué)傳感器及一套傳感器信號(hào)采集處理電路板。CO 傳感器探頭檢測(cè)氣室內(nèi)尾氣的CO 含量，信號(hào)采集及處理電路將CO 傳感器探頭輸出的小信號(hào)進(jìn)行采集，并經(jīng)過(guò)偏移消除、放大等處理，獲取有效的CO 濃度數(shù)據(jù)。

信號(hào)采集及處理電路設(shè)計(jì)框圖如圖3所示。

圖3：一氧化碳檢測(cè)即數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)

CO 電化學(xué)傳感器檢測(cè)氣室內(nèi)的尾氣中的CO 含量，電化學(xué)電極產(chǎn)生小信號(hào)電勢(shì)。由于負(fù)電極極化很慢，導(dǎo)致存在一定的偏移，即使在傳感器正極信號(hào)穩(wěn)定后，負(fù)電極信號(hào)仍然會(huì)發(fā)生偏移。通過(guò)增加偏置消除電路，確保每次檢測(cè)過(guò)程中傳感器的參考電極及負(fù)極低于100uV 的偏壓，降低電化學(xué)傳感器的穩(wěn)定時(shí)間，提升響應(yīng)時(shí)間及測(cè)試精度。

通過(guò)偏執(zhí)消除電路處理后的傳感器信號(hào)接入一個(gè)高精度運(yùn)算放大電路將小信號(hào)進(jìn)行放大，放大后信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC 進(jìn)行信號(hào)采集，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為可傳輸和存儲(chǔ)的數(shù)字量數(shù)據(jù)，數(shù)字量數(shù)據(jù)傳輸至處理模塊的CPU 內(nèi)部進(jìn)行預(yù)處理，并通過(guò)接口協(xié)議轉(zhuǎn)換，將采集并處理后的CO 數(shù)據(jù)輸出至裝置主控制器單元。

2.4 主控制器單元

主控制器單元是整個(gè)裝置的控制核心，主要包括三大模塊：

（1）尾氣溫度監(jiān)測(cè)及微機(jī)電氣泵控制模塊；

（2）一氧化碳數(shù)據(jù)處理模塊；

（3）CAN 接口協(xié)議處理模塊。

2.4.1 尾氣溫度檢監(jiān)測(cè)及微機(jī)電氣泵控制模塊

尾氣溫度監(jiān)測(cè)及微機(jī)電氣泵控制模塊的控制算法流程如圖4所示。

圖4：溫度監(jiān)測(cè)及微機(jī)電氣泵模塊控制算法流程圖

第一步：上電初始化后，通過(guò)溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)所抽取氣體的溫度,若溫度超過(guò)正常工作需要滿(mǎn)足的起始溫度閾值，主控制器控制微機(jī)電氣泵排氣，同時(shí)抽取空氣來(lái)達(dá)到冷卻散熱裝置的目的，并實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度直到冷卻裝置溫度低于起始工作溫度閾值；該溫度閾值是通過(guò)大量的實(shí)際測(cè)試得到的經(jīng)驗(yàn)值，該起始溫度閾值為不超過(guò)40℃。

第二步：當(dāng)冷卻裝置溫度滿(mǎn)足起始工作溫度后，控制單元控制微機(jī)電氣泵抽氣，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣體溫度，若氣體溫度超過(guò)報(bào)警閾值55℃，則立即控制微機(jī)電氣泵反轉(zhuǎn)，抽取空氣中的自然風(fēng)冷卻散熱裝置，并實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度，直到環(huán)形冷卻管溫度低于起始工作溫度閾值。

第三步：據(jù)前計(jì)算，所抽氣體流量達(dá)到200ml 可確保獲取尾氣樣本，通過(guò)脈沖寬度調(diào)制（PWM）降低微機(jī)電氣泵的抽氣流速，該抽氣流速根據(jù)實(shí)際測(cè)試中輔助以專(zhuān)業(yè)的風(fēng)速測(cè)量?jī)x器，經(jīng)過(guò)測(cè)試驗(yàn)證50ml/min 可確保氣室中的尾氣樣本處于穩(wěn)定的狀態(tài)，進(jìn)而確保CO 測(cè)試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定和精確。當(dāng)完成尾氣取樣后，CO 傳感器元件及對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊采集CO 濃度數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)傳輸至CO 數(shù)據(jù)處理模塊。

在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采集尾氣溫度，若溫度超過(guò)報(bào)警閾值，則主控制單元立即控制微機(jī)電氣泵反轉(zhuǎn)，抽取空氣中的自然風(fēng)冷卻散熱裝置，并實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度，直到冷卻裝置溫度低于起始工作溫度閾值；

第四步：當(dāng)完成當(dāng)次尾氣CO 數(shù)據(jù)采集后，立即控制微機(jī)電氣泵排氣，通過(guò)潔凈的空氣一方面清空氣室中的尾氣樣本，為下一次尾氣樣本獲取做準(zhǔn)備，另一方面通過(guò)潔凈空氣清潔管道中的殘留，防止在抽氣過(guò)程中污染尾氣樣本，造成CO 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的偏差。根據(jù)實(shí)際測(cè)試，排氣時(shí)間設(shè)為10秒。

第五步：當(dāng)完成氣室及管道清潔后，重新循環(huán)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)尾氣氣體樣本的獲取以及實(shí)時(shí)CO 濃度檢測(cè)。

2.4.2 一氧化碳數(shù)據(jù)處理模塊

CO 數(shù)據(jù)處理模塊的主要功能是將采集到的實(shí)時(shí)CO 數(shù)據(jù)做預(yù)處理，剔除在數(shù)據(jù)測(cè)量過(guò)程中的異常數(shù)據(jù)，確保實(shí)時(shí)上傳至平臺(tái)端數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性及一致性。

基于前端的結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)預(yù)處理電路上的措施，有效提升了在一次測(cè)量周期中的數(shù)據(jù)的基本穩(wěn)定及一致性。根據(jù)裝置的前端數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)以及采集數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布特征，CO 數(shù)據(jù)處理模塊針對(duì)前端采集到的CO 濃度數(shù)據(jù)，算法采用拉依達(dá)(Pau’ta Criteron)法則以及均方根正態(tài)分布算法剔除異常數(shù)據(jù)，CO 數(shù)據(jù)處理模塊的處理流程如下：

第一步：每個(gè)采樣周期連續(xù)采樣數(shù)據(jù)100 組；

第二步：計(jì)算采樣數(shù)據(jù)的平均值，計(jì)算公式為：

第三步：計(jì)算采樣數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算公式為：

在本算法中采用標(biāo)準(zhǔn)差作為σ，即σ=S。

第四步：剔除異常數(shù)據(jù)。

根據(jù)正態(tài)分布的3σ 法則，標(biāo)準(zhǔn)差是一組數(shù)據(jù)平均值分散程度的度量，一組數(shù)組的隨機(jī)誤差分布在(μ-3σ,μ+3σ)區(qū)間內(nèi)的概率為99.7%。故按照3σ 法則來(lái)篩選異常數(shù)據(jù)，若數(shù)據(jù)偏離(μ-3σ,μ+3σ)區(qū)間的數(shù)據(jù)被認(rèn)為是異常數(shù)據(jù)，對(duì)于異常數(shù)據(jù)采用剔除方法，即將數(shù)組內(nèi)的所有數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)差做運(yùn)算，若差值大于3σ 則認(rèn)為該數(shù)據(jù)異常，剔除該數(shù)據(jù)。計(jì)算公式為：

第五步：有效數(shù)據(jù)上傳。

按照算法剔除異常數(shù)據(jù)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)組包，傳輸至CAN 接口協(xié)議處理模塊。

2.4.3 CAN 接口協(xié)議處理模塊

CAN 接口協(xié)議處理模塊是數(shù)據(jù)協(xié)議組織及數(shù)據(jù)上傳模塊，其主要功能是將CO 處理模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行本地緩存，然后按照配置的CAN 報(bào)文協(xié)議，將數(shù)據(jù)通過(guò)CAN接口協(xié)議打包，通過(guò)CAN 總線(xiàn)傳輸至上一級(jí)數(shù)據(jù)終端。

控制器的內(nèi)部存儲(chǔ)單元?jiǎng)澐知?dú)立的配置文件空間，存儲(chǔ)CAN 報(bào)文配置文件。

配置文件可選為DBC 或者XML 文件，配置文件可配置信息：

CAN 報(bào)文協(xié)議：可實(shí)現(xiàn)對(duì)CAN 報(bào)文的協(xié)議通訊；

CAN 報(bào)文波特率：可設(shè)置不同波特率。

3 結(jié)果驗(yàn)證

3.1 一氧化碳精度驗(yàn)證

為了更準(zhǔn)確檢驗(yàn)測(cè)試精度，采用CO 標(biāo)準(zhǔn)氣樣進(jìn)測(cè)試驗(yàn)證，分別選擇了3 種濃度CO 標(biāo)樣氣體檢驗(yàn)，每種氣樣采集5 組數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1：CO 測(cè)試檢驗(yàn)表

3.2 氣體溫度驗(yàn)證

實(shí)際安裝于柴油機(jī)車(chē)排氣管，間隔1 分鐘統(tǒng)計(jì)機(jī)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中取樣尾氣溫度，統(tǒng)計(jì)報(bào)表如圖5所示。

圖5：尾氣取樣溫度

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，開(kāi)機(jī)約15 分鐘后，尾氣溫度將達(dá)到正常工作溫度，裝置的溫控算法有效的將取樣尾氣溫度控制在CO 電化學(xué)傳感器的工作溫度范圍內(nèi)，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

4 結(jié)論

設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的礦用本安型柴油機(jī)車(chē)尾氣CO 實(shí)時(shí)檢測(cè)及報(bào)警保護(hù)裝置，并通過(guò)實(shí)車(chē)試裝測(cè)試及相關(guān)驗(yàn)證，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

（1）符合本安防爆技術(shù)規(guī)范要求，滿(mǎn)足礦用柴油機(jī)車(chē)應(yīng)用場(chǎng)景。

（2）通過(guò)水冷及二級(jí)冷卻裝置設(shè)計(jì)，配合氣體流量控制及溫度監(jiān)測(cè)算法，解決了傳統(tǒng)電化學(xué)CO 傳感器無(wú)法應(yīng)用于高溫氣體檢測(cè)的痛點(diǎn)，解決了目前礦用柴油機(jī)車(chē)尾氣CO實(shí)時(shí)檢測(cè)的問(wèn)題。

（3）通過(guò)創(chuàng)新型的尾氣取樣結(jié)構(gòu)以及獨(dú)立氣室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，融合微機(jī)電氣泵流量控制算法，前端數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理算法，提升了柴油機(jī)車(chē)尾氣CO 檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性、精確性、一致性。

（4）實(shí)驗(yàn)室測(cè)試及實(shí)車(chē)安裝測(cè)試結(jié)果表明，所研制的本安型柴油機(jī)車(chē)尾氣CO 實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置具有良好的測(cè)試效果，為礦用井下柴油機(jī)車(chē)尾氣實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)提供了完整的解決方案，奠定了一定的理論和試驗(yàn)基礎(chǔ)，具有現(xiàn)實(shí)的推廣意義。