專利名稱：采用單個(gè)檢測器的遠(yuǎn)距離車輛排氣檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種用于遠(yuǎn)距離車輛排氣分析和遠(yuǎn)距離檢測裝置的濾波器/檢測器裝置。
用于遠(yuǎn)距離檢測車輛排放物的一種已知裝置如

圖1所示。從輻射源(7)發(fā)出的光束(1)穿過車輛(9)的排氣羽煙(8)，并由鏡子(2)反射到反射輪(3)。然后，光束(1)從反射輪(3)被反射到一組鏡子(4)中之一。該組鏡子(4)將光束(1)聚焦并反射，使之通過相應(yīng)的濾波器(5)并射至相應(yīng)的檢測器(6)上。在一件美國專利(專利號為5210702)中公開了一種這樣的遠(yuǎn)距離檢測裝置。
然而，這種遠(yuǎn)距離檢測裝置可能存在一些缺陷。生產(chǎn)這些裝置可能會需要生產(chǎn)大量的部件，并進(jìn)行裝配、定位、維護(hù)和校準(zhǔn)，其中包括專用的反射器、多個(gè)檢測器和多個(gè)濾光器。每一個(gè)部件都為最終測量結(jié)果引入誤差。例如，濾光器可能會有光泄漏，使得不需要之波長的光線到達(dá)檢測器。在這些裝置的使用期間，由于不同的檢測器可能會對遇到的各種情況做不同的反應(yīng)，可能會使得測量結(jié)果產(chǎn)生不定性。
另外，采用多個(gè)濾波器、檢測器、反射器等等可能會顯著地增大該裝置的復(fù)雜性和體積。并且，如果要檢測排放物的其它成分，為了提供針對于這些其它成分的適當(dāng)濾波器和檢測器，對濾波器和(或)檢測器的替換大大提高了部分成本，也加重了該裝置的裝配、定位和校準(zhǔn)的工作量。
在一件美國專利(專利號為4678914)中公開了另一種氣體分析裝置。該裝置采用紅外(IR)氣體分析器，其中，由一個(gè)輻射源發(fā)出的紅外輻射對準(zhǔn)紅外檢測器。該紅外輻射穿過位于采樣單元中的氣體，然后再穿過多個(gè)濾光器之一，這些濾光器安裝在一個(gè)連續(xù)旋轉(zhuǎn)的過濾器輪上。該裝置需要接近排氣輸出，以便適當(dāng)?shù)毓ぷ?，并采用一個(gè)采樣容器用于氣體分析。由于需要采集排氣樣品并將樣品隔離在氣體采樣容器中，采用氣體采樣容器的裝置不適用于車輛排放物的遠(yuǎn)距離檢測。而且，這種裝置只提供在樣品采集點(diǎn)的氣體之局部數(shù)據(jù)。
已知的裝置存在這些缺點(diǎn)以及其它的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一目的在于在遠(yuǎn)距離車輛排氣檢測裝置中提供更大的靈活性，不必采用多個(gè)檢測單元就可以檢測多個(gè)不同的成分。
本發(fā)明的又一目的在于在遠(yuǎn)距離車輛排氣檢測裝置中提供更高的精確度和可靠性，它通過減少用于這種裝置中的檢測器之?dāng)?shù)量，因而在周圍環(huán)境變化的情況下，可減少由于采用若干個(gè)不同的檢測器而導(dǎo)致的不可靠性。
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種裝置，它包括一個(gè)輻射源、一個(gè)檢測器和多個(gè)濾波器。從該輻射源發(fā)出的光束穿過車輛的排氣羽煙和所述多個(gè)濾波器中與該檢測器對準(zhǔn)的一個(gè)濾波器，到達(dá)該檢測器。當(dāng)要對排放物的不同成分進(jìn)行分析時(shí)，改變對準(zhǔn)該檢測器的濾波器，并重復(fù)檢測過程。
本發(fā)明的另一方面是提供一種用于遠(yuǎn)距離檢測車輛排氣的方法，該方法是通過使一輻射源發(fā)出的光束穿過車輛排氣羽煙和多個(gè)濾波器中與該檢測器對準(zhǔn)的一個(gè)濾波器而到達(dá)一個(gè)檢測器。該方法也可包括以下步驟移動濾波器以使不同的濾波器對準(zhǔn)檢測器，或移動檢測器以使得該檢測器能夠?qū)?zhǔn)不同的濾波器。
以下將對優(yōu)選的實(shí)施例作詳細(xì)說明，以清楚地說明本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)。
圖2a說明根據(jù)本發(fā)明的遠(yuǎn)距離檢測裝置(“RSD”)的一個(gè)實(shí)施例。從輻射源(10)發(fā)出的光束(11)穿過車輛(16)的排氣羽煙(12)。可選的是，可采用透鏡(13)使光束(11)聚焦在一個(gè)檢測器(14)上。在光束(11)照射在檢測器(14)上之前，它還穿過一組可移動的濾波器(15)。
在本發(fā)明中，可移動的濾波器(15)使得具有足夠?qū)捴l率響應(yīng)的一個(gè)檢測器(14)可覆蓋全部所關(guān)心的檢測頻帶，該檢測器能測量車輛排氣羽煙的不同成分?？蛇x的是，可以采用兩個(gè)或多個(gè)檢測器(14)，以覆蓋全部所關(guān)心的檢測頻帶。每一個(gè)濾波器(15)只允許某一個(gè)檢測頻帶的輻射到達(dá)該檢測器(14)。濾波器(15)可以是帶通濾波器(pass through filters)，它們只允許傳輸某些波長通過濾波器(15)。每一個(gè)不同的濾波器(15)被用于隔離輻射的不同檢測頻帶，以檢測車輛排放物的不同成分。每一個(gè)檢測頻帶被精心選擇，以一個(gè)輻射之波長為中心，該波長是該車輛排放物的特定成分的吸收模式(absorption pattern)所特有的。在這一方式中，該車輛排放物的每一種成分特有的輻射可以被隔離，并在不同時(shí)間照射在相同的檢測器(14)上。
這些濾波器(15)可被移動，使得一個(gè)濾波器(15)在某一時(shí)刻只與一個(gè)檢測器(14)對準(zhǔn)。這樣對準(zhǔn)的結(jié)果是，將由該檢測器(14)所接收的所有輻射必定會首先穿過所對準(zhǔn)的濾波器(15)?？刹捎靡粋€(gè)RSD檢測車輛排放物的多種成分，而不需要多于一個(gè)的檢測器(14)，因?yàn)楸景l(fā)明采用一組可移動的濾波器(15)，允許多個(gè)不同的檢測頻帶信號射向一個(gè)檢測器(14)。
在圖2b中所示的另一實(shí)施例中，采用一組可移動的反射濾波器(17)。由一輻射源(10b)發(fā)出的光束(11b)穿過車輛(16b)的排氣羽煙(12b)。可選的是，可采用透鏡(13b)，使光束(11b)經(jīng)一組可移動反射濾波器(17)中的一個(gè)或多個(gè)濾波器的反射而聚焦在檢測器(14b)上。反射濾波器(17)可以只反射特定檢測頻帶之波長的輻射，以檢測車輛排氣羽煙(12b)的不同成分。
在圖3中所示的實(shí)施例中，該組可移動的濾波器(23)可包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)的濾波器輪，在該輪上安裝有濾波器。如圖3所示，所安裝的濾波器輪(21)用于繞其軸(22)旋轉(zhuǎn)。在該濾波器輪(21)上安裝有多個(gè)不同的濾波器(23)。因此，在這一實(shí)施例中，濾波器輪(21)可在其軸上旋轉(zhuǎn)，以使不同的濾波器(23)在不同時(shí)刻對準(zhǔn)一個(gè)檢測器。如上所述，每一個(gè)濾波器(23)只允許一個(gè)特定檢測頻帶的輻射通過透射或反射而到達(dá)該檢測器。每一個(gè)檢測頻帶以一個(gè)輻射之波長為中心，該波長是該車輛排放物的特定成分的吸收模式所特有的。在該輪(21)上的每一個(gè)濾波器(23)傳送的輻射之檢測頻帶對應(yīng)于待檢測的特定車輛排氣成分。因此，該輪(21)和濾波器(23)的旋轉(zhuǎn)使得采用一個(gè)檢測器就可以連續(xù)地檢測多個(gè)車輛排氣成分。
濾波器輪(21)可配置有多個(gè)凹口(24)，這些凹口可周期性地啟動一個(gè)光學(xué)開關(guān)(未示出)，因此，處理器(19)可將檢測器的一個(gè)特定讀數(shù)與濾波器(23)中之特定的一個(gè)相關(guān)聯(lián)，所以，該讀數(shù)可與被測量的車輛廢氣的成分相關(guān)聯(lián)。也可采用任何其它適當(dāng)?shù)氖侄危瑢⑴c特定檢測器讀數(shù)相關(guān)聯(lián)的濾波器(23)通知處理器(19)。例如，可以逐步旋轉(zhuǎn)濾波器輪(21)，每旋轉(zhuǎn)一步，可發(fā)送一個(gè)信號給該處理器。
優(yōu)選的是，這些濾波器(23)中的一個(gè)對應(yīng)于一個(gè)基準(zhǔn)通道，具有以3.9微米之波長為中心的傳輸帶寬。在需要時(shí)，這個(gè)基準(zhǔn)通道可被用于確定背景噪音和(或)排氣的渾濁度。
在圖4所示的本發(fā)明之另一實(shí)施例中，可移動的濾波器(41)和檢測器(42)被設(shè)置在一個(gè)封閉外殼(43)中。通過將可移動的濾波器(41)和檢測器(42)設(shè)置在封閉外殼(43)中，可以阻止不需要的輻射照射在檢測器(42)上或進(jìn)入濾波器(41)。例如，該封閉外殼(43)可設(shè)置一個(gè)開口(44)，使得從光源(47)發(fā)出的光束(45)能夠穿過車輛(49)的車輛排氣羽煙(48)而進(jìn)入該開口。如在其它實(shí)施例中所述，可以采用一個(gè)聚焦鏡(46)將光束(45)聚焦在檢測器(42)上?？梢苿訛V波器(41)和檢測器(42)可采用的一種排列方式，是使得在檢測器(42)可接收到通過濾波器(41)中之一個(gè)濾波器的光束(45)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可在該檢測器之前的光徑中設(shè)置一個(gè)通用濾波器(50)，以阻止不需要的輻射達(dá)到該檢測器。例如，可以采用通用濾波器(50)排除在一個(gè)寬檢測頻帶之外的輻射，其中包括在一系列較窄檢測頻帶中之波長的輻射，這些頻帶是所關(guān)心的每一個(gè)成分所特有的。也可以選用通用濾波器(50)，以濾除特定的輻射成分，例如所有的可見光、所有的紫外線光等等。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，從輻射源發(fā)出的光束中所包括的輻射具有3至6微米的寬檢測頻帶中之波長，所設(shè)置的通用濾波器(50)可阻止所有其它光到達(dá)檢測器(42)和(或)濾波器(41)。因此，通用濾波器(50)可被設(shè)置在封閉外殼(43)的單個(gè)開口(44)上。于是，可移動濾波器(41)的排列使得射在檢測器(42)上的光束(45)在到達(dá)該檢測器(42)之前先穿過所要求的濾波器(41)中的一個(gè)。
還可以設(shè)想到本發(fā)明的其它實(shí)施例。在另一個(gè)實(shí)施例(未示出)中，可移動的濾波器(41)通過移動而對準(zhǔn)檢測器(42)。在又一個(gè)實(shí)施例中，這些濾波器是固定的，檢測器(42)可被移動，使之與適當(dāng)?shù)臑V波器對準(zhǔn)。如圖5所示，從輻射源(51)發(fā)出的光束(52)穿過車輛(53a)的車輛排氣羽煙(53)。光束(51)被鏡子(54)反射到反射輪(55)。反射輪(55)引導(dǎo)光束(51)穿過相應(yīng)的聚焦透鏡(56)，使光束(51)聚焦并穿過濾波器(57)，射在檢測器(58)上。檢測器(58)可在槽(59)中移動，使之可與濾波器(57)中適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)濾波器對準(zhǔn)。本發(fā)明的這一實(shí)施例也可能有其它的變化。
在本發(fā)明中，也可以設(shè)想一種遠(yuǎn)距離檢測車輛排氣的方法。利用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，通過從一輻射源發(fā)出輻射并使該輻射穿過車輛排氣羽煙，可以檢測車輛排放物。接著，該方法通過使輻射穿過多個(gè)濾波器中的一個(gè)，由一個(gè)檢測器接收該輻射，并由該檢測器的響應(yīng)確定該車輛排放物的一個(gè)或多個(gè)成分的濃度。
如上所述，這些濾波器可被設(shè)置在一個(gè)固定的輪子上，該輪可繞其中心軸旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該輪以恒速旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該輪只是當(dāng)車輛排氣羽煙出現(xiàn)在該光束中時(shí)才旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明不需要多組濾波器及相應(yīng)的檢測器，并減少了所需部件的數(shù)量，從而改進(jìn)了現(xiàn)有的設(shè)備。采用可移動的濾波器或一個(gè)可移動的檢測器，就可以不需要圖1所示的常規(guī)設(shè)備中采用的多個(gè)檢測器(6)、多個(gè)鏡子(4)和一個(gè)反射輪(3)。另外，不必調(diào)整反射輪(3)、多個(gè)鏡子(4)、多個(gè)濾波器(5)和多個(gè)檢測器(6)，也可以測定多個(gè)車輛排氣成分。如圖2所示，可以引導(dǎo)光束(11)穿過可移動濾波器(15)中的一個(gè)濾波器，該濾波器當(dāng)前對準(zhǔn)檢測器(14)。這樣，在制造和維修該RSD時(shí)省時(shí)省力，并節(jié)省費(fèi)用。另外，可以容易地更換濾波器輪(15)，因此，通過設(shè)置一系列新濾波器，使得車輛排放物中一系列不同成分可以被檢測，這些新濾波器允許在適當(dāng)?shù)?、相對于不同成分的檢測頻帶內(nèi)的輻射通過。
本發(fā)明的RSD允許在開闊區(qū)域檢測車輛排放物。不需要箱子或容器用于收集排氣羽煙以測定其中各種不同成分的含量。另外，這種結(jié)構(gòu)使得本發(fā)明的單個(gè)RSD可以在短時(shí)間間隔內(nèi)連續(xù)檢測多個(gè)車輛的車輛排放物，從而使得在路旁遠(yuǎn)距離檢測車輛排放物是切實(shí)可行的。
另外，本發(fā)明的RSD單元可以是可移動的RSD，它能夠被移動到多個(gè)位置。在一個(gè)實(shí)施例中，RSD被設(shè)置在道路的出口坡道上，用于遠(yuǎn)距離測定車輛排放物的成分。一段時(shí)間以后，RSD可被移動到一個(gè)不同的位置，用于在新位置上檢測車輛排放物的相同或不同的成分。
圖6的示意圖表示RSD的部件，其中可以適用本發(fā)明。本發(fā)明的實(shí)施例可包括如以下所述的各種部件中的全部或其中的若干個(gè)。輻射源優(yōu)選的是，一個(gè)RSD單元包括一個(gè)電磁輻射源10，它被用于車輛廢氣排放的吸收頻譜(spectroscopy)測量。優(yōu)選的是，輻射源10可包括一個(gè)產(chǎn)生光束11的紅外線(IR)輻射源。該RSD的一些實(shí)施例可包括其它類型的輻射源，例如紫外線(UV)輻射源、可見光源或組合輻射源。輻射檢測器RSD單元還可包括一個(gè)電磁輻射的檢測器12。優(yōu)選的是，選擇檢測器12以允許檢測由該輻射源發(fā)出的電磁輻射。例如，檢測器12可包括一個(gè)光檢測器(例如光敏二極管)、一個(gè)光電倍增管(PMT)、一個(gè)光譜儀或其它適當(dāng)敏感的檢測器。對于采用外界輻射源的實(shí)施例，可以采用適當(dāng)?shù)母泄鈾z測器。例如，可以采用汞鎘碲化物(HgCdTe)光檢測器，以檢測外界的紅外線輻射。也可能采用其它的檢測器。反射器根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該RSD單元可包括一個(gè)反射器14，其安裝方式使得輻射源10發(fā)出的輻射能夠被反射到檢測器12，用于分析。該反射器14可包括一個(gè)反射鏡、棱鏡、繞射光柵、光束分離器或其它適用于反射輻射源10之輻射的裝置。該反射器14可構(gòu)成檢測單元的一部分，在其中，反射器14可實(shí)現(xiàn)的功能是在一個(gè)或多個(gè)檢測器中分離輻射光束，將輻射光束聚焦在一個(gè)或多個(gè)檢測器上，或是使該輻射光束改變方向到適當(dāng)?shù)臋z測器，以用于特定類型的檢測。另外，可以采用多個(gè)檢測器14，以任意的組合實(shí)現(xiàn)這些功能中的一個(gè)或多個(gè)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，反射器14可包括橫向傳送鏡(transfermirror)，用于將輻射源10的輻射沿著從源10與反射器14之間的路徑橫向(或垂直)移位的路徑反射回去。在該實(shí)施例中，該反射器一般不構(gòu)成檢測單元的一部分，而是設(shè)置在遠(yuǎn)離檢測單元的位置。傳送鏡的主要用途是使輻射的方向轉(zhuǎn)至該檢測器單元。在該RSD單元中可采用各種不同的傳送鏡，這主要取決于該RSD單元所采用的輻射源10、檢測器12和反射器14的特定空間關(guān)系。以下描述了幾種結(jié)構(gòu)，其中有些結(jié)構(gòu)需要不同類型的傳送鏡使輻射光束改變方向至該檢測單元。成像單元RSD單元還可包括成像單元16，它可用于拍攝或記錄通過該檢測系統(tǒng)的車輛的圖像。所設(shè)置的成像單元16可記錄在該檢測系統(tǒng)中之特定位置的車輛之圖像。例如，成像單元16可包括攝像機(jī)，如電視攝像機(jī)、視頻攝像機(jī)或數(shù)碼攝像機(jī)。也可采用其它的成像設(shè)備。
優(yōu)選的是，成像單元16可記錄車輛識別標(biāo)牌(即牌照)的圖像。采用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理器，可以處理標(biāo)牌信息，以識別相關(guān)車輛的附加信息。例如，可以訪問機(jī)動車管理部門的數(shù)據(jù)庫，以檢索出車主信息、車輛構(gòu)造、型號類型、型號年代和其它信息。在有些實(shí)施例中，可以把這種附加信息納入排放物檢測數(shù)據(jù)分析中。例如，可采用車輛的構(gòu)造和型號年代，以將信息(例如該車輛是否包括汽化器或燃油噴射器等)輸入到某些數(shù)據(jù)處理程序中。速度和加速度該RSD單元還可包括一個(gè)速度和加速度檢測單元18。優(yōu)選的是，采用速度檢測單元18可測量車輛通過該檢測系統(tǒng)的速度和加速度。例如，該速度檢測單元可包括一個(gè)與定時(shí)電路相關(guān)聯(lián)的激光束之排列。所設(shè)置的激光束之排列可在該檢測系統(tǒng)中的不同點(diǎn)橫穿車輛的通路。當(dāng)車輛通過該檢測系統(tǒng)時(shí)，它將導(dǎo)致激光束的中斷。可利用激光束發(fā)生中斷的時(shí)間計(jì)算出車輛的速度和加速度。也可采用其它方法檢測車輛的速度和加速度。例如，在道路中可設(shè)置雷達(dá)系統(tǒng)或傳感器(或壓電元件)，以監(jiān)視車輛通過該系統(tǒng)。優(yōu)選的是，可將速度和加速度數(shù)據(jù)輸入至數(shù)據(jù)處理單元19，以精確表示車輛運(yùn)行狀況的特性(例如加速或減速)。速度和加速度也可能有其它的應(yīng)用。熱量檢測單元在本發(fā)明的有些實(shí)施例中可包括一個(gè)熱量檢測單元20。優(yōu)選的是，該熱量檢測單元20可包括一個(gè)非接觸式溫度計(jì)裝置。例如，可以采用紅外線溫度計(jì)對遠(yuǎn)距離目標(biāo)的溫度進(jìn)行光學(xué)檢測。也可以采用其它的溫度檢測裝置。
優(yōu)選的是，采用該熱量檢測單元檢測通過該RSD系統(tǒng)的車輛之部分的溫度。有些實(shí)施例可對所關(guān)心區(qū)域采用直接檢測方式。例如，可以讓紅外線溫度計(jì)指向所通過車輛的下面，以檢測車輛部件(例如發(fā)動機(jī)、催化轉(zhuǎn)換器、消音器等)的溫度。也可以采用間接檢測方式。例如，可以讓紅外線溫度計(jì)指向道路，以測量由車輛下面所反射的熱量。
優(yōu)選的是，可以將由熱量檢測單元20所記錄的熱量信息加入到對于車輛排氣數(shù)據(jù)的處理中。例如，車輛發(fā)動機(jī)的溫度之讀數(shù)可以表示該發(fā)動機(jī)是最近剛剛啟動的(即，該發(fā)動機(jī)是“冷”的或尚未達(dá)到正常工作溫度)。這樣的冷發(fā)動機(jī)讀數(shù)可以啟動可選的對排氣數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理。
也可以采用來自熱量檢測單元20的數(shù)據(jù)，用于其它的數(shù)據(jù)處理程序。例如，優(yōu)選的是用于識別車輛的催化轉(zhuǎn)換器是否在工作。表示催化轉(zhuǎn)換器是“冷”之溫度讀數(shù)可指示該轉(zhuǎn)換器未發(fā)揮作用。然而，冷的催化轉(zhuǎn)換器也可表示該車輛被發(fā)動的時(shí)間較短，因此，尚未達(dá)到工作溫度。本發(fā)明的實(shí)施例通過檢測該車輛的其它部分的溫度，以減少這樣的讀數(shù)可能讓人誤解的概率。例如，一個(gè)溫度讀數(shù)表明催化轉(zhuǎn)換器是冷的，但是制動盤(或發(fā)動機(jī))是“熱的”，這就更確切地表明，該車輛已經(jīng)達(dá)到工作溫度，而催化轉(zhuǎn)換器確實(shí)尚未工作。所采集的熱量數(shù)據(jù)也可能還有其它的用途。
熱量檢測單元20可包括各種檢測裝置之配置。例如，可以配置兩個(gè)熱量檢測器，以觀測行駛在行車道中的車輛。優(yōu)選的是，這些熱量檢測器的設(shè)置點(diǎn)提供對車輛的不同觀測角度。這些熱量檢測器可被設(shè)置在速度及加速度檢測單元附近(即，在檢測器之間留出一點(diǎn)距離)。由于這些檢測器在空間上的分離及采用不同的觀測角度，增大了檢測到車輛上所關(guān)心區(qū)域(例如發(fā)動機(jī)、催化轉(zhuǎn)換器等)之溫度的可能性，也提供測量的時(shí)間順序(即，車輛通過一個(gè)檢測器，接著，在以后的時(shí)間通過另一個(gè)檢測器)。在有些實(shí)施例中，可以加入附加的熱量檢測器?？蓪⒏郊拥臒崃繖z測器設(shè)置在適當(dāng)?shù)奈恢?，以檢測車輛前部(例如水箱或發(fā)動機(jī))的溫度。例如，可以將附加的熱量檢測器設(shè)置在車道的任一側(cè)并具有足夠的高度，以檢測車輛之前部，或?qū)⑵渎裰迷谲嚨乐校杂涗涇囕v之正面的情況。
有些實(shí)施例可包括熱量檢測器陣列，使得檢測到所需溫度讀數(shù)的可能性更大。例如，在一個(gè)實(shí)施例中包括一個(gè)紅外線溫度計(jì)，將檢測光束之陣列對準(zhǔn)車輛。該陣列可橫穿垂直的和水平的區(qū)域。采用這種檢測光束之陣列，使得熱量檢測單元20有能力檢測尺寸和形狀各不相同的車輛的溫度。另外，可以利用陣列中的有些光束檢測車道的反射熱量。采用檢測器光束之陣列也可使得溫度測量的精度更高。在該陣列中的每一個(gè)檢測光束的焦點(diǎn)可以被縮小，以檢測所關(guān)心的更小區(qū)域之溫度。采用這種方式，可以獲得每個(gè)點(diǎn)的更精確之溫度。例如，一個(gè)具有直徑為4英寸之焦點(diǎn)的檢測器光束將獲得在該焦點(diǎn)內(nèi)整個(gè)4英寸范圍的平均溫度。如果所關(guān)心區(qū)域碰巧是車輛上一根1英寸的排氣管，該檢測器將算出所關(guān)心區(qū)域(即，包括該焦點(diǎn)區(qū)域的四分之一的排氣管)與該所關(guān)心區(qū)域之外物體(即該焦點(diǎn)區(qū)域的其它四分之三)的平均溫度值，導(dǎo)致溫度讀數(shù)的精度較低。相比之下，更小焦點(diǎn)檢測器光束(例如每個(gè)焦點(diǎn)的直徑為1英寸)將更有可能檢測出所關(guān)心區(qū)域(例如1英寸的排氣管)的精確溫度。
在遠(yuǎn)距離工作單元中，可以有效地采用這些及其它熱量檢測技術(shù)，但這些技術(shù)并不限于這種應(yīng)用，它們也可被用于其它的RSD系統(tǒng)。處理單元優(yōu)選的是，RSD單元除了別的配置外，還包括一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元19，用于對所檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。該處理可以采用一個(gè)適當(dāng)?shù)奶幚硌b置來實(shí)現(xiàn)，例如采用計(jì)算機(jī)或其它微處理器。該處理單元19可包括軟件以對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行所需的分析。例如，可以采用軟件計(jì)算出各種排放廢氣成分(例如碳?xì)浠衔铩⒍趸?、氮氧化合物、一氧化碳?的濃度、廢氣成分的衰變率(例如時(shí)間的耗費(fèi))、排氣羽煙的渾濁度、車輛的溫度、速度及加速度和其它的計(jì)算值。在一個(gè)實(shí)施例中，可以采用軟件計(jì)算出所檢測的二氧化碳與其它廢氣成分之間的比率。該軟件可以比較臨界濃度值或排放分布圖(profiles)，用于將車輛的特性鑒定為高排放或低排放車輛，并保證符合預(yù)定的排氣標(biāo)準(zhǔn)。
該處理單元也可包括軟件程序以完成其它的數(shù)據(jù)分析功能。例如，可以檢查車輛排氣數(shù)據(jù)以得出運(yùn)行時(shí)的能耗。運(yùn)行時(shí)的能耗一般包括由于車輛上的燃料系統(tǒng)泄漏導(dǎo)致的排放讀數(shù)(例如泄漏的加燃油口蓋、燃油管等)、漏出排放(即由于附近其它車輛導(dǎo)致的排放)或其它系統(tǒng)損耗。
該數(shù)據(jù)處理可包括軟件程序以實(shí)現(xiàn)各種車主通知處理。例如，對于一輛已被登記為“低排放”(即，根據(jù)某些預(yù)定的排放水平)的車輛，根據(jù)第二次“低排放”之記錄，該車的車主可接收到該事實(shí)的通知。在接到這種低排放通知時(shí)，可以通過與當(dāng)?shù)毓芾頇C(jī)構(gòu)的配合，同意車主延期舉行或是通過當(dāng)?shù)氐呐艢忤b定程序。同樣，沒有滿足預(yù)定排放水平的車輛之車主可收到通知，要求車主改善這種不一致的現(xiàn)象。其它的數(shù)據(jù)處理功能也是可能的。
根據(jù)對本說明書的研究并實(shí)施這里所公開的發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解本發(fā)明的其它實(shí)施例和應(yīng)用。本說明書和示例應(yīng)該只是被看作是示范性的。本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求來確定。
權(quán)利要求
1.一種氣體分析裝置，用于在遠(yuǎn)距離確定車輛排氣羽煙的至少一個(gè)特性，包括一個(gè)輻射源；多個(gè)可移動并按順序設(shè)置的濾波器，用于接收從所述輻射源發(fā)出并穿過車輛排氣羽煙的輻射，所述濾波器中的每一個(gè)濾波器能夠?yàn)V出除一個(gè)預(yù)定波長頻帶之外的輻射；及一個(gè)檢測器，該檢測器所設(shè)置的位置使得從所述輻射源發(fā)出的輻射可以經(jīng)過至少兩個(gè)濾波器而被連續(xù)地射向所述檢測器，從而產(chǎn)生多個(gè)檢測器響應(yīng)，這些響應(yīng)與經(jīng)過所述至少兩個(gè)濾波器而射向該檢測器的輻射之強(qiáng)度成正比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中，所述的多個(gè)濾波器被設(shè)置在一個(gè)可移動的濾波器輪上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中，該濾波器輪和該檢測器被放置在一個(gè)被封閉的外殼中，以基本上阻止輻射到達(dá)該檢測器，除了經(jīng)過所述濾波器中的一個(gè)濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，還包括一個(gè)通用濾波器，它從通過所述通用濾波器的輻射光束中基本上除去所有的可見光，所述的通用濾波器的設(shè)置位置，使得從所述輻射源發(fā)出的光束在通過車輛排氣羽煙之后及到達(dá)所述檢測器之前，必須通過所述的通用濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中，所述的多個(gè)濾波器包括至少一個(gè)反射濾波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中，所述的多個(gè)濾波器包括至少一個(gè)帶通濾波器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中，所述的輻射源發(fā)射紅外線輻射之射線束橫穿行駛的車輛的道路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，還包括一個(gè)處理器，用于處理至少一個(gè)檢測器響應(yīng)，以提供關(guān)于行駛車輛的排氣羽煙之成分的信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，還包括一個(gè)指示器，用于通知該處理器哪一個(gè)濾波器在光學(xué)上對準(zhǔn)該檢測器并相對于一個(gè)特定的檢測器響應(yīng)。
10.一種用于在遠(yuǎn)距離確定車輛排氣羽煙的至少一個(gè)特性的方法，包括以下步驟a)提供一個(gè)輻射源和多個(gè)濾波器，每一個(gè)濾波器能夠?yàn)V除輻射，除了在一個(gè)預(yù)定波長頻帶中的輻射以外；b)使該輻射源發(fā)出的輻射通過行駛的車輛的排氣羽煙而射向一個(gè)第一濾波器，然后射向一個(gè)檢測器；c)產(chǎn)生一個(gè)第一檢測器響應(yīng)，該響應(yīng)表示由該檢測器所接收的輻射之強(qiáng)度；d)設(shè)置另一個(gè)濾波器，使得從該輻射源發(fā)出的輻射對準(zhǔn)并穿過該行駛的車輛的排氣羽煙，而射向該另一個(gè)濾波器，然后射向該檢測器；e)產(chǎn)生另一個(gè)檢測器響應(yīng)，它表示由該檢測器所接收并經(jīng)過在步驟d)所設(shè)置之濾波器的光的強(qiáng)度；f)可選地重復(fù)步驟d)-e)的程序，相對于該程序的每一次重復(fù)，獲得一個(gè)附加的檢測器響應(yīng)；及g)根據(jù)所述的檢測器響應(yīng)，確定該車輛排氣羽煙的至少一個(gè)特性。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，該多個(gè)濾波器被設(shè)置在一個(gè)濾波器輪上，移動該多個(gè)濾波器的步驟包括旋轉(zhuǎn)該濾波器輪。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，還包括以下步驟在使所述輻射射向該多個(gè)濾波器之前，使該輻射從排氣羽煙穿過一個(gè)通用濾波器，以基本上除去所有那些具有的波長在一個(gè)預(yù)定寬檢測頻帶之外的光線。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，該多個(gè)濾波器和該檢測器被設(shè)置一個(gè)基本上被封閉的外殼內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，該輻射源把輻射朝向該排氣羽煙。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中，該輻射源使紅外線輻射的射線束橫穿過行駛之車輛的道路。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中的濾波器包括至少一個(gè)帶通濾波器。
17.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中的濾波器包括至少一個(gè)反射濾波器。
18.一種用于在遠(yuǎn)距離確定車輛排氣羽煙的至少一個(gè)特性的方法，包括以下步驟a)提供一個(gè)輻射源和多個(gè)濾波器，每一個(gè)濾波器能夠?yàn)V除輻射，除了在一個(gè)預(yù)定波長頻帶中的輻射以外；b)使該輻射源發(fā)出的輻射通過行駛的車輛的排氣羽煙而射向一個(gè)第一濾波器，然后射向一個(gè)檢測器；c)產(chǎn)生一個(gè)第一檢測器響應(yīng)，該響應(yīng)表示由該檢測器所接收的輻射之強(qiáng)度；d)設(shè)置該檢測器，使得從該輻射源發(fā)出的輻射可對準(zhǔn)并穿過該排氣羽煙，而射向另一個(gè)濾波器，然后射向該檢測器；e)使該輻射源發(fā)出的輻射朝向在步驟d)中所設(shè)置的濾波器，然后射向該檢測器；f)產(chǎn)生一個(gè)第二檢測器響應(yīng)，它表示由該檢測器所接收并經(jīng)過該另一個(gè)濾波器的光的強(qiáng)度；g)可選地重復(fù)步驟d)-f)的程序，相對于該程序的每一次重復(fù)，獲得一個(gè)附加的檢測器響應(yīng)；及h)根據(jù)所述的檢測器響應(yīng)，確定該車輛排氣羽煙的至少一個(gè)特性。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中的濾波器包括至少一個(gè)帶通濾波器。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中的濾波器包括至少一個(gè)反射濾波器。
全文摘要
一種遠(yuǎn)距離檢測裝置,用于確定車輛排氣羽煙(12)的至少一個(gè)特性,包括一個(gè)輻射源(10)、一個(gè)檢測器(14)和多個(gè)濾波器(15)。濾波器(15)或是檢測器(14)中的任一方可相對另一方移動,使得不同的濾波器(15)可被用于濾除射向檢測器(14)的輻射,其中的每一個(gè)濾波器能夠?yàn)V出除一個(gè)預(yù)定波長頻帶的輻射之外的輻射。一種用于在遠(yuǎn)距離確定車輛排氣羽煙(12)的至少一個(gè)特性的方法,采用一個(gè)檢測器(14)和多個(gè)濾波器(15),其中,檢測器(14)或是濾波器(15)可以相互相對地放置。
文檔編號G01N21/25GK1343305SQ00804891
公開日2002年4月3日 申請日期2000年1月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月12日
發(fā)明者詹姆斯·A·約翰遜, 約翰·D·迪多梅尼科, 唐納德·H·斯特德曼, 加里·A·畢曉普 申請人:環(huán)境測試系統(tǒng)公司