【摘 要】
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21世纪以来,我国的汽车总数量不断增加,汽车尾气中的颗粒物（PM,Particulate Matter）已经成为了我国主要的空气污染物之一。颗粒物传感器的出现能够快速,准确的检测尾气中的PM浓度,是汽车尾气净化系统中必不可少的一环。但国外所生产的颗粒物传感器及其检测系统长期处于垄断地位,基于此,本文制定并研发了一套能够实时检测尾气中颗粒物是否排放超标的系统,为国内的颗粒物传感器尾气检测系统的研发提
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21世纪以来,我国的汽车总数量不断增加,汽车尾气中的颗粒物（PM,Particulate Matter）已经成为了我国主要的空气污染物之一。颗粒物传感器的出现能够快速,准确的检测尾气中的PM浓度,是汽车尾气净化系统中必不可少的一环。但国外所生产的颗粒物传感器及其检测系统长期处于垄断地位,基于此,本文制定并研发了一套能够实时检测尾气中颗粒物是否排放超标的系统,为国内的颗粒物传感器尾气检测系统的研发提供参考方案。首先本文从PM传感器的工作原理出发,详细介绍了颗粒物在传感器内部的沉积原理,且通过对传感器内部电极加压的方式能够增强热泳现象,分析其内部结构以及电极电流的产生原理,提出了颗粒物传感器的控制需求及需要达到的控制效果。在此基础上结合数模电、信号处理等知识设计出各部分硬件电路,主要包括DC-DC升降压电路、信号放大电路以及加热电路等。其次,在硬件设计可行性的基础上,进行检测系统软件的设计,对传感器的燃烧再生提出了温度分阶段控制的方案,并在第二阶段采用先分线段后PID闭环加热的方式。之后在尾气实验室进行了颗粒物传感器控制系统的动静态性能分析,验证出颗粒物浓度与电极电流的关系,设计并分析临界浓度标定试验,并且设计出相应的上位机对PM传感器检测系统进行远程监控。最后,结合小波分析和马氏距离理论对传感器控制器的加热电路进行故障诊断实验,并通过上位机实时传输完成系统的软件自诊断。本文所设计的基于颗粒物传感器的尾气检测系统在尾气实验室测试平台下,硬件电路稳定运行,能够对传感器进行快速有效的再生操作,并且在测量阶段标定出颗粒物浓度超标所需时间为53秒,通过故障诊断实验能够实现对加热电路中单个元器件损坏的定位。
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