基于粒径谱物理模型的颗粒物传感器校准研究

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作者 王存飞 董映仪 +1 位作者 任碧琳 郑丽娜 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第2期122-129,共8页

为准确监测环境空间内颗粒物浓度,实现粉尘质量浓度的有效控制,提出1种基于粒径谱信息的物理模型校准方法,分别在室外环境和作业场所中开展颗粒物质量浓度监测活动,并将其与当前常用的经验校准方法相比较。研究结果表明:粒径谱物理模型... 为准确监测环境空间内颗粒物浓度,实现粉尘质量浓度的有效控制,提出1种基于粒径谱信息的物理模型校准方法,分别在室外环境和作业场所中开展颗粒物质量浓度监测活动,并将其与当前常用的经验校准方法相比较。研究结果表明:粒径谱物理模型校准对PM2.5以及PM10质量浓度的校准效果明显优于经验校准模型,尤其是R2以及拟合直线斜率指标,表明粒径谱物理模型在数据拟合和变异解释上更为精准,该方法可以有效提高传感器的监测精度和适用性。研究结果可为为环境监测和健康评估提供可靠数据支持。 展开更多

关键词 低成本颗粒物传感器 作业场所粉尘 物理模型 校准分析

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柴油机颗粒物传感器气固两相流数值模拟 被引量：4

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作者 汤东 吴宇哲 +3 位作者 李楠 陈烈 刘智鑫 徐亚超 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期147-151,156,共6页

以柴油机车载诊断系统(on-board diagnostic,OBD)新型漏电流式颗粒物传感器为研究对象,以Fluent软件为工具,对气相采用k-ε模型,对固相采用离散相模型(discrete phase model,DPM),同时应用了相间耦合的SIMPLE模型,分析了漏电流式新型颗... 以柴油机车载诊断系统(on-board diagnostic,OBD)新型漏电流式颗粒物传感器为研究对象,以Fluent软件为工具,对气相采用k-ε模型,对固相采用离散相模型(discrete phase model,DPM),同时应用了相间耦合的SIMPLE模型,分析了漏电流式新型颗粒物传感器内部流场及不同颗粒物的分布状况。模拟结果表明:传感器内部流场的流动性较好,迷宫式设计成功阻止了颗粒物进入尾部流动空间,但是颗粒物会在传感器的迷宫式设计处沉积,为了尽快地烧掉沉积的颗粒物进行下次测量,应在此处加装加热器。 展开更多

关键词 内燃机 柴油机 漏电流式颗粒物传感器 气固两相流 离散相模型 迷宫式设计

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柴油机车载诊断系统新型颗粒物传感器的研究 被引量：7

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作者 李楠 汤东 陈烈 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2013年第6期1-3,26,共4页

随着柴油机颗粒物排放法规的不断严格,颗粒物捕集器被广泛使用以去除尾气中的颗粒物。为了精确地监测尾气中的颗粒物排放,就需要采用新型的颗粒物传感器。该传感器需要有足够的耐热性和承受力,并且能够忍受恶劣的排气环境。文中介绍了... 随着柴油机颗粒物排放法规的不断严格,颗粒物捕集器被广泛使用以去除尾气中的颗粒物。为了精确地监测尾气中的颗粒物排放,就需要采用新型的颗粒物传感器。该传感器需要有足够的耐热性和承受力,并且能够忍受恶劣的排气环境。文中介绍了几种国内外新型颗粒物传感器的工作原理及其研究方法,其中通过流场模拟对电阻传感器进行了研究,分析了电容传感器电场强制收集方法的碳烟收集效率,对电化学传感器电极加入离聚物后的变化进行了对比分析,并引入了有应用前景的颗粒物传感器。 展开更多

关键词 颗粒物(PM) 碳烟 车载诊断系统(OBD) 颗粒物传感器

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新型车载诊断系统颗粒物传感器智能接口设计 被引量：2

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作者 徐亚超 汤东 +2 位作者 郑荣良 陈烈 李文华 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2015年第3期16-18,共3页

漏电流式颗粒物传感器,是一种新型的用来直接测量废气中颗粒物含量的车载装置。传感器首先将颗粒物的浓度转化为n A级的电流信号,再通过电路将电流转换为电压,通过S9S08DZ60单片机转化为数字量;由于同样浓度的PM2.5颗粒物,其输出电流受... 漏电流式颗粒物传感器,是一种新型的用来直接测量废气中颗粒物含量的车载装置。传感器首先将颗粒物的浓度转化为n A级的电流信号,再通过电路将电流转换为电压,通过S9S08DZ60单片机转化为数字量;由于同样浓度的PM2.5颗粒物,其输出电流受工作温度的影响,传感器中设计了温度检测电路,用温度对PM2.5的浓度值进行修正,修正后的值由单片机CAN接口通过收发器发送到CAN总线,共享到其他的发动机控制单元。传感器使用一段时间后,沉积在传感器内部的颗粒物会影响传感器正常工作,因此,传感器中设计了加热电路,烧掉沉积的颗粒物,从而恢复正常工作。 展开更多

关键词 颗粒物传感器 车载诊断系统 CAN总线 智能接口

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柴油机漏电流式颗粒物传感器可靠性分析与优化 被引量：2

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作者 汤东 吴宇哲 陈烈 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期70-73,79,共5页

针对柴油机漏电流式颗粒物传感器的基本原理和控制策略,利用发动机台架试验提供的环境边界进行大量有限元模拟,验证了传感器在响应阶段长期工作的可靠性。研究柴油机标定工况恶劣的尾气环境对传感器局部温度和热应力的影响时发现外界对... 针对柴油机漏电流式颗粒物传感器的基本原理和控制策略,利用发动机台架试验提供的环境边界进行大量有限元模拟,验证了传感器在响应阶段长期工作的可靠性。研究柴油机标定工况恶劣的尾气环境对传感器局部温度和热应力的影响时发现外界对流传热系数的增加利大于弊。发动机冷起动阶段传感器的热应力先增大后减小,加热功率约为60W时可以保证传感器安全快速地进入响应阶段。 展开更多

关键词 内燃机 柴油机 颗粒物传感器 漏电流 ANSYS 可靠性 加热功率

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颗粒物传感器结合DPF的数值模拟研究 被引量：1

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作者 汤东 王松华 +2 位作者 罗福强 李楠 陈烈 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第5期36-39,43,共5页

漏电流式颗粒物传感器,在车载诊断(OBD)系统中被用于颗粒物捕集器(DPF)的失效监测,将颗粒物传感器和DPF结合起来进行研究,更具实际意义。利用计算流体力学(CFD)软件Fluent分析了DPF和传感器内部的流场分布,以及传感器内部颗粒物的运动... 漏电流式颗粒物传感器,在车载诊断(OBD)系统中被用于颗粒物捕集器(DPF)的失效监测,将颗粒物传感器和DPF结合起来进行研究,更具实际意义。利用计算流体力学(CFD)软件Fluent分析了DPF和传感器内部的流场分布,以及传感器内部颗粒物的运动和分布情况,并对DPF入口排气流速对传感器内流场分布的影响进行了探究。模拟结果显示:传感器内部流动性较好,颗粒物分布较为均匀,但迷宫式设计内仍然会有颗粒物沉积,需要定期进行清理;DPF入口流速对传感器内流场分布情况影响较小,主要对传感器内排气流速的大小影响较大。 展开更多

关键词 颗粒物传感器 颗粒物捕集器 漏电流 车载诊断 浓度

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耦合颗粒物传感器的柴油机颗粒捕集器故障诊断策略 被引量：1

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作者 汤东 李天祥 施盛耀 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期87-97,共11页

为实时监测柴油机颗粒捕集器(DPF)工作状态以建立相应的故障诊断策略,利用GT-POWER软件建立DPF碳烟捕集模型,通过发动机排放试验标定DPF的渗透率;模拟DPF不同程度的堵塞故障和破损故障,对压降和捕集效率受故障程度的影响进行敏感性分析... 为实时监测柴油机颗粒捕集器(DPF)工作状态以建立相应的故障诊断策略,利用GT-POWER软件建立DPF碳烟捕集模型,通过发动机排放试验标定DPF的渗透率;模拟DPF不同程度的堵塞故障和破损故障,对压降和捕集效率受故障程度的影响进行敏感性分析;搭建试验台架,制作达到法规限制的破损件和堵塞件,研究故障件在全球统一瞬态循环工况下的压降与传感器信号边界,提出了压差传感器与颗粒物传感器耦合的故障诊断方法。试验结果表明:DPF压降随堵塞程度增加呈指数型攀升,捕集效率增加较平缓;DPF压降和捕集效率随破损程度增加逐级递减,高转速工况下破损程度达到20%时捕集效率下降至50%,任何工况下破损程度达到50%时DPF完全失效。此外,破损故障试验确定了DPF破损故障的压降边界下限为0.1 kPa,传感器信号边界上限为10 nA;堵塞试验确定了碳载量7 g/L时DPF堵塞故障的压降边界上限为1.75 kPa,传感器信号边界下限为15 nA。 展开更多

关键词 颗粒物捕集器 漏电流式颗粒物传感器 压降 捕集效率 故障诊断

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基于低成本高密度颗粒物传感器在环境监测中的应用：以上海嘉定为例

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作者 宋英石 高健 +3 位作者 柴发合 王效科 张红星 孙旭 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第S1期102-110,共9页

将100台颗粒物传感器在嘉定区国家站集中进行校准,确保颗粒物传感器具有良好的一致性和准确性。采用规定的布点原则和方法将校准后的颗粒物传感器布设在全嘉定区域范围内,将嘉定区网格化,形成空气环境全覆盖监测网络。将颗粒物传感器采... 将100台颗粒物传感器在嘉定区国家站集中进行校准,确保颗粒物传感器具有良好的一致性和准确性。采用规定的布点原则和方法将校准后的颗粒物传感器布设在全嘉定区域范围内,将嘉定区网格化,形成空气环境全覆盖监测网络。将颗粒物传感器采集的数据和当地气象数据,利用云计算、大数据空气质量分布式监测系统,可以对嘉定区的污染颗粒物空间变化,污染热点区域和污染事件进行精细化分析与监测,从而实现更好、更高效地对嘉定区域内的环境空气情况进行预警监测。 展开更多

关键词 颗粒物传感器 环境监测网络 网格化 PM2.5

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柴油机漏电流式颗粒物传感器有限元热分析

9

作者 汤东 吴宇哲 +1 位作者 李楠 陈烈 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2015年第6期8-10,13,共4页

有限元热分析为车载诊断系统(OBD)漏电流式颗粒物传感器的可靠使用提供依据。建立三维几何模型并依靠A498BPG柴油机的台架试验获得全负荷工况的尾气环境,最终利用ANSYS软件模拟该环境下传感器瞬态及稳态的温度场分布情况。模拟比较了陶... 有限元热分析为车载诊断系统(OBD)漏电流式颗粒物传感器的可靠使用提供依据。建立三维几何模型并依靠A498BPG柴油机的台架试验获得全负荷工况的尾气环境,最终利用ANSYS软件模拟该环境下传感器瞬态及稳态的温度场分布情况。模拟比较了陶瓷加热体使用与否对传感器温度场的不同影响,指出传感器陶瓷加热体需要断续加热且电缆绝缘层应该耐受300℃;模拟为传感器热应力分析提供了必要铺垫。 展开更多

关键词 颗粒物传感器 柴油机 ANSYS 温度场 陶瓷加热体

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车用柴油机颗粒物传感器的CAN智能接口设计

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作者 汤东 张明 徐亚超 《中国农机化学报》 2016年第3期136-139,176,共5页

漏电流式颗粒物传感器目前是一种新型检测汽车废气颗粒物含量装置。它首先将颗粒物浓度转化为nA级电流,再通过采集系统将电流转换为电压,通过ADS8364转化为数字量;因为在同样浓度的PM2.5颗粒物,输出电流受温度影响,此传感器中增加了温... 漏电流式颗粒物传感器目前是一种新型检测汽车废气颗粒物含量装置。它首先将颗粒物浓度转化为nA级电流,再通过采集系统将电流转换为电压,通过ADS8364转化为数字量;因为在同样浓度的PM2.5颗粒物,输出电流受温度影响,此传感器中增加了温度检测电路,通过温度对PM2.5的浓度进行调正,调正后的值由CAN接口通过收发器发送到CAN总线,供其它装置使用。传感器使用一段时间后,会受污染影响测量精度,传感器中设计了加热电路,对污染物加热,使其燃烧净化,以保证测量精度。 展开更多

关键词 ADS8364 CAN总线 S3C2410 颗粒物传感器

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柴油机漏电流式颗粒物传感器的应用研究

11

作者 王松华 汤东 +2 位作者 陈烈 李楠 徐亚超 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2016年第4期11-12,18,共3页

漏电流式颗粒物传感器,是一种用来实时测量颗粒物捕集器(DPF)下游颗粒(PM)质量浓度的车载装置。首先介绍了传感器的文丘里管结构和测量原理,并以Fluent软件为工具,对安装在排气管上的传感器进行了三维紊流模拟,模拟结果显示了传感器内... 漏电流式颗粒物传感器,是一种用来实时测量颗粒物捕集器(DPF)下游颗粒(PM)质量浓度的车载装置。首先介绍了传感器的文丘里管结构和测量原理,并以Fluent软件为工具,对安装在排气管上的传感器进行了三维紊流模拟,模拟结果显示了传感器内部较好的流动性。最后通过台架试验对不同工况下,排气管上传感器的输出信号进行测试分析,试验的结果验证了利用该漏电流式颗粒物传感器进行颗粒物浓度测量的可行性。 展开更多

关键词 颗粒物传感器 漏电流 高压电极 文丘里管

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极端颗粒物浓度环境对低成本光散射颗粒物传感器性能影响 被引量：4

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作者 吴丹 张国城 +4 位作者 赵晓宁 赵红达 吕超 刘晨照 李晶晶 《计量学报》 CSCD 北大核心 2021年第12期1670-1674,共5页

选取了市场上占有率比较大的几款低成本颗粒物传感器,与中高端光散射颗粒物监测仪做对比,以高浓度淹没实验模拟极端颗粒物浓度环境,检测传感器线性响应和平行性。结果发现,高浓度淹没实验后,PT、SF传感器线性较好,且仪器间平行性也较好... 选取了市场上占有率比较大的几款低成本颗粒物传感器,与中高端光散射颗粒物监测仪做对比,以高浓度淹没实验模拟极端颗粒物浓度环境,检测传感器线性响应和平行性。结果发现,高浓度淹没实验后,PT、SF传感器线性较好,且仪器间平行性也较好;YT和NF传感器线性出现了较大偏差。结论表明,有必要将极端环境条件下传感器性能检测纳入考察范畴,尤其是对使用低成本传感器作为核心检测部件的扬尘监测系统和微型空气监测站,从而在最大程度上避免极端环境或突发环境变化时监测仪器性能受到影响,进一步保障颗粒物监测数据质量。 展开更多

关键词 计量学 颗粒物传感器 光散射 高浓度淹没实验 极端浓度环境

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低成本光散射颗粒物传感器性能影响因素综述 被引量：3

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作者 吴丹 张国城 赵晓宁 《计量学报》 CSCD 北大核心 2021年第8期1087-1093,共7页

低成本光散射颗粒物传感器由于体积小、电力驱动要求低、能实时监测的性能,极大地降低了环境空气网格化监测的成本,具有巨大的应用前景。但该类颗粒物传感器在实际使用中,输出结果受到多方因素的影响。研究人员已对不同环境条件下、长... 低成本光散射颗粒物传感器由于体积小、电力驱动要求低、能实时监测的性能,极大地降低了环境空气网格化监测的成本,具有巨大的应用前景。但该类颗粒物传感器在实际使用中,输出结果受到多方因素的影响。研究人员已对不同环境条件下、长期使用过程中以及在时空分布状态下监测数据的可靠性等方面进行了探索和研究。由于目前国内没有相关标准,因而检测参数、检测方法都缺乏统一性和可比性。针对低成本光散射颗粒物传感器性能特征影响因素研究进行综述,为该类传感器性能的提升以及计量评价体系的建立提供合理化建议。 展开更多

关键词 计量学 颗粒物传感器 光散射 环境监测成本

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漏电流式颗粒物传感器内粒子沉积影响因素研究

14

作者 施盛耀 汤东 李天祥 《重庆理工大学学报（自然科学）》 北大核心 2023年第9期349-355,共7页

为了满足国六排放法规中新增的对颗粒物数量监测的要求,亟需提出一种适应柴油机排放环境的具有优良准确性和实时相应性的颗粒物测量技术。介绍了一种漏电流式颗粒物传感器,该传感器使用文丘里管结构吸收颗粒物,通过内部浓度测试区内荷... 为了满足国六排放法规中新增的对颗粒物数量监测的要求,亟需提出一种适应柴油机排放环境的具有优良准确性和实时相应性的颗粒物测量技术。介绍了一种漏电流式颗粒物传感器,该传感器使用文丘里管结构吸收颗粒物,通过内部浓度测试区内荷电的颗粒物产生的漏电流描述颗粒物浓度。为解决传感器内部颗粒物沉积导致传感器测量精度下降的问题,需要了解颗粒物在传感器内的运动规律及沉积方式,故开展了流场等场域在传感器内分布规律的模拟研究。通过颗粒物沉积方式受各场域分布影响的模拟结果得出颗粒物沉降机制。研究结果显示:温度的升高直接导致3种沉积速度增大;同时,废气流速对3种沉积速度的影响不一,电泳与惯性碰撞沉积速度都与废气流速呈正相关,而热泳沉积速度与之呈相反趋势。 展开更多

关键词 颗粒物 颗粒物传感器 颗粒物沉积机理 数值模拟

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柴油机颗粒物实时诊断传感器技术研究进展 被引量：4

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作者 资新运 张谷雨 +1 位作者 庞海龙 俞妍 《传感器与微系统》 CSCD 2018年第7期7-10,14,共5页

介绍了国内外颗粒物(PM)传感器中电化学技术、光散射技术、静电放电技术和颗粒物电特性技术的最新研究进展。深入研究了传感器基本组成结构、柴油机颗粒物测量的基本方法、检测电极基本工作原理和颗粒物浓度转化的相关理论,提出了现阶... 介绍了国内外颗粒物(PM)传感器中电化学技术、光散射技术、静电放电技术和颗粒物电特性技术的最新研究进展。深入研究了传感器基本组成结构、柴油机颗粒物测量的基本方法、检测电极基本工作原理和颗粒物浓度转化的相关理论,提出了现阶段传感器应用中出现的检测成分单一、实时信号采集困难和传感器标定复杂的问题,对柴油机颗粒物传感器的发展方向提出了展望。 展开更多

关键词 颗粒物 柴油机排放 实时诊断 颗粒物传感器

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新型PM传感器通信协议设定与软件设计 被引量：1

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作者 王希凡 汤东 +1 位作者 徐亚超 陈烈 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第5期95-98,共4页

为了使集成CAN总线技术的颗粒物(PM)传感器能够与发动机的其它控制单元之间实现数据共享,以汽车行业比较通用的SAE J1939协议为传感器制定通信协议。同时采用模块化思路设计PM传感器控制系统软件,最后对控制系统的各个功能模块进行了实... 为了使集成CAN总线技术的颗粒物(PM)传感器能够与发动机的其它控制单元之间实现数据共享,以汽车行业比较通用的SAE J1939协议为传感器制定通信协议。同时采用模块化思路设计PM传感器控制系统软件,最后对控制系统的各个功能模块进行了实验验证。结果表明:PM传感器控制系统的设计和制作能够满足应用需求,为进一步推进PM传感器在实车上的应用打下了基础。 展开更多

关键词 颗粒物传感器 CAN总线 SAEJ1939 通信协议

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光散射法颗粒物监测仪粒径识别检测装置的搭建及方法研究 被引量：14

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作者 吴丹 张国城 赵晓宁 《计量学报》 CSCD 北大核心 2021年第3期388-394,共7页

设计并搭建了粒径识别法光散射粉尘仪检测装置,以柴田LD-5型光散射粉尘仪作为参考粉尘仪(TSP),采用不同粒径(0.6,2.0,2.3,2.5,2.7,3.0,3.2,3.4,3.7μm)的单分散聚苯乙烯小球对某台具有粒径识别功能的PM2.5传感器的粒径识别误差进行检测... 设计并搭建了粒径识别法光散射粉尘仪检测装置,以柴田LD-5型光散射粉尘仪作为参考粉尘仪(TSP),采用不同粒径(0.6,2.0,2.3,2.5,2.7,3.0,3.2,3.4,3.7μm)的单分散聚苯乙烯小球对某台具有粒径识别功能的PM2.5传感器的粒径识别误差进行检测。如果传感器粒径识别功能是准确的,当粒径> 2.5μm时,浓度值TSP=PM10> PM2.5=0。检测结果表明,该传感器在粒径> 3μm时,PM2.5/PM10或PM2.5/TSP才显著下降,即其粒径识别点在3μm之后;同时还观察到PM2.5/PM10在3.7μm出现不降反升的现象。 展开更多

关键词 计量学 粒径识别 光散射 PM2.5 颗粒物传感器

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