便携式FTIR的机动车尾气检测方法曲立国顷，3,刘建国I,徐亮申，徐寒杨I，金岭］,邓亚颂"，沈先春】，束胜全顷1.中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，环境光学与技术重点实验室，安徽合肥2300312.中国科学技术大学,安徽合肥2300263.安徽师范大学物理与电子信息学院，安徽芜湖241002摘要随着汽车排放标准的提高，相关VOC标准从总炷检测变为非甲烷碳氢化合物(NMHC)检测；随着含氧燃料的增加，增加了非甲烷有机气体(NM0G)测量。针对国内汽车尾气分析仪分析组分单一、精度有限、VOCs检测过程复杂等问题，提出了基于便携式FTIR的机动车尾气检测方法,基于立体角镜优化FTIR光学系统结构，提高动镜扫描速度，设计便携式且满足抗振动需求的快速FTIR光谱仪。FTIR红外光源输出波段范围为2〜20,分辨率为0.5cm"1,扫描速度1Hz,气体池光程为10m,采用斯特林探测器，其光谱响应范围为600—6000cm—】。选择CH4,C2压，C2瓦，C2压，CsHe,n-CsHv,i-C.5H12,C7压，HCHO,C2H5OH,CHsCHO这些典型HC化合物作为VOC气体检测的替代物。通过标准谱确定尾气成分的波段为900~1100和2700~3100cm"1,涵盖所有待测气体吸收波段。基于AVL台架测试，开展NEDC和WLTC工况实验测试，测试车辆为丰田威驰，测试油品为92号国五。便携式FTIR采用抽取方式进行尾气测量，原始的废气样本来自安装在排气管延长部分的多孔探头，前端安装样气取样装置，主要包括颗粒物过滤和除水汽装置，以防止污染FTIR光学系统。实验表明FTIR可以有效快速测量汽车尾气中CO,CHi,NO和主要HC化合物，在FTIR检测限0.5Mmol-moF1T会引入噪声信号，浓度可信度降低。通过分析可以看出输出气体平均浓度降级排列依次是：CO,C2H4,CH4,NO,i-C5Hi2,C2H6,C7H8,11-C5H12,C2H5OH,CH3CHO。从3个循环的NEDCX况可以看出，每种气体排放呈现一致的规律性变化。针对CO进行了SEMTECH-DS与FTIR测量数据的时间序列比较，结果呈现了较好的规律一致性，但是由于FTIR和SEMTECH-DS测量技术和取样稀释系统不同导致二者浓度差异较大。与传统尾气检测技术相比，便携式FTIR测量系统对瞬态事件有良好的响应，可以在线进行多组分浓度实时测量获取机动车的瞬时排放数据,在满足新规测试要求下，也可以为后期的机动车在实际道路上的排放特征分析和模拟提供可靠的数据支持。关键词尾气检测；FTIR；VOC；红外光谱中图分类号：TN219文献标识码：ADOI：10.3964*.issn.1000-0593(2021)06-1751-07机动车是我国城市大气VOCs的最大排放源，平均贡献率为36.8%随着排放标准提升和运行工况改善，机动车排放因子和臭氧生成潜势明显降低，成分谱以芳香炷和烯炷等活性组分为主，对二次污染的贡献较大由于甲烷大气中的低反应性，2014年美国环境保护组织USEPA和2015年美国加州空气资源委员会CARB分别规定机动车相关VOC标准从总炷检测变为非甲烷碳氢化合物(NMHC)检测;随着含氧燃料的增加，增加了非甲烷有机气体(NMOG)测量。相关科研机构已进行VOC成分测量分析研究，细化分析VOC成分对大气污染的贡献率，同时也为发动机优化提供精细指标申］。中国第41卷，第6期2021年6月光谱学与光谱分析SpectroscopyandSpectralAnalysisVol41,No-6,pp1751-1757June,2021生态环境部在2019年颁布新的大气污染物排放标准(GB37822,GB37823,GB37824),要求加强VOCs排放控制和管理。并在国六标准(GB18352.6—2016)中进一步提高了汽车排放监测标准，规定了NMHC测试要求。要实现立法规定的减排目标，需要完善的燃烧策略，改进的催化剂功能和更严格的发动机控制，这些越来越依赖于实时测量的排放数据，这些数据能够精确地确定排放发生的时间和条件。国内外对汽车尾气排放监测已研究多年，常规机动车尾气测量方法主要有电化学方法，常用于浓度测量；氢火焰离子化法(FID)用于总碳氢(THC)测量逍；不分光红外吸收法(NDIR)用于CO和C02等气体的测量⑶。随着机动车排放标准的提高，尾气成分检测也将不仅限于常规排放气体(COz,CO,NO、，O2,THC)检测，还要进行VOC气体检测。目前检测VOC主要是基于PID原理⑶，有些气体PID是不能检测的，例如：离子化电位高于PID紫外灯能量的挥发性有机气体，空气(N2,02,C02,H2O),常见有毒气(CO,HCN,S...