英语原文共 13 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
用磁耦合谐振器检测SCR系统的不足和不当的还原剂
摘要-选择性催化还原（SCR）是符合现行发动机排放法规的标准后处理技术。在SCR系统中，尿素一直是作为还原剂被注入到废气流中，将NOx转换成为N2。为了确保发动机的排放符合要求，当油箱中的还原剂不足或不适当时，需要进行检测。在本文中，提出了检测尿素罐中还原剂的一种非接触式的方法。两磁共振耦合电路是专为AdBlue的水平检测和尿素浓度检测。采用可调源线圈结构，可以实现阻抗匹配，大大提高了测量的灵敏度。仿真和实验结果验证了该方法的可行性。
关键词-指数条款车载诊断（OBD），选择性催化还原（SCR）、磁共振耦合、介电常数、电导率、AdBlue。
一、简介
为了满足日益严格的发动机排放法规，选择性催化还原（SCR）成为一种标准的后处理技术。今天，超过1400000辆中型和重型车辆使用可控硅系统【1】
SCR是一种借助催化剂将NOx转化为N2和H2O的方法。32.5%尿素水溶液（通常称为AdBlue）总是被注入到废气流作为还原剂。为了确保发动机的排放符合，必须在车载诊断（OBD）II中检测油箱中的还原剂不足或不当。
据悉，光学和超声波原理已用于尿素质量检测，但这些传感原理的一个主要缺点是，他们需要直接与流体接触的【2】。然而，使用非辐射的近场磁感应法适用于短距离的非接触式测量，以及介电常数和电导率是衡量典型电磁特点（【3】 -【5】）。由于测得的阻抗变化很小，磁感应法的主要缺点是测量灵敏度不高。
随着无线电力传输（WPT）开发的磁耦合共振，进行了广泛的研究，改进了磁耦合和简单阻抗匹配（【6】，【7】），本文设计了两个磁共振耦合电路，以提高磁感应法的灵敏度。一个电路是为AdBlue的水平检测和另一个电路的尿素浓度检测。除了初级测量线圈外，还利用源线圈实现两个电路的阻抗匹配。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。
在接下来的部分中，介绍了该方法的测量原理。第三节给出了电路的仿真结果。实验装置和测量结果包括在第四节，然后在第五节讨论和结束。
- 测量原理
AdBlue的介电常数和电导率是不同的参数在空气或其它水溶液中，因此在还原剂不足或不当时，AdBlue可以通过还原剂阻抗检测。磁耦合谐振器附近的测试还原剂，非接触检测可以实现。
- 还原剂检测电路不足
拟议的不足还原剂检测设置和等效电路如图1所示。在这个装置中，一个初级线圈放置在水箱底部，一个较小的源线圈放在初级线圈附近进行阻抗匹配。罐内还原剂的水平可以看作是电路阻抗的摄动。由于源线圈电感较小，主谐振频率由主电路决定。当油箱为空时，主谐振频率可以写成：
其中，是主共振频率，是初级线圈的自感，是初级线圈寄生电容。
图1.提出的不足还原剂检测装置和等效电路.
图2.提出的不适当还原剂检测装置和等效电路.
的输入阻抗为：
其中，是输入阻抗，是主共振角频率，是初级线圈的电子自旋共振，是源线圈与初级线圈之间的互感，是源线圈的自感。
当槽内填充有还原剂时，初级线圈周围的介电常数和电导率发生变化，从而导致一次线圈阻抗的变化。等效阻抗变化为:
在那里，是角频率，是初级线圈的等效阻抗的变化，是初级线圈的等效电容的变化，是初级线圈的等效电阻的变化。值由还原剂介电常数决定，值与还原剂诱导的涡流有关。因此，主共振频率和谐振频率的输入阻抗改变为:
因此，主共振频率和共振频率下的输入阻抗可以用来检测还原剂的不足。
为了提高测量灵敏度，需要高质量因数和阻抗匹配。一次线圈设计可以实现高质量因数，通过调节源线圈与初级线圈之间的距离，可以简单地实现阻抗匹配。
B.不当的还原剂检测电路
不正确的还原剂检测电路如图2所示。在这种配置中使用了三个线圈。一个源线圈和一个初级线圈放在水罐的左侧和次级线圈是在水罐的右侧。一次线圈和二次线圈完全相同，因此两个线圈的参数相等，占主导地位的谐振频率与（1）相同。但谐振频率的输入阻抗为：
其中，是次级线圈的电子自旋共振，是初级线圈和次级线圈之间的互感。
当罐内还原剂发生变化时，初级线圈和次级线圈周围的介电常数和电导率都发生变化。初级线圈和次级线圈对称排列，等效阻抗变化大致相同。我们假设
因此，占主导地位的共振频率改变为：
它的形式和（4）相同。谐振频率的输入阻抗为：
从（8）和（9），也可以检测到不合适的还原剂，通过调整来实现阻抗匹配。
C.检测方法
谐振频率和输入阻抗随还原剂的变化而变化，但灵敏度不同。从（4），谐振频率的灵敏度可以近似地表示为：
并且和形式（5），阻抗的灵敏度：
比较（10）和（11），谐振频率更线性，更容易使用。此外，共振频率测量更为可靠地排除干扰。因此，在所提出的检测方法中选择谐振频率。从理论上讲，每个电路对罐内还原剂和还原剂的性能都很敏感，因此对交叉口进行了设计和测试。
- 仿真结果
提出的检测方法的仿真结果为图3与图4。参数显示在表1. ANSYS Q3D显示用于仿真，和电感和寄生电容可以直接从软件计算。主共振频率由（4）计算。
表一、线圈参数
线圈 直径 转速 线式
还原剂检测不足时
源线圈 80毫米 1 1毫米实心
初级线圈 96毫米 3 1.6毫米绞合线
还原剂检测不当时
源线圈 80毫米 1 1毫米实心
初级线圈 80毫米 3 1.6毫米绞合线
次级线圈 80毫米 3 1.6毫米绞合线
图3.还原剂检测不足的模拟结果.
图4.还原剂检测不当的模拟结果.
仿真结果验证了两种检测方法的有效性。对于还原剂检测不足，采用淡水来评价水位变化的影响。结果表明，当水位较低时，共振频率随水位的降低而增大，共振频率的灵敏度增大。对于不适当的还原剂检测，谐振频率随介电常数和电导率的变化而变化，共振频率随介电常数或电导率的增大而减小。
四、实验结果
通过实验验证了所提出方法的可行性。不同还原剂水罐设计的两实验相应检测方法。实验装置和还原剂槽如图5所示。Agilent矢量网络分析仪E5071C是用来测量共振频率。
为了保证还原剂的检测不足，尿素（32.5%尿素水溶液）中使用的水罐和实验结果如图6所示。在实验结果中，当尿素水平10mm以下，检测结果非常敏感。
为了保证不适当的还原剂检测，稀释的尿素是用来评估检测灵敏度和实验结果如图7所示。虽然它不是如图7中的实验结果敏感，但是分辨率也达到了大约每1% 用于200hz稀释。
在两个实验中，实验结果的趋势与模拟结果吻合得很好，但数值相差很大。这主要是由于线圈的阻抗对环境条件和测量是敏感的。这些因素很难准确地建模，因此在第三节中我们忽略了这些因素。
图5.实验装置.
图6.AdBlue不足时的实验结果检测.
图7.稀释过程检测的实验结果.
- 讨论和结论
本文提出了一种基于磁耦合谐振器的SCR系统的板上检测方法。提供了理论分析、仿真和实验结果。验证了检测方法的原理。
虽然对所提出的方法进行了初步验证，但考虑到理论的实际实现，仍有许多工作要做。提高模拟精度、阻抗测量电路的设计和谐振器结构的优化是我们今后工作的首要问题。
参考文献
【1】Measurement Specialties, Inc. Improvements in SCR Systems Enabled by Urea Quality Sensing. presented at Diesel Emission Conference amp; AdBlue Forum2013[Online].Available:http://www.meas-spec.com/downloads/Improvements_in_SCR_Systems_Ena bled_by_Urea_Quality_Sensing.pdf
【2】Satz A, Granig W, Tumpold D, Reininger F. Contactless Quality Monitoring Sensor Based on Electrical Conductivity Measurements. Sensors amp; Transducers (1726-5479). 2010;120(9).
【3】Auld BA, Moulder JC. Review of Advances in Quantitative Eddy Current Nondestructive Evaluation. Journal of Nondestructive Evaluation. 1999.
【4】A. Barai SW, H. Griffiths, and R. Patz. Magnetic induction spectroscopy: non-contact measurement of the electrical conductivity spectra of biological samples.MEASUREMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2012.
【5】Fazhong S, Salamin Y, Jing D, Yongzhi S, Jiangtao H,Changzhi L, et al. Noncontact measurement of complex permittivity based on the principle of mid-range wireless power transfer. Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on. 2014;62(3):669-78.
【6】A.Kurs,A.Karalis,R.Moffatt,J.D.Joannopoulos,P.Fisher,and M. Soljacic,“Wireless power transfer via strongly coupled
magneticresonances,”Science, vol. 317, no. 5834, pp. 83–86, Jul. 2007
【7】A. Dukju and H. Songcheol, 'A Transmitter or a Receiver Consisting of Two Strongly Coupled Resonators for Enhanced Resonant Coupling in Wireless Power Transfer,'Industrial Electronics, IEEE Transactions on, vol. 61, pp.1193-1203, 2014.
亚得里亚海港口船舶排放监测的遥感方法
摘要-亚得里亚海海运量和有害污染物排放量的增加，严重影响了空气质量、人类健康和环境。在这个意义上，海事组织和其他有关实体控制船舶排放的现有措施是不够的。本文分析了在亚得里亚海港口测量陆上排放物的陆上激光雷达系统的发展。该方法是基于激光束对船舶排气收集器废气进行扫描，通过对反馈信号的分析来确定污染物的数量。虽然基于激光雷达技术的系统的使用仍然没有得到法律的管制，但它们确实应当用于创建国家船舶排放登记册，以及用于检测不符合环境标准的燃料的船舶。
关键词-港口船舶排放量，海洋环境保护，污染监测，遥感，激光雷达.
- 引言
过去十年来，随着亚得里亚海航运活动的显著增长，政府机构和周边国家人口开始密切关注健康和环境问题。在克罗地亚和意大利海岸的巡航区，以及亚得里亚海北部盆地的集装箱部门【1】，海上交通的增加尤其引人注目，使这些地区特别容易受到船舶排放的影响。
全文共20558字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[15290]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
