covi及风速检测仪介绍

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1、COVI检测器 一、隧道CO/VI检测器 1、型号：AQM00 2、设备描述： CO/VI检测器为隧道专用型CO和能见度检测装置，安装在隧道边墙上，为隧道中控提供隧道内CO和能见度检测值，作为通风和营运的基本依据。 检测探头上设有工程服务接口，通过数据线与装有专用软件的笔记本电脑连接，以此软件对探头检测的数据进行处理和计算，并通过软件对CO/VI检测器进行校直、标定、增益调节、故障诊断等一系列设置。 检测器的计算单元集成在检测探头内，输出的模拟和开关量信号可接入附近的PLC，再通过数据光端机和光纤接入中控室。 3、设备组成： AQM00隧道CO/VI检测器1套由以下部件组成 发射/接收器（含信

2、号处理单元） 1个 反射器 1个 安装支架 2套 电源箱 1个 4、主要功能与技术指标 测量原理： CO：红外光吸收率检测，气体相关滤波技术，具备自我校准和自动零点功能 （详见二、CO/VI测量CO原理说明） VI（能见度）：脉冲式可见光透射率检测，具备自我校准和自动零点功能 （详见三、CO/VI测量能见度原理说明） 探头距离： 3米（其他距离可定制）安装方式： 隧道车行方向，隧道壁右侧，34米高度测量范围： CO：0400ppm（测量范围任意可调） VI：K=035x10-3m1（测量范围任意可调） 测量精度： CO：1ppmVI： 0.1x10-3m-1或0.7透光率 平均时间： 0.1秒

3、60分钟 模拟量输出：2路420mA电流隔离输出，分别对应CO和VI值，最大负载阻抗1000 开关量输出：2SPCO无源继电器触点，0.25A/125VAC，1A/30VDC，0.25A/100VDC， 可配置为故障报警或极限值报警 通讯接口： RS232，RS485，RS422协议 供电电压： 76265VAC，50Hz/60Hz环境温度： -50+70oC防护等级： IP68（喷塑铝合金壳体） CE认证：符合EMC指令89/336/EEC、低电压指令73/23/EEC的要求 （制造商： CODEL，英国） 5、安装方式 根据联合设计图纸的要求，直接安装于隧道壁上。传输信号线缆使用双绞屏蔽线

4、。 二、CO/VI测量CO原理说明 1、原理说明 一氧化碳能够吸收红外线能量，其吸收光谱集中在波长4.7m。、这种光谱特点在这里用来测量CO气体的浓度。 但是由于其他气体也会吸收红外线能量，简单的测出发射光强和接收光强来计算CO浓度必然会因为其它气体成分的变化使得CO测值发生偏移，在这里采用气体相关滤波技术来解决这个问题。 气体相关滤波技术：如果将一个高浓度的CO样气瓶放入红外线光路中，气瓶会吸收上述光谱的全部光线并达到一个饱和点，即使再有更多的CO气体也不会导致红外线的进一步衰减。在有和没有CO样气瓶的情况下，分别测量红外线的衰减，就可以测出空气中CO的浓度。由于把CO样气瓶做为一个特有的过

5、滤器，抵消了其它气体对红外线的能量吸收，所以这种测量方法对其它气体具有极低的敏感性。 CO测量原理示意图 如图所示，红外线经由一个镜头发射到反射镜上，第二个镜头接收反射能量并且聚焦给红外探测器。紧靠在传感器前面的是装有CO样气瓶的lun盘。lun盘以恒定的1Hz速度旋转。不断测出红外线经过和不经过CO样气瓶时的红外线能量。 红外发射器发射的是在4.7m附近的一定带宽的光能量，接收端有过滤器只接收4.4m5.0m的红外线，我们把它分为与CO吸收光谱对应的光强（）和其它波长的光强（）。 发射光强 接收光强 其中是系统的损失率，包括散射掉的红外光、透镜等系统零件的吸收。 是镜头上灰尘的吸收率。 是空

6、气以及空气中的悬浮颗粒物的吸收率。 是CO的吸收率。 不经过气瓶时，接收光强 经过气瓶时，CO气瓶会吸收对应CO吸收光谱的全部光线，接收光强 不会随发射光功率的变化而变化，所以可以测得准确的吸收率，并不要求发射光功率绝对稳定。 CO含量是吸收率的函数 所以CO浓度 由此可以看出，CO浓度只和经过和不经过气瓶时的接收光强、有关，和系统损失、光路中的悬浮颗粒物以及空气的吸收率都无关。 实际计算时，仪器会首先计算出Y值，再根据Y值计算出CO浓度。 其中SC是校准系数。 Dmeasured是测得的不经过气瓶的光强值。 Dreference是测得的不经过气瓶的光强值。 CO浓度 2、自我校准 开放环境测

7、量设备只能在隧道污染物水平为零时准确校准。这一般只能是在隧道关闭的时候。仪器可以从测量模式进入校准模式，这时不再用当前的校准系数计算Y值，而是按照前述的公式，基于污染物为零的假设将Y值设为零，计算出校准系数。 在回到测量模式时，根据最后一次校准计算出SC值，并存储于非易失性存储器中，用于将来计算Y值。 3、自动零点 经过一段时间以后，输出测值会发生漂移，直到重新校准。在开放环境工作的隧道监测仪器，校准只能在隧道关闭时进行，除非采用自动调整和补偿漂移的办法。 TunnelCRAFT 系统采用了自动零点方法。该方法基于这样一种假设，在隧道运行过程中总会有一段时间污染物水平为零。这种情况经常发生于夜

8、间交通流量小的时候。测值漂移有可能是正值或者负值。首先假定是正漂移，TunnelCRAFT 系统会配置为输出值随着时间缓慢均匀地下降。 下降地速率是可调的，目的是使下降速率大于示值正漂移，以使得经过长时间以后，输出示值为负偏差。 当隧道内的污染物水平降为零时，会使得仪器输出一个负值。当测得负值时，仪器的程序会重新调整校准系数，这就可以充分利用每一个零污染物周期调整校准系数。 输出值自动衰减速率从每天1ppm开始可调。如果零污染物状况适度经常发生，比如每天，这种方法引入的绝对误差会控制在仪器整体精度之内。 三、CO/VI测量能见度原理说明 1、原理说明 如图所示,测量用的可见光线从一个脉冲LED

9、上产生,经镜头投射到反射端的反光镜上。发射接收端有2个传感器，一个在可见光发射器内，测量发射光脉冲的亮度，另一个在可见光探测器内，测量反射回的光脉冲的亮度。来自两个传感器的信号的比率就是测量的透射率。内部微处理器随后以m-1作单位计算出能见度系数K。 LED发射器是由微处理器控制的。每秒产生4组脉冲，每组脉冲由96个脉冲组成，每个脉冲的宽度都小于100秒。这些短暂的脉冲使仪器的运行不会被隧道内其他光源的干扰。 如图所示，在LED开启时测得发射光强Dt1和接收光强Dr1，在LED关闭时测得发射光强Dt2和接收光强Dr2。使用差值来计算透射率，可以很好地避免受到其他光源的干扰。 透射率：空气中悬浮

10、的微小颗粒使穿过空气的光线发生散射，从而使其亮度减弱。穿过空气的光强度I和初始光强度I0遵循兰伯特比尔定律：II0e-KL这里的K就是能见度系数，L是光路的长度。 I/I0是被测光线与初始光线I0亮度的比率，称作系统的透射率T。 Te-KL能见度系数： 单位是m-1实际计算时，仪器会首先计算出不透明度值，再根据不透明度值计算出K值。 其中SC是校准系数。 2、自我校准 通常仪器要在隧道关闭，不透明度为零时进行校准。通过选择校准模式对仪器进行校准，这时仪器不再使用已有的校准系数计算不透明度值，而是假设不透明度值为零并计算出需要的校准系数。 在回到测量模式时，根据最后一次校准计算出SC值，并存储于

11、非易失性存储器中，用于将来计算不透明度值。 3、自动零点 不透明度的准确测量依赖于仪器表面保持洁净。如果仪器镜头或者反射镜表面玷污就会降低接收光线的强度，从而增大测得的不透明度值。经过一段时间之后，镜头和反射镜表面会慢慢地覆盖越来越多的污染物，结果造成测得的不透明度值逐步增大，这种现象表现为一个持久稳定的正漂移。 这个问题有两个解决办法。一个是经常清洁镜头和反射镜表面，但是做为公路隧道，不关闭的话不太可能进行这个工作。 另一个办法是自动补偿不断增加的污染物的影响。TunnelCRAFT 采用的技巧建立在这样一个假设的基础上，这就是在一天当中总会有一段时间的低不透明度周期。这个时间经常发生在夜间

12、车流量小的时候。这个时间为测量提供了参考条件。 通常的工作条件下，污染物的影响会使测得的不透明度值缓慢增大。为了补偿这个影响，仪器内部的程序会以一定速度缓慢降低测得的不透明度值，这个速度高于污染物造成的不透明度值增加的速度。 经过一段时间之后，这就会造成仪器示值略微偏低。在不透明度为零的时间段，就会导致仪器输出一个负的不透明度值。由于负的不透明度值是不可能出现的，所以这个负的偏移马上会被修正，校准值会修改。 使用这种方法，不管零不透明度时间段什么时候出现，都可以用来修正测量校准值，这就允许仪器长期使用，不需要频繁地对镜头、反射镜进行清洁。 风速仪检测器 一、隧道风速风向检测器 1、型号：AFM

13、002、设备描述： 设备为隧道专用型，检测探头安装在隧道边墙上，为隧道中控室提供隧道内风速、风向检测值，作为通风和营运的基本依据。 检测探头上设有工程服务接口，通过数据线与装有专用软件的笔记本电脑连接，以此软件对探头检测的数据进行处理和计算，并通过软件对风速风向检测器进行增益调节、故障诊断等一系列设置。 检测器的计算单元集成在检测探头中，输出的模拟和开关量信号可接入附近的PLC，再通过数据光端机和光纤接入中控室。 3、设备组成： AFM00风速风向检测器1套由以下部件组成： 发射/接收探头（含信号处理单元）1个 电源箱 1个 4、主要技术指标 测量原理： 超声波技术，接收信号相位差测量（详见五

14、、风速风向仪原理说明） 安装方式： 隧道车行方向，隧道壁右侧，34米高度 测量范围： -30米/秒 至 +30米/秒（其它量程出厂可调） 测量精度： 0.1米/秒 平均时间： 0.1秒60分钟 模拟输出： 2420mA电流隔离输出，可输出正、反向风速，最大负载阻抗1000 开关量输出：2SPCO无源继电器触点，0.25A/125VAC，1A/30VDC，0.25A/100VDC配置为故障报警和风向输出 通讯接口： RS232，RS485，RS422协议 供电电压： 76265VAC，50Hz/60Hz环境温度： -50至+70防护等级： IP68（喷塑铝合金壳体） CE认证：符合EMC指令89

15、/336/EEC、低电压指令73/23/EEC要求 （制造商： CODEL，英国） 5、安装方式根据联合设计图纸的要求，直接安装在隧道壁上。传输信号线缆使用双绞屏蔽线。 五、风速风向仪原理说明 如上图所示，Tx为超声波发射器，Rx(1)、Rx(2)、Rx(3)、Rx(4)为超声波接收器。当风向与箭头方向相同时，A、B的传输时间会随着风速的增加而加长，C、D的传输时间会随着风速的增加而减短；当风向与箭头方向相反时，A、B的传输时间减短，C、D的传输时间加长。具体分析如下： 如上图所示： 风速为V时，A、B两个路径的时间传输时间分别为： C是超声波在空气中的速度。 B两个路径的时间差: 因为VC，所以 风速测量高速风时，使用接收器Rx(2)、Rx(3)，2L0.04米， 如果风速20m/S，t9uS； 测量低速风时，使用接收器Rx(1)、Rx(4)，2L0.14米， 如果风速6m/S，t9.3uS。 如果超声波频率为40k，周期T=25uS，上述2