[發(fā)明專利]一種火焰溫度和黑度的檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910272359.3
• 申請(qǐng)日: 2009-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101701850A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周懷春;婁春;孫亦鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J5/60
• 分類號(hào): G01J5/60
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 方放

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于火焰光譜分析方法，具體涉及一種火焰溫度和黑度的檢測(cè)方法。?

背景技術(shù)

在熱輻射分析中，灰體是指光譜吸收率與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)的物體。在對(duì)火焰輻射進(jìn)行分析時(shí)，很多學(xué)者為了方便將火焰看作為灰體，但這樣的灰體假設(shè)是沒(méi)有依據(jù)的，而且物體的灰體假設(shè)一般也是在一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)成立，在其他的波長(zhǎng)范圍內(nèi)不一定成立。如果不能確定物體符合灰體假設(shè)的波長(zhǎng)范圍而盲目作為灰體進(jìn)行分析的話，可能會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，所以對(duì)火焰符合灰體假設(shè)的波長(zhǎng)范圍進(jìn)行判定是很有必要的。?

以CCD陣列作為光譜測(cè)量元件的光纖光譜儀，能夠獲取較大范圍內(nèi)燃燒火焰的光譜輻射信息，通過(guò)對(duì)光譜的分析來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)火焰的檢測(cè)和診斷，為實(shí)現(xiàn)對(duì)火焰灰體假設(shè)的波長(zhǎng)范圍的判定提供了條件。?

與攝像型火焰檢測(cè)系統(tǒng)相比，光纖光譜儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，數(shù)據(jù)處理量也小得多；而與普通光學(xué)式火焰檢測(cè)系統(tǒng)相比，它所獲得的火焰輻射信息要多得多，目前越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視。在國(guó)外，Romero?C，Li?X等學(xué)者開(kāi)展了基于光纖光譜儀的光譜法測(cè)量電爐、玻璃窖爐的溫度的研究，見(jiàn)Spectrometer-based?combustion?monitoring?for?flame?stoichiometryand?temperature?control[J].Appl?Them?Eng?2005，25(5-6)：659-676，該文中同樣在光譜輻射為灰性的前提下采用了雙色法計(jì)算得到溫度，但沒(méi)有計(jì)算黑度的分布，也沒(méi)有分析采用灰性假設(shè)的依據(jù)。?

國(guó)內(nèi)學(xué)者蔡小舒開(kāi)展了光譜法測(cè)量煤粉火焰溫度和黑度的方法研?究，見(jiàn)蔡小舒，羅武德，“光譜法測(cè)量煤粉火焰溫度和黑度的研究”，工程熱物理學(xué)報(bào)，2000，21(6)：779-782；該方法對(duì)近似灰體輻射的煤粉火焰光譜采用最小二乘曲線擬合的方法來(lái)獲得火焰的平均溫度和黑度。國(guó)內(nèi)學(xué)者周潔開(kāi)展了光譜法測(cè)量碳?xì)錃怏w火焰的溫度和黑度的方法研究，見(jiàn)周潔，“采用優(yōu)化算法分析燃燒火焰輻射光譜求取火焰溫度”，2000，15(3)：223-225，該方法同樣假設(shè)火焰為灰體輻射，采用Levenberg-Marquardt最優(yōu)化算法對(duì)光譜曲線進(jìn)行分析獲得火焰的溫度。上述方法不但要求光譜輻射必須為灰性的，而且沒(méi)有給出黑度隨波長(zhǎng)的分布，對(duì)于在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)光譜輻射是否為灰性沒(méi)有提供理論支持。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種火焰溫度和黑度的檢測(cè)方法，解決現(xiàn)有檢測(cè)方法在未判定被測(cè)對(duì)象光譜輻射是否符合灰性的情況下采用了基于灰性假設(shè)的簡(jiǎn)化計(jì)算模型，無(wú)法預(yù)料計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性的問(wèn)題。?

本發(fā)明的一種火焰溫度和黑度的檢測(cè)方法，步驟為：?

(1)測(cè)量步驟：利用光纖光譜儀獲得火焰的光譜曲線，并輸出光纖光譜儀測(cè)量范圍內(nèi)火焰不同波長(zhǎng)的光譜輸出強(qiáng)度I(λ)；?

(2)修正步驟：根據(jù)不同波長(zhǎng)下光纖光譜儀修正關(guān)系式f(λ)，對(duì)得到的火焰光譜輸出強(qiáng)度I(λ)進(jìn)行修正，修正后光譜輻射強(qiáng)度I_d(λ)為：?

I_d(λ)＝I(λ)/f(λ)；?

(3)計(jì)算步驟：對(duì)光譜輻射強(qiáng)度I_d(λ)，選取間隔為Δλ的任意兩波長(zhǎng)λ、λ+Δλ，計(jì)算得到火焰溫度T_λ隨波長(zhǎng)λ的分布曲線：?