[發明專利]基于平面激光誘導熒光成像裝置及利用該裝置獲取OH濃度空間分布的方法

無效

• 申請號: 201310262679.7
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103344619A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 于欣;彭江波;楊振;李曉暉;樊榮偉;陸威;陳德應;李旭東;董志偉;張亞麗;賈博陽
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.基于平面激光誘導熒光成像裝置，其特征在于，該裝置的包括一號激光器（1）、二號激光器（2）、倍頻器（3）、一號平面反射鏡（4）、二號平面反射鏡（5）、片光整形系統（6）、目標火焰器（7）和熒光信號探測裝置（8）；一號激光器（1）發出的光束入射至二號激光器（2）的光信號輸入端，經二號激光器（2）泵浦后的光束輸入至倍頻器（3）的激光信號輸入端，經倍頻器（3）倍頻放大后的經一號平面反射鏡（4）反射至二號平面反射鏡（5），經二號平面反射鏡（5）反射后的反射光束入射至片光整形系統（6），經片光整形系統（6）整形后獲得的片狀光束輸入至目標火焰器（7）；

熒光信號探測裝置（8）用于探測OH基熒光信號，獲得OH基熒光圖像。

2.根據權利要求1所述的基于平面激光誘導熒光成像裝置，其特征在于，片光整形系統（6）采用CH₄/O₂/N₂層流預混本生火焰燈，且化學當量比Φ=1.0。

3.根據權利要求1所述的基于平面激光誘導熒光成像裝置，其特征在于，一號激光器（1）采用Nd:YAG激光器。

4.根據權利要求1所述的基于平面激光誘導熒光成像裝置，其特征在于，二號激光器（2）采用染料激光器。

5.根據權利要求1所述的基于平面激光誘導熒光成像裝置，其特征在于，熒光信號探測裝置（8）采用ICCD相機。

6.利用權利要求1所述的基于平面激光誘導熒光成像裝置獲取OH濃度空間分布的方法，其特征在于，該方法的具體步驟為：

步驟一、一號激光器（1）產生激光信號，該激光信號經二號激光器（2）泵浦后輸入至倍頻器（3）進行倍頻，獲得倍頻后光信號；

步驟二、獲得的倍頻后光信號經片光整形系統（6）后獲得片狀脈沖信號；

步驟三、獲得的片狀脈沖信號經目標火焰器（7）激發出OH基熒光信號；

步驟四、采用熒光信號探測裝置（9）對OH基熒光信號進行探測，獲得OH基熒光圖像；

步驟五、OH基熒光圖像中選擇n個待測點，并對每個待測點的灰度值進行提取，獲得每個待測點的OH基熒光圖像灰度值；其中，n為整數，且n＞256×128；

步驟六、利用公式：

I1(x)=I(0)[1-C∫0xFi(x)dx]---(1)]]>

獲取每個待測點的光強；

式中，I(x)為激光在火焰中待測點的光強，I(0)為激光通過介質前的初始光強，F_i(x)為待測點灰度值，i為整數，1≤i≤n，C為常數；

步驟七、利用獲得的每個待測點的光強，根據朗伯-比爾吸收定律，獲得火焰中每個待測點的OH基的摩爾濃度；

步驟八、在每個待測點的鄰域內的均選擇一個無限接近輔助點；

步驟九、對每個輔助點的灰度值進行提取，獲得每個輔助點的灰度值；并利用公式

I2(x)=I(0)[1-C∫0xPj(x)dx]---(2)]]>

獲得每個輔助點的光強；

式中I₂(x)為激光在火焰中待測點的輔助點的光強，I(0)為激光通過介質前的初始光強，P_j(x)為待測點對應的輔助點的灰度值，j為整數，1≤j≤n，且i=j，C為常數；

步驟十、利用每個輔助點的光強，根據朗伯-比爾吸收定律，獲得火焰中輔助點的OH基的摩爾濃度；

步驟十一、利用每個待測點的OH基摩爾濃度及該點對應的輔助點的OH基摩爾濃度，獲得每個待測點的平均摩爾濃度；并將圖像中n個待測點的平均摩爾濃度作為OH濃度空間分布，完成OH濃度空間分布的測量。