[發明專利]基于紫外激光吸收光譜的非接觸式火焰溫度及OH基濃度測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201410225315.6
• 申請日: 2014-05-24
• 公開（公告）號: CN103969218A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 于欣;楊超博;張亞麗;彭江波;馬欲飛;李曉暉;樊榮偉;陳德應;楊振;于楊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01D21/02;G01N35/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于紫外激光吸收光譜的非接觸式火焰溫度及OH基濃度測量裝置，其特征在于所述測量裝置包括Nd:YAG激光器、可調諧染料激光器、小孔光闌、分束鏡、一號光電探測器、二光號電探測器、燃燒器、氧氣氣瓶、氮氣氣瓶、燃料氣瓶、一號流量計、二號流量計、三號流量計、預混罐、示波器、計算機，沿光軸方向依次設置有Nd:YAG激光器、可調諧染料激光器、小孔光闌、分束鏡、燃燒器、二光號電探測器，一號光電探測器位于分束鏡的正下方，一號光電探測器和二光號電探測器與示波器連接，示波器與計算機連接；燃氣氣瓶的出氣口、氧氣氣瓶的出氣口、氮氣氣瓶的出氣口分別與預混罐的三個進氣口連通；一號流量計、二號流量計、三號流量計分別設置在燃氣氣瓶、氧氣氣瓶、氮氣氣瓶的出氣口處；預混罐的出氣口與燃燒器入氣口連通。

2.根據權利要求1所述的基于紫外激光吸收光譜的非接觸式火焰溫度及OH基濃度測量裝置，其特征在于所述Nd:YAG激光器輸出激光重頻為2～100Hz；激光中心波長532nm；激光脈寬10ns；激光單脈沖能量為30mJ至60mJ。

3.根據權利要求1所述的基于紫外激光吸收光譜的非接觸式火焰溫度及OH基濃度測量裝置，其特征在于所述可調諧染料激光器選用DCM、PM580共摻染料。

4.根據權利要求1所述的基于紫外激光吸收光譜的非接觸式火焰溫度及OH基濃度測量裝置，其特征在于所述小孔光闌直徑為1mm。

5.根據權利要求1所述的基于紫外激光吸收光譜的非接觸式火焰溫度及OH基濃度測量裝置，其特征在于所述分束鏡為熔融石英基片。

6.根據權利要求1所述的基于紫外激光吸收光譜的非接觸式火焰溫度及OH基濃度測量裝置，其特征在于所述一號光電探測器與二號光電探測器為PIN探測器。

7.根據權利要求6所述的基于紫外激光吸收光譜的非接觸式火焰溫度及OH基濃度測量裝置，其特征在于所述探測器的光譜響應范圍200-1100nm。

8.一種利用權利要求1-7任一權利要求所述的基于紫外激光吸收光譜的非接觸式火焰溫度及OH基濃度測量裝置測量非接觸式火焰溫度及OH基濃度的方法，其特征在于所述方法步驟如下：

步驟一：利用Nd:YAG激光器泵浦可調諧染料激光器，染料激光經倍頻后輸出紫外波段激光；

步驟二：紫外波段激光經過小孔光闌后入射到分束鏡表面，由分束鏡分束后分別射入一號光電探測器及二號光電探測器中；

步驟三：通過改變Nd:YAG激光器泵浦光強改變可調諧染料激光器輸出的紫外波段激光光強，紫外波段激光入射到一號光電探測器、二號光電探測器中，其響應信號被示波器采集到并通過計算機記錄下來；用線性擬合方法擬合不同紫外波段激光光強下入射一號光電探測器及二號光電探測器光強的標定關系；

步驟四：打開氧氣氣瓶、氮氣氣瓶、燃料氣瓶與一號流量計、二號流量計、三號流量計閥門，經預混罐混合后，點燃被測火焰，紫外波段激光透射過分束鏡后經燃燒區域入射到二號光電探測器中；將可調諧染料激光器的輸出波長調諧到OH基的吸收峰光譜范圍內，通過光柵掃描改變可調諧染料激光器的輸出波長，掃過OH基吸收峰的光譜范圍；

步驟五：光柵掃描的同時利用示波器采集一號光電探測器、二號光電探測器的響應信號，并用計算機記錄數據；

步驟六：選擇另外一支合適的OH基吸收峰，重復步驟四及步驟五的過程；

步驟七：利用步驟三中獲得的標定關系處理計算機中記錄到的數據，獲得火焰中該位置處的溫度及OH基濃度信息；

步驟八：移動燃燒器位置，重復步驟五至步驟七，對火焰中不同位置進行測量。