[發明專利]同步測量火焰形態和溫度的裝置及方法

有效

• 申請號: 201711249888.2
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107782463B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 王國情;齊飛;劉訓臣;張國勇;李玉陽
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01K11/00
• 分類號: G01K11/00;G01N21/39;G01B11/00;G01B11/24
• 代理公司: 上海上谷知識產權代理有限公司 31342
• 代理人: 蔡繼清

1.一種用于同步測量火焰形態和溫度的裝置，其特征在于，所述裝置包括燃燒單元、高速紋影單元、TDLAS測量單元、數據采集單元以及控制單元，其中

所述燃燒單元包括定容燃燒彈和高壓脈沖發生器，所述定容燃燒彈包括前后兩塊平行的透明窗，且包括左右兩塊平行的透明窗，以及所述高壓脈沖發生器用于點燃所述定容燃燒彈中的可燃物；所述燃燒單元用于提供瞬態火焰；

所述高速紋影單元包括依次共軸布置的光源、針孔光闌、第一消色差傅里葉變換透鏡、第二消色差傅里葉變換透鏡、可調光闌和高速攝像機，其中所述第一消色差傅里葉變換透鏡和所述第二消色差傅里葉變換透鏡分別布置于所述定容燃燒彈的左右兩側，所述針孔光闌布置于所述第一消色差傅里葉變換透鏡的焦點處，所述可調光闌位于所述第二消色差傅里葉變換透鏡的焦點處；

所述TDLAS測量單元包括函數發生器、激光驅動器、激光器、分束鏡、反射鏡、標準具、第一探測器和第二探測器，其中，所述函數發生器與所述激光驅動器連接，所述激光驅動器與所述激光器連接，所述分束鏡位于所述定容燃燒彈的前側并布置成將所述激光器發出的光分成兩束，其中一束經過所述標準具之后被所述第一探測器接收，另一束穿過所述定容燃燒彈后被所述反射鏡反射并被所述第二探測器接收；

所述數據采集單元，所述數據采集單元分別與所述第一探測器、所述第二探測器和所述高速攝像機連接，用于采集來自所述第一探測器、所述第二探測器和所述高速攝像機的數據；以及

所述控制單元包括數字延遲發生器，所述數字延遲發生器分別與所述高壓脈沖發生器、所述高速攝像機和所述數據采集單元連接，用于控制所述高壓脈沖發生器、所述高速攝像機和所述數據采集單元的運行；

所述同步測量火焰形態和溫度的裝置用于測量毫秒量級時間尺度上的瞬態燃燒過程。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數字延遲發生器通過同軸電纜連接所述高壓脈沖發生器、所述高速攝像機和所述數據采集單元，以及所述數字延遲發生器設置成首先發出觸發信號給所述高速攝像機和所述數據采集單元，使得所述高速攝像機開始拍攝紋影信號，所述數據采集單元開始采集所述第一探測器、所述第二探測器和所述高速攝像機記錄的數據，隨后所述數字延遲發生器發出點火觸發信號給所述高壓脈沖發生器以輸出點火電壓和能量給所述定容燃燒彈。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光器設置成能夠發射波長范圍在2396.9cm^-1至2397.4cm^-1之間的中紅外激光，所述定容燃燒彈的前后兩塊平行的透明窗由石英制成，以及所述定容燃燒彈的左右兩塊平行的透明窗由藍寶石制成。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述定容燃燒彈中預先充有預混可燃氣體，并且所述定容燃燒彈中的預混可燃氣體的工況設置成使得預混可燃氣體燃燒產生的火焰能夠維持1～100毫秒。

5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述反射鏡與所述第二探測器之間布置有聚焦鏡。