[發明專利]一種燃燒火焰溫度場瞬時定點診斷裝置及方法

在審

• 申請號: 201810324101.2
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108332864A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 董美蓉;李詩詩;陸繼東;駱發勝
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01J5/10
• 分類號: G01J5/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 劉巧霞

1.一種燃燒火焰溫度場瞬時定點診斷裝置，其特征在于，所述裝置具體包括：脈沖激光器、聚焦鏡片、激光能量探測計以及三維移動平臺；

所述脈沖激光器，用于產生特定波長的脈沖激光；

所述聚焦鏡片，用于將脈沖激光器產生的激光聚焦于火焰的特定位置；

所述激光能量探測計，用于接收聚焦后的激光殘余能量；

所述三維移動平臺，用于調整脈沖激光器和激光能量探測計的位置，從而改變火焰測點的位置。

2.根據權利要求1所述的一種燃燒火焰溫度場瞬時定點診斷裝置，其特征在于，所述脈沖激光器，激光頻率和能量能夠根據不同類型的火焰進行調整。

3.根據權利要求1所述的一種燃燒火焰溫度場瞬時定點診斷裝置，其特征在于，所述激光能量探測計，其探頭放置于激光光路末端且與激光光線垂直。

4.根據權利要求1所述的一種燃燒火焰溫度場瞬時定點診斷裝置，其特征在于，激光能量探測計的探頭越靠近等離子體，越能保證激光殘余能量完全進入激光能量探測計探頭，但受高溫火焰的影響，激光能量探測計探頭應該根據火焰尺寸放置于盡可能靠近等離子體又不至于吸收太多熱量的位置，同時激光能量探測計探頭的中心位置對準激光光束中心。

5.根據權利要求1所述的一種燃燒火焰溫度場瞬時定點診斷裝置，其特征在于，所述三維移動平臺由步進電機通過軟件實現同步運行，或者通過手動調節實現同步運行；所述三維移動平臺利用三個方向的千分尺刻度來確定測點的三維空間位置。

6.根據權利要求1所述的一種燃燒火焰溫度場瞬時定點診斷裝置，其特征在于，所述脈沖激光器發射的脈沖激光的能量，應保證能夠擊穿待測物質，產生等離子體，根據待測物質的擊穿閾值選擇大于擊穿閾值的擊穿能量。

7.用于實現權利要求1-6的一種燃燒火焰溫度場瞬時定點診斷方法，其特征在于，所述方法，具體步驟包括：

(1)搭建測量系統，采用脈沖激光器發射出所需的特定波長，設定所需激光頻率和激光能量大小；

(2)調整聚焦鏡片使脈沖激光聚焦在已知溫度的氣體或者火焰測點位置進行作用并產生等離子體；

(3)利用激光能量探測計探頭捕捉并記錄與激光作用后的脈沖激光殘余能量；

(4)重復多次步驟(1)-(3)，記錄不同溫度下的脈沖激光殘余能量，建立激光殘余能量與溫度的對應關系；

(5)將測量對象換成待測火焰，重復步驟(1)-(3)測量得到待測火焰的脈沖激光殘余能量，根據所建立的激光殘余能量與溫度的對應關系，計算得到待測火焰在測點位置的瞬時溫度。

8.根據權利要求7所述的一種燃燒火焰溫度場瞬時定點診斷方法，其特征在于，所述激光能量探測計的探測波長和激光波長需保持一致；在探測過程中，火焰光以及周邊雜光對能量的影響較小，可以忽略。

9.根據權利要求7所述的一種燃燒火焰溫度場瞬時定點診斷方法，其特征在于，所述方法的原理，具體為：

來自脈沖激光器的激光通過聚焦鏡片聚集在測點位置，火焰或者氣體分子吸收激光能量后快速膨脹，產生等離子體，未被吸收的激光能量透過火焰到達激光能量探測計；根據激光殘余能量與溫度的對應關系，計算得到測點位置火焰的瞬時溫度；通過調整脈沖激光器的激光頭以及激光能量探測計的位置，使激光聚焦到火焰的不同位置，測得不同位置火焰的激光殘余能量值，從而實現火焰空間各點的溫度測量。