[發明專利]湍流燃燒場四維碳煙顆粒初級粒徑分布測量系統及其方法

有效

• 申請號: 202110584029.9
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113310857B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 蔡偉偉;王倩
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 孟旭彤

1.一種湍流燃燒場四維碳煙顆粒初級粒徑分布測量方法，其特征是，包括有以下步驟：

S1、搭建激光光路系統，安裝高頻激光器、沿光路安裝光學組件、位于激光光路中的待測燃燒器、用于實時記錄激光光強分布的第一信號探測系統；

S2、建立基于內窺層析的比色輻射測溫系統，將第一一分多內窺鏡的多個入射端均勻布設于待測燃燒器外的同一半徑圓周的同一側，第一分光鏡的入射端對準于第一一分多內窺鏡的出射端，第二信號探測系統和第三信號探測系統分別對準第一分光鏡的兩個出射端；

S3、建立基于內窺層析的激光誘導白熾光信號測量系統，將第二一分多內窺鏡的多個入射端均勻布設于待測燃燒器外的同一半徑圓周的同一側；第二分光鏡的入射端對準于第二一分多內窺鏡的出射端，第四信號探測系統和第五信號探測系統分別對準第二分光鏡的兩個出射端；

S4、比色輻射測溫系統及激光誘導白熾光信號測量系統通過信號發生器設置觸發；信號發生器設置第一信號探測系統與第二探測系統、第三信號探測系統同步觸發，設置第四信號探測系統延時觸發，設置第五信號探測系統與第一信號探測系統及第四信號探測系統之間設定一定的延時；

S5、第一信號探測系統、第二信號探測系統、第三信號探測系統、第四信號探測系統、第五信號探測系統分別采集多角度信號并進行處理，獲得燃燒場溫度分布和碳煙顆粒初級粒徑四維分布；

S51：基于內窺層析的比色輻射測溫系統和基于內窺層析的激光誘導白熾光信號測量系統中各探測角度位置的標定；

S52：在待測燃燒器6不工作時，將已知不同波長下絕對輻射強度的寬譜標準光源置于待測燃燒器6上的中心位置，用第二信號探測系統和第三信號探測系統分別采集寬譜標準光源的輻射信號，完成基于內窺層析的比色輻射測溫系統中輻射信號強度的標定；

S53：基于內窺層析的比色輻射測溫系統數據處理，獲得湍流燃燒場四維溫度分布；

S54：根據第一信號探測系統所測得的實時激光線型對基于內窺層析的激光誘導白熾光信號測量系統中第四、第五信號探測系統探測得到的激光誘導白熾光信號進行矯正，降低激光強度分布不均對所測結果的影響；

S55：基于內窺層析的激光誘導白熾光信號測量系統數據處理，獲得湍流燃燒場四維碳煙顆粒初級粒徑分布。

2.根據權利要求1所述的湍流燃燒場四維碳煙顆粒初級粒徑分布測量方法，其特征是，激光光路的搭建具體為：

沿高頻激光器發射激光光束的光路，依次安裝有球面凹透鏡、第一柱面凸透鏡、第二柱面凸透鏡、反射鏡、待測燃燒器、中性密度衰減片；第一信號探測系統對激光信號進行采集探測，所述中性密度衰減片位于待測燃燒器和第一信號探測系統之間；

第一柱面凸透鏡、第二柱面凸透鏡分別對激光束在寬度和高度上進行擴束；第一柱面凸透鏡距離球面凹透鏡的距離為第一柱面凸透鏡與球面凹透鏡焦距絕對值之差；第二柱面凸透鏡距離球面凹透鏡的距離為第二柱面凸透鏡與球面凹透鏡焦距絕對值之差。

3.根據權利要求1所述的湍流燃燒場四維碳煙顆粒初級粒徑分布測量方法，其特征是：

第一信號探測系統沿光路依次包括有第一鏡頭和第一高速相機；第二信號探測系統包括依次連接的第一波段濾光片、第二鏡頭及第二高速相機；第三信號探測系統包括依次連接的第二波段濾光片、第三鏡頭和第三高速相機；第四信號探測系統包括依次連接的第三波段濾光片一、第四鏡頭、第一像增強器和第四高速相機；第五信號探測系統包括依次連接的第三波段濾光片二、第五鏡頭、第二像增強器和第五高速相機；

第一一分多內窺鏡的各入射端前均設置有第六鏡頭；第二一分多內窺鏡的各入射端前均分別設置有第七鏡頭。

4.根據權利要求3所述的湍流燃燒場四維碳煙顆粒初級粒徑分布測量方法，其特征是：所述寬譜標準光源的出光波長包括所述第一波段濾光片和所述第二波段濾光片的帶通區間。