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波长扫描直接吸收光谱法燃烧诊断技术适用情况讨论杨斌;潘科玮;杨荟楠;黄斌;刘佩进【摘要】针对波长扫描直接吸收光谱法（SDAS）在燃烧诊断应用中受温度与压强等参数影响的问题，采用光谱仿真计算讨论该方法的适用情况，以常用的 H2 O 分子7185．597 cm－1谱线为例，基于HITRAN 光谱数据库，对不同温度和压强下分子吸收光谱影响因素进行分析．根据目前二极管激光器调制范围一般在2 cm－1以内，得到了燃烧诊断应用中 SDAS 技术适用的一般原则，并对适用范围的拓展提出了建议．%For understanding the influences of temperature and pressure on combustion diagnostics by the scanned-wavelength direct absorption spectroscopy (SDAS),the molecular absorption spectrum simulation method was used to discuss the application conditions.Based on HITRAN database,taking 7 185.597 cm-1 water-vapor line as an example,the influence factors were analyzed at different temperature and pressure.Considering the modulation range of diode laser is about 2 cm-1 at present,the application criterions of SDAS for combustion diagnostics were discussed and summarized,and the suggestions which broaden the application range were presented.【期刊名称】《上海理工大学学报》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】5页(P445-449)【关键词】可调谐二极管激光器吸收光谱技术;波长扫描法;波长扫描直接吸收光谱法;燃烧诊断【作者】杨斌;潘科玮;杨荟楠;黄斌;刘佩进【作者单位】上海理工大学上海市动力工程多相流动与传热重点实验室，上海200093; 西北工业大学燃烧、热结构与内流场重点实验室，西安 710072;上海航天动力技术研究所，上海 201109;上海理工大学上海市动力工程多相流动与传热重点实验室，上海 200093;西北工业大学燃烧、热结构与内流场重点实验室，西安 710072;西北工业大学燃烧、热结构与内流场重点实验室，西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TK31燃烧诊断技术是揭示燃烧机理和认识燃烧过程的重要工具之一[1-3].可调谐二极管激光器吸收光谱技术(tunable diode laser absorption spectroscopy, TDLAS)对于碳氢燃料燃烧环境下的气体参数测量极具优势,可实现诸如温度、组分浓度、速度及流量等多参数在线测量,并且具有高灵敏度、高光谱分辨率、快时间响应、高可靠性及非接触等特点[4-5].由于系统实现和处理方法简单,波长扫描直接吸收光谱法(scanned-wavelength direct absorption spectroscopy, SDAS)是TDLAS技术应用最为广泛的技术之一[6-9].但是,在燃烧诊断应用中,由于分子吸收光谱峰值、线宽等参数受到温度、压强等参数影响,要获得准确、完整的吸收光谱,对波长扫描范围有一定要求,然而目前TDLAS技术广泛采用的通信用二极管激光器调制范围一般在2 cm-1以内,因此, SDAS方法具有一定的局限性.但其具体适用范围并未见有文献讨论,因此,本文以常用的H2 O分子7 185.597 cm-1谱线为例,基于HITRAN 光谱数据库,编写分子吸收光谱仿真程序,开展不同温度、压强下分子吸收光谱影响因素分析.根据目前二极管激光器调制范围一般在2 cm-1以内,讨论燃烧诊断应用中SDAS技术适用情况,以此为TDLAS技术燃烧诊断应用提供参考.TDLAS技术是将激光波长调制到特定组分吸收频域,通过测量激光束经待测区域内某一特定波长范围内的衰减程度,实现气态流场参数测量的一种燃烧诊断技术,其基本原理为Beer-Lambert定律.如图1所示,半导体激光器产生激光,光强为I 0,激光通过待测气体后由光电探测器接收,透射光强为I t,激光频率为v,单位为cm-1.当激光频率v与气体吸收组分跃迁频率相同时,激光能量被吸收.定义传播分数T v,入射光强与透射光强满足Beer-Lambert定律.式中,k v为光谱吸收系数;L为激光光程;(k v L)为光谱吸收率αv;p为压强;X abs为吸收组分摩尔浓度;Φ为线型函数(在燃烧场条件下通常采用Voigt线型函数描述);S(T)为谱线强度,是温度T的函数.式中,h为Planck常数;c为真空中光速;k为Boltzmann常数;E″为低能级能量;T 0为参考温度; v 0为谱线中心频率;Q(T)为吸收组分配分函数.为了深入理解分子吸收光谱与温度、压强等参数的关系,有必要对分子吸收光谱开展系统的理论分析,分子吸收光谱仿真计算必可不少.本文基于HITRAN数据库,编写分子吸收光谱仿真程序,开展分子吸收光谱影响参数分析.HITRAN光谱数据库是由空军剑桥研究实验室(Air Force Cambridge Research Laboratories,AFCRL)在20世纪60年代针对大气分子跃迁而创建,历经50余年的发展,目前已成为可见光和红外区域大气分子光谱定量的重要工具.数据库汇编了众多小分子光谱参数的实验测量、理论计算和预估结果,包括谱线中心、谱线强度、低能级能量、空气加宽系数、自加宽系数及温度指数等重要光谱参数[10].由于HITRAN光谱数据库压强单位统一采用标准大气压(atm)(1 atm=101 325 Pa),为了同国际惯例一致,本文压强单位统一采用标准大气压(atm).本文基于Matlab软件编写了分子吸收光谱仿真计算程序,包括线型函数计算、谱线强度计算和分子吸收光谱仿真计算模块,该程序是本文开展SDAS技术适用情况讨论的理论工具.由Beer-Lambert定律(式(1))可知,吸收光谱与光程、组分浓度成正比,而受温度T 和压强p影响较为复杂,本文以常用于燃烧诊断应用的H2 O分子7 185.597 cm-1谱线为例,开展详细的分子吸收光谱参数影响分析,其中,H2O组分浓度取10%. 3.1 温度参数由于吸收光谱是谱线强度与线型函数等的乘积,温度对分子吸收光谱的影响可分解为对谱线强度与线型函数的影响.压强p=1 atm情况下,计算不同温度(296,600,1 000,1 500,2 000 K)下H2O分子谱线强度随温度T的变化情况、线型函数与吸收光谱随波长λ的变化情况,如图2所示.随着温度的升高,谱线强度先增大,在580 K 左右达到最大值后降低.而对于线型函数来说,温度的变化对其影响不大.因此,压强等其它参数相同,吸收光谱吸收率峰值随温度的变化趋势与谱线强度一致,吸收率峰值随温度的升高先增大,在580 K左右达到最大值后降低.此外,由图2(c)可以看出,吸收光谱的线宽随温度变化不大,这便是实现SDAS技术的基础.3.2 压强参数压强对分子吸收光谱的影响主要是对线型函数的影响,在温度T=1 000 K情况下,开展不同压强(0.5,1,2,5,10 atm)下H2 O分子线型函数与吸收光谱计算,如图3所示(见下页).随着压强的升高,线型函数的峰值减小,线宽增大,这是因为压强增大造成碰撞加宽增大,线型函数宽度增大,而面积积分不变,因此,峰值随之降低.对于吸收光谱来说,压强升高导致线宽增大的同时,还会造成碰撞漂移,并且漂移量与压强成正比.从图2(b)可以看出,吸收光谱随压强的升高变化十分剧烈,当p=1 atm时,吸收光谱频率跨度1 cm-1左右,当p=5 atm时,吸收光谱两翼已无法达到零值,即无零吸收翼,因此,无法再通过SDAS技术获得该谱线完整的吸收光谱.能否有效获得吸收光谱是SDAS技术的关键.温度对吸收光谱影响主要体现在峰值的变化,而压强对吸收光谱的影响非常大.由于目前半导体激光器调制范围在2 cm-1以内,因此,SDAS技术就有一定的适用范围,现将压强分为几个范围进行讨论. 4.1 低压(p≤1 atm)如图4所示,在压强p≤1 atm情况下,零吸收翼间距小于1.1 cm-1,而二极管激光器通常都能通过电流调制进行该范围吸收光谱的扫描,此时SDAS技术完全适用,即使有邻近谱线的干扰,只要谱线强度大小差别较大,SDAS技术仍然能够通过多峰函数拟合实现有效分辨,从而准确获得确定谱线的吸收光谱.4.2 较高压强(1 atm＜p≤3 atm)如图5所示,在压强p＞1 atm情况下,谱线由于压强的增大使得碰撞加宽增大,光谱整体上移,零吸收翼逐渐消失.以p=3 atm为例,零吸收翼间隔为2 cm-1,正好为二极管激光器调制范围,因此,认为当1 atm＜p≤3 atm时,SDAS技术仍然适用.但压强越大,对激光器调制范围的要求越高,并且由于邻近谱线光谱叠加,零吸收翼的范围越来越小,此时,利用SDAS技术获取吸收光谱的准确度会降低,此时,应对吸收光谱进行一定的修正.4.3 高压(p＞3 atm)如图5所示,当压强p＞3 atm时,吸收光谱线宽继续增大,零吸收翼间距大于2 cm-1,超出二极管激光器通常的调制范围,并且由于邻近谱线的叠加,吸收光谱甚至不存在有效的零吸收翼,此时, SDAS技术不再适用.本文是基于常用作燃烧诊断的H2 O分子7 185.597 cm-1谱线进行分析,以通常激光器调制范围2 cm-1作为SDAS技术适用条件,讨论得到SDAS技术适用原则.目前来说,该讨论是具有代表性的.但进一步来说,若能选取更为孤立的谱线,随着压强增大,邻近谱线的干扰将进一步减弱,这对拓宽SDAS技术压强适用范围具有积极意义.此外,随着激光器的进一步发展,调制范围也能进一步加宽,这也能扩宽SDAS技术压强适用范围.与其它技术相比,SDAS技术具有系统实现与处理方法简单等优点,是TDLAS技术优先考虑的技术,但是,由于燃烧环境下分子吸收光谱受压强影响较大,因此,存在一定的压强适用范围,这是本文研究的出发点.但对于SDAS技术无法实现的更高压强范围,可利用固定波长直接吸收光谱技术(fixwavelength direct absorption spectroscopy,FDAS)和二次谐波调制光谱技术(wavelength modulation spectroscopy with the second harmonic detection, WMS-2f)[11].由于FDAS 技术将激光固定调制在谱线中心处,仅需测量该波长下激光的衰减程度实现参数测量,无需获得整个光谱形状,不受压强影响;而WMS-2f技术利用谱线中心处2f信号高度开展参数测量,同样不需要获得整个光谱2f信号,不受压强增大造成光谱线宽加宽影响,因此,这两种方法为TDLAS技术对高压流场参数的测量提供可能.基于HITRAN光谱数据库,通过开展不同温度和压强下分子吸收光谱的仿真计算,讨论SDAS燃烧诊断技术适用情况,得到如下结论:a.开展温度和压强参数对吸收光谱的影响分析发现,温度对谱线强度影响较大,且谱线强度决定吸收光谱吸收率峰值的大小;压强对线型函数影响较大,谱线线宽增大,邻近谱线叠加严重.b.根据压强对吸收光谱影响的特点,结合SDAS技术适用条件(通常激光器调制范围2 cm-1),确定在低压情况(p≤1 atm)下,SDAS技术完全适用;在较高压强(1＜p≤3 atm)下,利用SDAS技术需通过理论分析进行测量结果修正;而对于高压(p＞3 atm)情况,SDAS技术不再适用.c.谱线的优化与激光器调制范围的进一步加宽都能拓宽SDAS技术的压强适用范围,而对于SDAS技术无法实现的更高压强范围,可利用FDAS技术和WMS-2f技术.【相关文献】[1] Soid SN,Zainal ZA.Spray and combustion characterization for internal combustion engines using optical measuring technique—A review[J].Energy,2011,36(2):724-741. 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中文摘要中文摘要利用飞秒激光成丝对丁烷燃烧进行诊断飞秒激光在非线性介质中传输时，当克尔自聚焦和等离子散焦达到动态平衡时，就会形成等离子体细丝。
在成丝过程中会发生诸多非线性效应，是研究者关注的焦点。
因飞秒激光成丝时光强极高，足以将空气分子激发到高激发态，而处于高激发态的分子再次返回基态时，就会发射特征荧光，近年来，它逐渐成为科学界研究的热点课题。
本论文将飞秒激光成丝应用到燃烧科学领域，提出了一种新的燃烧诊断技术，即飞秒激光成丝诱导荧光光谱技术，这项技术能够实现对多种燃烧中间产物的同时探测。
在遥感以及提高燃料能量转化效率等方面都具有很大的实用价值。
我们对飞秒激光脉冲作用于丁烷火焰成丝时产生的后向散射的荧光进行了在火焰中的空间分布探测，发现多种燃烧中间产物CN、CH、C2以及N2、N+2呈现出极大的差异，这一差异主要取决于气体温度（密度）的空间分布，同时，在丁烷燃烧过程中发生的一系列反应也会对其产生一定的影响。
飞秒激光成丝诱导荧光技术不仅可以用于探测燃烧过程中的中间产物，实现对燃烧过程的诊断，还可以对空气中含有的可燃气体成分进行检测。
关键词：飞秒激光成丝，非线性特性，光丝诱导荧光，燃烧诊断。
AbstractThe combustion diagnosis of butane/air flame via femtosecondlaser filamentationDuring the transmission of femtosecond laser pulses in nonlinear media, plasma filaments will be formed when the Kerr self-focusing and the plasma defocusing reach a dynamic balance. At the same time, There are many nonlinear effects in filamentation process,which has become the focus of researchers. The laser intensity is strong enough to stimulate the molecules in air during the filamentation formation process, and it will emit characteristic fluorescence when the excited state molecules jump to ground state. In recent years, it has gradually become a hot research topic in the field of science. In this paper, filament-induced fluorescence technique, a new combustion diagnostic technique based on femtosecond laser filaments have been applied to the combustion field, and it can realize simultaneous detection of various combustion intermediates. It is of great practical value for reducing the emission of atmospheric pollutants (such as CO, CN, NO, etc.), remote sensing and improve the efficiency of energy conversion.The femtosecond filament-induced backward fluorescence in thebutane/air flame is investigated in this paper. It is found that the spatial distributions of combustion intermediates (CN, CH and C2), nitrogen molecules and nitrogen molecular ions in the flame show great difference, which is mainly determined by the spatial distribution of gas temperature (density), and also affected by the reactions. Furthermore, we demonstrate that filament-induced fluorescence technique can not only sense the combustion intermediates, but also detect combustible gas with trace amounts in air.Keywords: femtosecond laser filamentation, nonlinear properties, filament-induced fluorescence , combustion diagnosis.目录中文摘要 (I)Abstract (II)目录 (IV)第一章绪论 (1)1.1飞秒激光成丝概述 (1)1.1.1飞秒激光简介 (1)1.1.2 飞秒激光成丝及其发展 (3)1.2几种激光燃烧诊断技术 (5)1.2.1激光诱导荧光（LIF）技术 (5)1.2.2 激光诱导击穿光谱（LIBS）技术 (6)1.3本章小结 (9)第二章飞秒激光成丝的相关理论及应用 (10)2.1飞秒激光成丝的物理机制 (10)2.2飞秒激光成丝过程中发生的现象 (12)2.2.1衍射和色散 (12)2.2.2多光子电离和隧穿电离 (13)2.2.3强度钳制 (14)2.2.4飞秒激光成丝诱导荧光发射 (15)2.3飞秒激光成丝的应用 (16)2.3.1大气环境污染物的远程探测 (17)2.3.2人工降雨与降雪 (18)2.3.3激光引雷 (19)2.4本章小结 (20)第三章利用飞秒激光成丝诱导荧光对丁烷燃烧过程进行诊断 (21)3.1燃烧诊断概述 (21)3.2实验装置 (25)3.3结果与分析 (26)3.4本章小结 (35)第四章总结 (36)参考文献 (37)作者简介及硕士期间发表的文章 (45)致谢 (46)第一章绪论超短超强脉冲激光技术的创新发展与应用，在现代科学中俨然已经成为一个非常重要的科研领域，也是世界各国在科研领域中竞争的焦点之一。
消防燃烧学课程教学大纲课程名称：消防燃烧学英文名称：Combustion Fundamentals of Fires课程编号：课程类别：专业技术基础学时：60（课堂教学50学时、实验教学10学时）适用专业：消防工程、电子信息工程、核生化消防、消防指挥说明部分一、课程性质消防燃烧学课程是一门研究火灾发生、发展和熄灭基本规律的科学，主要为防火和灭火工作提供理论指导。
消防燃烧学课程是消防教育的重要专业技术基础课，是消防工程、电子信息工程、核生化消防、消防指挥等专业的必修课。
作为一门独立的新兴边缘学科体系中的课程，其理论性、实践性和实用性都很强。
二、课程教学目的与任务开设本课程，是为了使学员掌握可燃性物质燃烧或爆炸的基本规律和特性、防火和灭火的基本原理等方面的知识，并掌握有关实验的操作方法或某些模拟试验的观察方法；培养学员分析和解决实际火灾或爆炸事故及火灾的预防和控制等方面问题的能力，为消防工程专业、电子信息工程专业、核生化消防专业和消防指挥专业等的后续专业课程打下坚实的理沦基础。
通过本课程的学习，有助于学员成为专业基础扎实、知识面宽、能力强、素质高，并富有创新精神的消防工作专门人才。
三、教学基本要求通过本课程的课堂教学，使学员对火灾燃烧现象的本质、重要可燃物质的物理化学性质、燃烧和爆炸的基本原理、着火和灭火的基本理论以及气态、液态和固态可燃物燃烧或爆炸基本规律等有全面的了解；初步掌握以燃烧理论为基础来分析火灾中的现象，建立能分析和解决实际问题的思维方法。
消防燃烧学课程的基本要求并不要求掌握某个具体的计算和求解过程，而是突出思维方法的培养，加强理论联系实际的培养，包括与其它相关课程的有机结合。
因此，消防燃烧学课程教学应以燃烧过程的基本理论为主线，并注重与实际和相关领域的结合，结合实验提高观察现象、分析问题、解决问题和动手操作能力。
四、本课程与其他相关课程的联系与分工火灾燃烧现象受多种物理化学因素的影响。
消防燃烧学：保护生命和财产安全的重要学科引言：消防燃烧学是一门研究火灾与燃烧过程的学科，它涉及到了人类社会中最基本的安全问题。
通过深入研究火灾的起因、传播规律以及防控措施，消防燃烧学为保护生命和财产安全提供了重要的理论和技术支持。
本文将介绍消防燃烧学的基本概念、研究内容以及在实际应用中的重要性。
第一部分：消防燃烧学的基本概念消防燃烧学是研究火灾与燃烧过程的学科，它主要包括以下几个方面的内容：1.燃烧原理：研究燃料、氧气和点火源之间的相互作用关系，以及燃烧过程中释放的能量和生成的产物。
2.火灾起因：探讨火灾发生的各种可能原因，如电器故障、化学反应、人为失误等。
3.火灾传播：研究火焰的传播规律，包括火势蔓延速度、烟雾扩散等。
4.火灾防控：探索各种预防和应对火灾的方法和技术，如消防设施、灭火剂等。
第二部分：消防燃烧学的研究内容消防燃烧学作为一门综合性学科，涉及到了多个学科领域的知识和技术。
其主要研究内容包括：1.火灾风险评估：通过对建筑物、工厂、车辆等场所进行系统评估，确定火灾发生的概率和影响程度。
2.燃料特性研究：分析不同材料的燃烧特性，如点燃温度、燃烧速率等，为火灾预防提供依据。
3.火灾模拟与仿真：利用计算机技术对火灾的起因、传播过程进行模拟和仿真，以指导火灾防控工作。
4.火灾控制技术：研究各类灭火装备、灭火剂的性能和应用方法，提出有效的火灾控制策略。
第三部分：消防燃烧学在实际应用中的重要性消防燃烧学在保护生命和财产安全方面具有重要意义：1.火灾预防：通过对火灾起因、传播规律的研究，提供科学的预防措施，降低火灾发生的概率。
2.灭火技术：研究各种灭火剂的性能和应用方法，为实际灭火行动提供技术支持。
3.建筑设计与消防设施规划：根据火灾特性和消防需求，合理规划建筑物的防火结构和消防设备布局。
4.火灾调查与事故分析：通过对火灾事故的调查和分析，总结经验教训，改进消防工作。
结论：消防燃烧学作为一门重要的学科，为保护生命和财产安全提供了理论和技术支持。
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《消防燃烧学》教案.doc第一章：消防燃烧学概述教学目标：1. 了解消防燃烧学的基本概念和研究对象。
2. 掌握火灾的发生和发展过程。
3. 理解消防燃烧学的重要性和应用领域。
教学内容：1. 消防燃烧学的定义和研究对象。
2. 火灾的发生和发展过程。
3. 消防燃烧学的重要性和应用领域。
教学方法：1. 讲授法：讲解消防燃烧学的基本概念和研究对象。
2. 案例分析法：分析火灾案例，理解火灾的发生和发展过程。
3. 讨论法：探讨消防燃烧学的重要性和应用领域。
教学资源：1. 教材：消防燃烧学教材。
2. 案例资料：火灾案例资料。
教学评估：1. 课堂问答：检查学生对消防燃烧学的基本概念的理解。
2. 案例分析报告：评估学生对火灾案例分析的能力。
第二章：火焰和燃烧过程教学目标：1. 了解火焰的形态和特性。
2. 掌握燃烧过程的基本原理。
3. 理解燃烧产物的形成和影响。
教学内容：1. 火焰的形态和特性。
2. 燃烧过程的基本原理。
3. 燃烧产物的形成和影响。
教学方法：1. 实验演示法：观察火焰的形态和特性。
2. 讲授法：讲解燃烧过程的基本原理。
3. 案例分析法：分析燃烧产物的形成和影响。
教学资源：1. 实验设备：火焰实验设备。
2. 教材：消防燃烧学教材。
3. 案例资料：燃烧产物案例资料。
教学评估：1. 实验报告：评估学生对火焰实验的理解和分析能力。
2. 课堂问答：检查学生对燃烧过程和燃烧产物的理解。
第三章：火灾蔓延和燃烧蔓延教学目标：1. 了解火灾蔓延的过程和因素。
2. 掌握燃烧蔓延的基本原理。
3. 理解火灾蔓延的控制和预防措施。
教学内容：1. 火灾蔓延的过程和因素。
2. 燃烧蔓延的基本原理。
3. 火灾蔓延的控制和预防措施。
教学方法：1. 实验演示法：观察火灾蔓延的过程和因素。
2. 讲授法：讲解燃烧蔓延的基本原理。
3. 案例分析法：分析火灾蔓延的控制和预防措施。
教学资源：1. 实验设备：火灾蔓延实验设备。
2. 教材：消防燃烧学教材。
预混燃烧⼀、预混燃烧的基本介绍1.贫燃预混燃烧的介绍贫燃预混燃烧是在保证燃料充分燃烧的情况下，增⼤空⽓的供给量，从⽽降低燃烧室的温度，满⾜较低的污染物排放标准（可以做到低NOx的排放）。
但是与常规的扩散燃烧技术相⽐，贫燃预混燃烧是在偏离正常化学当量⽐下进⾏的，这就会产⽣燃烧的不稳定性（主要包括回⽕以及振荡燃烧），严重阻碍了贫燃预混燃烧技术的发展。
维持贫燃预混燃烧室内的正常燃烧，其关键就在于避免⽕焰的吹熄与振荡燃烧。
⽕焰吹熄现象是因为燃烧室内当量⽐被控制在接近贫燃熄⽕极限，以便尽量降低⽕焰温度以及的排放，⽽在这种燃烧状况下，⽕焰传播速度很低，在相对⾼速的⽕焰流场中，会导致⽕焰的熄灭现象，这种现象发⽣的时间很短，被称为静态不稳定。
因此要避免⽕焰吹熄，维持预混⽕焰的稳定燃烧，关键就在于保持⽕焰燃烧速度与流场速度的平衡，可从以下两种⽅法着⼿：①提⾼燃烧速度；②降低燃⽓供给速度。
提⾼燃烧速度可使⽤端流产⽣器提⾼⽕焰瑞流强度，⽽降低燃⽓平均速度可以通过减少燃⽓供给做到，但是燃机的总效率也会下降，通常采⽤在燃烧室内安装钝体稳焰器或在燃烧室避免加⼯凹槽形成局部低速区域，使⽕焰燃烧速率与流场速率均衡，以便维持⽕焰的燃烧。
另外除上述⽅法外，旋流因为其特殊的流动特性，也常⽤于稳定湍流⽕焰。
预混燃烧的不稳定受燃料种类、进⽓温度、燃料⼀空⽓过量空⽓系数、燃烧室⼏何参数、燃烧室温度以及压⼒等众多参数的影响。
按压⼒振荡频率可将燃烧不稳定分为：低频振荡、中频振荡、⾼频振荡。
按照压⼒振荡涉及的燃烧系统部件可以将其定义为三类：燃烧系统不稳定、燃烧室腔体不稳定以及固有燃烧不稳定。
根据燃烧系统内不同扰动间的相互关系，可将燃烧不稳定分为受迫燃烧不稳定和⾃激燃烧不稳定，也可称为受迫振荡和⾃激振荡。
⼆、国内外研究现状及进展Lieuwen等⼈对预混燃烧室内的燃烧不稳定性进⾏了理论和实验研宄，将预混燃烧室分为进⼝区域、燃烧区域以及燃烧产物区域三个部分，⽤“完全撞拌反应器”模型（WSR）对当量⽐波动引起燃烧热释放波动的机理进⾏了描述和分析。
基于离子电流的缸内异常燃烧诊断离子电流诊断技术是一种用于发动机异常燃烧的检测方法，它基于测量燃烧室内产生的离子电流信号来分析燃烧过程，从而有效地诊断发动机的故障。
在发动机的燃烧过程中，燃料与空气通过缸内阀门进入燃烧室，随着火花塞的点火，混合物开始燃烧，在燃烧过程中会产生大量的离子电流。
这些离子电流可以通过电极放置在燃烧室内进行测量和记录。
通过分析产生的离子电流信号，可以了解燃烧室内的燃烧情况，诊断燃烧过程中的问题。
离子电流诊断技术具有以下几个特点：1.非接触式测量，无需修改发动机结构和部件。
2.测量结果准确可靠，响应速度快，能够实时监控发动机燃烧状态。
3.应用范围广泛，可用于汽油发动机、柴油发动机等各种类型的内燃机。
4.适用于燃烧不充分、点火延迟、缸内沉积物等各种异常燃烧问题的诊断。
在离子电流诊断技术中，研究者主要关注燃烧室内的离子电流信号。
这些信号可以分为两种类型：负极信号和正极信号。
负极信号是由燃烧产生的OH-和CO3-等阴离子所形成的，而正极信号则是由燃烧产生的H+等阳离子所形成的。
通过分析这些信号的强度和形状，可以了解燃烧室内的燃烧状态，包括点火延迟、反复点火、不完全燃烧、积碳等问题。
离子电流诊断技术在实际应用中，需要配合其他传感器和控制系统进行全面诊断。
例如，可以采用温度传感器、压力传感器、氧传感器等来对发动机的燃烧状态进行进一步的判断和诊断。
同时，适当的控制系统和反馈控制算法可以对燃烧过程进行调节和优化，从而提高发动机性能和节能降耗。
总之，离子电流诊断技术是一种有效的发动机故障诊断方法，它可以通过测量缸内燃烧过程中产生的离子电流信号，了解发动机燃烧状态，并帮助进行故障诊断和性能优化。
未来，随着传感器技术和控制算法的不断改进，离子电流诊断技术将会为内燃机行业的发展提供更加精准和可靠的技术支持。
离子电流诊断技术在汽车制造领域中有着广泛的应用，近年来也在智能制造、能源、环保等领域中得到了广泛的应用，提高了生产效率，并减少了能源消耗、环境污染等问题。
