基于激光的测量技术在燃烧流场诊断中的应用

激光技术在燃烧引擎研究中的应用激光技术作为一种高精密度的测量工具，近年来在科技领域得到了广泛的应用。

特别是在燃烧引擎研究中，激光技术的应用不仅提高了实验精度，也为理论研究提供了新的思路。

本文将从燃烧引擎激光诊断、激光测速以及激光点火等方面，阐述激光技术在燃烧引擎研究中的重要作用。

一、激光诊断技术在燃烧引擎研究中，激光诊断技术被广泛用于燃烧过程的可视化观测。

通过使用激光束对燃烧过程中的气体浓度分布、压力和温度等参数进行测量和分析，可以有效地揭示燃烧过程中的各种反应情况。

例如，激光诊断技术可以用来观测燃烧室内燃烧过程中的火焰形貌，通过火焰形貌的变化可以判断燃料燃烧的效率和燃烧稳定性。

此外，激光诊断技术还可以用来检测燃烧产物的浓度，从而评估燃烧的完全性和污染物的排放情况。

通过激光诊断技术的应用，科研人员可以更加准确地了解燃烧引擎的工作状态，从而为引擎的优化提供理论支持。

二、激光测速技术激光测速技术是燃烧引擎研究中另一个重要的应用方向。

燃烧引擎中存在着各种不同速度的流体流动，如燃料喷射速度、气缸内燃烧气体的流速等。

通过使用激光测速技术，可以测量这些流体流动的速度和分布情况，为燃烧过程的调控提供重要的实验数据。

激光测速技术一般可以分为两种：激光多普勒测速和激光协方差测速。

激光多普勒测速主要用于测量燃烧室中气体流体的速度和方向，能够高精度地获得流体流动的相关参数。

而激光协方差测速则主要用于测量燃料喷射的速度和分布。

这两种激光测速技术的应用有效地提高了燃烧引擎研究的实验精度和数据质量，有助于研究人员更加深入地理解燃烧过程的复杂性和机理。

三、激光点火技术除了激光诊断和激光测速技术外，激光点火技术也是燃烧引擎研究中的重要应用方向之一。

传统的点火技术一般使用火花塞或者喷油嘴等装置进行燃料点火，但是这种方式存在着点火能量不稳定、燃烧效率低等问题。

而激光点火技术可以精确地控制点火位置和能量，从而提高燃料的燃烧效率和动力输出。

光学测试技术在内燃机燃烧研究中的应用与发展摘要：依据国内外文献资料研究了内燃机光学测试技术的发展现状和趋势，介绍了目前应用在内燃机流场测量和缸内浓度场、温度场测量的先进光学测试技术，着重分析了各种测量方法的工作原理、应用范围及优缺点。

关键词：内燃机；光学测试；流场测量；温度场；浓度场0引言高热效率和良好的可靠性使得内燃机成为工农业生产和交通运输中应用最广泛的动力机械。

研究内燃机的工作过程，改善和优化缸内燃烧是实现内燃机高效、低污染目标的重要途径。

传统的测试方法属于接触式测量，在测量的同时会破坏和干扰流场的流速，所测结果不能反应流场的真实情况[1]。

同时，它们只能瞬时测量一点或几点的速度值，很难提供整个流场的结构信息。

而内燃机缸内流场的非稳态性，依靠单点测试技术就不能得到正确的瞬时空间全场流速分布，难于获得真实准确的流场分布状态。

而光学技术和计算机技术的发展为更精准地研究内燃机的工作过程提供了平台。

光学测量方法属于非接触式测量，其最大的优越性在于对测量场没有干扰而且精度高，尤其是上世纪60年代以后，激光技术的诞生和发展，凭借激光出色的单色行、相干性和方向性，为内燃机的光学测量开辟了一个新的领域。

光学技术在内燃机测量中的应用主要是测量缸内速度场、温度场、浓度场等，常用的内燃机光学测量技术包括激光多普勒技术（LDV）、粒子图像测速技术(PIV)、激光全息技术、双色法、激光诱导荧光法(LIF)、平面激光诱导炽光法(PLII)、拉曼散射光谱法(SRS)、相干反斯托克斯光谱法(CARS)等。

1缸内流场测量1.1 单点测速技术激光多普勒技术(LDV)是最早应用于内燃机测量的一门激光技术，它常用来测量缸内单点的瞬时速度[2]。

在激光多普勒技术之前，缸内单点的瞬时速度测量多采用热线风速仪。

热线风速仪是接触式测量仪器，它将特定的电加热的金属丝放入被测流场中，测量单一点瞬时速度的变化历程，当气流流过金属丝时带走其表面热量而引起温度下降，从而引起热丝电阻的改变，当气流使热线电阻发生变化时，电桥的不平衡电压被反馈放大器放大后送回桥端。

采用量子串级激光分析仪实现燃烧控制中的节能关键词锅炉效率，燃烧控制，烟气分析仪，量子串级激光，燃料优化摘要针对电力、工业锅炉厂、石化、炼厂和其他工业的加热炉和锅炉的燃烧控制，形成了一项新的分析技术。

分析仪采用一个量子串级激光（QCL ）来直接测量燃烧烟气中的CO （ppm ）、H2O （%）和CO2(%)含量。

这个固定安装的分析仪提供实时的燃烧组成分析，在确保CO 处于安全水平的条件下，为燃料效率最大化创造了条件。

本文将讨论分析仪在能源效率优化、安全监测、温室气体组成和低排放物上的应用。

详细讨论在公用工程系统中发电厂锅炉上安装该仪器来实现低过剩空气和燃烧物CO 间平衡的好处。

集成到安全仪器系统（SIS ）中时，分析仪可用作高CO （易燃物）和低过剩空气（O2）的监测仪。

采用专利运算法则，O2测量不受空气泄漏和可能的错误读数的影响。

本文将详细讨论量子串级激光技术如何在高温、腐蚀、气体压力波动和颗粒干扰这样一个工业燃烧环境中，实现对气体进行快速分析、不需要调校、无漂移和高可靠性的测量。

引言-背景工业锅炉、加热炉和熔炉上燃烧控制技术的改进促进分析仪向高可靠、低维护和快速反应的方向发展。

Robert J. Bambeck 董事长， CEO Bambeck Systems Inc. 桑塔阿那风，美国加州 Jason Mooney 工艺管理经理 休斯顿Valero 炼厂 休斯顿，德克萨斯这项技术主要的燃烧控制方法和主要应用是采用CO作为燃烧过程的控制变量来达到接近理论燃烧的状态。

高效的燃烧过程会产生微量的CO，分析CO并进行控制就能优化燃烧过程，在企业生产上实现节能。

过剩空气（在完全燃烧所需理论空气基础上的过剩量）用来确保燃料完全燃烧。

如果能基于CO的自动燃烧控制能确保完全燃烧，就不需要过剩空气了。

当前CO控制的成功技术是采用“发光源-气室滤光”来测CO，采用探针分析仪来测O2。

现在量子光束技术也是可行的。

3 激光多普勒测速仪在化学工程中的应用尹晔东王运东费维扬(清华大学化工系, 北京100084)摘要化工研究中经常要涉及到流体, 需要对流体的流速进行测量。

激光多普勒测速仪作为一种非接触式测量手段, 具有精度高、重复性好、动态响应快、测量范围宽等优点, 因而在流场、湍流、传质、传热、流型、燃烧等方面获得了越来越广泛的应用。

本文综述了激光多普勒测速仪在化工研究领域作为一种新测量手段获得的应用。

关键词激光多普勒测速仪(L DV ), 流场, 搅拌釜, 转盘塔, 化学工程A pp l ica t ion s of la ser D opp l er ve loc im e ter i n chem ica l en g i n eer in gY IN Y ed on g, W A N G Y u n d on g, F E I W e iy a n g(D ep a r t m en t o f C h e m ica l E n g i n ee r i n g, T si n gh u a U n ive r s ity, B e i jin g 100084)A b stra c t T h e re s ea r ch w o rk in ch e m ica l en g i n ee r i n g a l w ay s dea ls w ith f l u id, it s ve l o c i ty n eed s to m ea2 su re. T h e la s e r D o pp le r ve l o c i m e t e r(L D V ) u sed a s a no n2co n tac t m ea s u rem en t m ean s fea t u re s h igh accu racy, goo d rep e t i t i o n, rap id k in e t i c re s po n sib ility an d b ro a d in te r va l o f m ea s u rem en t an d so o n. H en ce th e L D V is w ide l y u sed in ch e m ica l en g i n ee r i n g re s ea r ch , e s p e c ia l ly in th e f l u id f l ow m ea s u rem en t s, tu rbu len ce, h e a t an d m a s s t r an sfe r, f l ow st r uc t u re a s w e l l a s com bu st i o n. T h e p o ten t i a l u se o f th is advan ced m ea s u r i n g tech n ique in ch e m ica l en g i n ee r i n g re s ea r ch is rev i ew ed.Key words la s e r D o pp le r ve l o c i m e t e r(L D V ) , f l ow f i e l d, st i r r ed ve s se l, ro ta t i n g d i sc tow e r, ch e m ica l en2 g i n ee r i n g流体(包括气体和液体) 是化学工业中经常遇到的物流。

激光光谱技术在燃烧流场诊断中的应用刘晶儒;赵新艳;叶锡生;胡志云;张振荣;关小伟;王晟;陶波;叶景峰;张立荣;黄梅生【摘要】介绍了用于燃烧流场诊断的激光光谱技术的研究进展,叙述了相干反斯托克斯喇曼散射、自发振动喇曼散射、激光诱导荧光、分子滤波瑞利散射、可调谐二极管激光吸收光谱等技术的基本原理及其实验系统.给出并分析了激光光谱技术对预混火焰稳态燃烧场和固体燃剂瞬态燃烧场的温度、主要组分及浓度、流场密度和火焰构造测试的实验结果.实验结果表明,基于激光光谱的燃烧诊断技术不仅能够实现对稳态燃烧场的高精度测量,而且能够应用于复杂的瞬态燃烧场诊断.%The research on laser combustion diagnostic techniques is reviewed. The fundamental principles and experimental systems of Coherent Anti-Stokes Raman Scattering (CARS), Spontaneous Vibration Raman Scattering (SVRS), Laser-induced Fluorescence (LIF), Molecular Filtered Rayleigh Scattering (FRS), Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS) etc. , are presented. The measured main parameters of temperature, species concentration, density and structures in the premixed stable flame and solid fuel combustion are also given. The measured results indicate that laser spectroscopy-based diagnostic techniques can be used in premixed flame for high precision measurements,and are well suitable for the diagnostics of more complex transient combustion.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2011(019)002【总页数】13页(P284-296)【关键词】激光光谱;稳态燃烧场;瞬态燃烧场;光谱诊断【作者】刘晶儒;赵新艳;叶锡生;胡志云;张振荣;关小伟;王晟;陶波;叶景峰;张立荣;黄梅生【作者单位】西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024【正文语种】中文【中图分类】O657.319激光光谱技术诊断燃烧流场的过程本质是激光与物质相互作用。