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利用激光吸收光谱测量火焰中的碳烟颗粒浓度、温度以及气体浓度燃烧过程是化学反应和物理变化耦合的极其复杂的反应系统,对燃烧过程中的温度、气体组分浓度以及碳烟颗粒浓度等多种关键参数实现准确可靠的在线监测,以及对多种参数空间分布的同时测量与重建,对优化燃烧系统设计、提高能量利用效率等有着重要的现实意义。
此外,对燃烧过程中的多种关键参数实现同时在线监测,对理解燃烧过程中的碳烟等污染物的生成机理也有着非常重要的帮助。
在此背景之下,本文开展了火焰中气固两相多种参数同时测量以及燃烧场中多种参数空间分布重建的研究,并且将新型的多参数同时测量方法应用碳烟颗粒生成的相关化学反应机理研究中。
本文首先对研究过程中的分子吸收光谱技术的基本原理及各重要参数进行了详细阐述。
对基于吸收光谱技术的不同测量方法的特点及其适用范围进行了讨论,包括扫描波长直接吸收测量方法、固定波长直接吸收测量方法以及波长调制测量方法等。
此外,还详细介绍了用于固体颗粒测量的Mie散射理论及其近似求解方法Rayleigh散射理论。
其次,研究了对高温环境下多种气体的温度和浓度的同时测量。
选择位于4996 cm-1附近的CO<sub>2</sub>吸收谱线作为本实验研究过程中高温下CO<sub>2</sub>温度和浓度同时测量的目标谱线对。
对吸收池内不同温度工况（873 K～1273 K）下不同CO<sub>2</sub>浓度（4%～10%）的CO<sub>2</sub>/N2混合气体的温度以及CO<sub>2</sub>浓度的进行了同时在线测量,温度值与设定温度值相比,平均偏差为2.07%,峰值偏差为3.49%;测量得到CO<sub>2</sub>气体浓度值与配比浓度值相比,平均偏差为2.25%,峰值偏差为4.75%。
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。
激光吸收光谱方法测量非均匀流场分布的进展综述-光学论文-物理论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——随着航空航天技术的不断发展和国防建设日益增长的需求，发动机燃烧流场诊断和性能评估受到越来越多的关注。
高效的燃烧流场测量手段可以有效促进航空、火力发电和污染监控等行业的发展。
目前，已有的流场诊断设备如压力传感器、热电偶等，存在维护成本高、响应速度慢、灵敏度低和不便于携带等缺点。
此外，许多探测设备无法满足在高超声速飞行中高温、高速恶劣条件下长时间的工作要求，且侵入式探针会破坏被测流场，对流动产生干扰，不利于流场参数的测量。
光学诊断流场技术能够满足非侵入、实时和长效测量的要求，并且测量信息丰富，可以得到在线瞬态流场的温度、压力、流速、组分浓度等信息。
目前已有的光学测量手段包括纹影法、激光导荧光（Laser-Induced Fluorescence,LIF）、相干反斯托克斯拉曼散射法（Coherent Anti-Stokes Ra-man Scattering,CARS）和可调谐半导体激光吸收光谱技术（Tunable Diode Laser AbsorptionSpectroscopy,TDLAS）等。
纹影法[1]对于机械振动和气动特性的波动极为敏感，很难应用在发动机测试环境中。
LIF[2]和CARS[3]需要庞大的高功率激光测量系统和昂贵的成像设备，不适用于飞行环境的检测。
相比之下，TDLAS采用廉价的分布式反馈（Distributed Feedback,DFB）激光器，测量系统简单，且测量结果具有较高的信噪比，在实时在线测量方面具有较大的优势。
由于TDLAS的测量本质为视线效应（沿路径积分本性），测量结果只能给出单一路径上的平均测量值，不能得到流场的内部信息。
在实际的流场测量中，由于化学反应、流动混合、相变、与壁面的热交换等效应使得沿着光线传播方向有明显的梯度变化，仅靠测量单一路径上气体平均参数无法准确预测气体的流动特性，国内外研究者针对流场的非均匀分布开展了一定的研究。
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。
燃烧诊断技术的研究进展燃烧诊断技术是指利用光学、电学等手段，对燃料在燃烧过程中的温度、压力、速度、浓度等参数进行反应，以便深入了解燃料燃烧的机理和特性。
燃烧诊断技术在国内外得到广泛应用，被广泛应用于能源、材料、化工、环境和生态等领域。
最新的研究成果表明，这一领域的进展仍处于探索和创新的初级阶段。
光学诊断技术是燃烧诊断技术中的一种主要手段。
燃烧过程中，气体的吸收、散射、透射和发射等现象都会发生，因此，光学诊断技术可以通过测量这些现象得到有关燃料燃烧状态的详细信息。
常用的光学诊断技术包括：激光粒径测试(LDPA)、拉曼散射光谱(RS)、自发辐射脉冲发射(SPL)、激光诱导荧光(LIF)、激光光谱分析(LAS)等。
自发辐射脉冲发射技术(SPL)也是燃烧诊断技术中一个具有潜力的新技术。
SPL技术的研究是基于燃料中的原子在燃烧过程中辐射出来的光线。
原子的辐射强度，取决于原子的数密度和电子温度。
SPL的主要优点是可以实时测量极高温度和高原子数密度的气体，同时，它具有脉冲时间短暂和辐射强度低等优点，因此非常适用于燃烧过程和等离子体诊断。
尽管SPL技术的信号强度较弱，但是随着荷电粒子密度变高，SPL信号强度也会随之增加。
拉曼散射光谱(RS)是比较常用的燃烧诊断技术之一。
该技术是基于分子在光束作用下发生拉曼散射并产生谱线。
不同分子的拉曼光谱具有独特的特征，可以用来指示分子的组成和状态。
RS技术的优点是非接触、无侵入性、非破坏性、测量范围广、分辨率高等特点，因此，RS技术被广泛应用于化工、燃烧等领域中。
局部相干散射技术(PCD)是一种基于激光光学和计算机技术的新型燃烧诊断技术。
PCD技术由激光束和光电探测器组成，利用局部散射的光子对燃烧过程中的温度和速度进行测量。
由于PCD技术仅需使用单光纤进行信号传输，具有快速响应、无需校准的特点。
因此，PCD技术可以在实际工业应用中发挥出更大的作用。
在未来的燃烧诊断技术发展趋势中，人们还将研究开发一些新的技术方案，例如应用人工智能(AI)技术等。
激光燃烧诊断技术及应用研究进展胡志云;叶锡生;刘晶儒;张振荣;叶景峰;关小伟;张立荣;王晟;黄梅生;赵新艳【期刊名称】《中国工程科学》【年(卷),期】2009(011)011【摘要】介绍了用于燃烧场温度、组分、火焰构造和流场速度等参数测量的相干反斯托克斯喇曼散射、自发振动喇曼散射、激光诱导荧光和0H示踪测速实验系统,给出了在预混火焰、高能固体推进剂瞬态燃烧场和超声速高温流场测量的部分实验结果,并分析了激光作用区域燃烧场温度、主要组分及流场速度的分布和火焰构造.【总页数】6页(P45-50)【作者】胡志云;叶锡生;刘晶儒;张振荣;叶景峰;关小伟;张立荣;王晟;黄梅生;赵新艳【作者单位】西北核技术研究所,西安,710024;西北核技术研究所,西安,710024;西北核技术研究所,西安,710024;西北核技术研究所,西安,710024;西北核技术研究所,西安,710024;西北核技术研究所,西安,710024;西北核技术研究所,西安,710024;西北核技术研究所,西安,710024;西北核技术研究所,西安,710024;西北核技术研究所,西安,710024【正文语种】中文【中图分类】TN24【相关文献】1.航空发动机地面试验激光燃烧诊断技术研究进展 [J], 胡志云;叶景峰;张振荣;王晟;李国华;邵珺;陶波;赵新艳;方波浪2.激光感生击穿光谱技术在燃烧诊断中的应用 [J], 陆继东;刘彦;李娉3.激光光谱技术在燃烧诊断中的应用 [J], 李树峰4.二极管激光燃烧诊断与燃烧过程控制 [J], 范玮;严传俊;张群5.基于可调二极管激光红外吸收的燃烧诊断技术 [J], 范玮;严传俊;张群;BaldwinJA;HansonRK因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于激光的测量技术在燃烧流场诊断中的应用一、概述燃烧是一种常见的化学反应过程，广泛应用于工业生产、能源利用以及交通运输等领域。
然而，燃烧的过程具有复杂和多变的特点，传统的测量方法往往难以对其进行准确的监测和诊断。
随着激光技术的不断发展和进步，基于激光的测量技术逐渐成为燃烧流场诊断中的重要手段。
本文将着重介绍基于激光的测量技术在燃烧流场诊断中的应用，以及其在相关领域中的重要意义。
二、激光诊断技术的基本原理1. 激光的特性激光是一种具有高度相干性和方向性的光源，激光束能够在空间中形成高度集中的能量传播路径，具有出色的远程调制和测量能力。
2. 激光测量技术的基本原理基于激光的测量技术主要利用激光束与被测物体相互作用，通过测量激光束的散射、吸收、频移等现象，实现对被测物体的参数进行测量和诊断。
常见的激光测量技术包括激光多普勒测速技术、激光诱导荧光技术、激光散射技术等。
三、基于激光的测量技术在燃烧流场诊断中的应用1. 燃烧流场的特性燃烧流场是指燃烧过程中的气体流动情况，其参数包括温度、速度、压力、浓度等。
由于燃烧过程的不稳定性和多变性，传统的测量技术往往难以准确地获取燃烧流场的参数信息。
2. 基于激光的测量技术在燃烧流场诊断中的应用a. 激光多普勒测速技术激光多普勒测速技术利用激光束与气体流场相互作用，通过测量激光束在气体流场中的散射频移现象，实现对气体流场速度分布的测量。
在燃烧流场诊断中，激光多普勒测速技术可以实现对燃烧流场速度分布、湍流强度、涡旋结构等参数的测量，为燃烧研究提供了重要的数据支持。
b. 激光诱导荧光技术激光诱导荧光技术利用激光束使被测物质产生荧光发射，通过测量荧光信号的强度和频率，实现对被测物质浓度、温度等参数的测量。
在燃烧流场诊断中，激光诱导荧光技术可以实现对燃烧产物的浓度分布、温度分布等参数的测量，为燃烧过程的优化和控制提供了重要的信息支持。
c. 激光散射技术激光散射技术利用激光束与气体分子或颗粒物相互作用，通过测量散射光的强度和频率，实现对气体分子或颗粒物参数的测量。
激光光谱技术在燃烧诊断中的应用
李树峰
【期刊名称】《物理与工程》
【年(卷),期】2010(020)005
【摘要】激光光谱燃烧诊断技术由于测量的非介入性、高分辨率和高灵敏度,成为了燃烧科学中的研究热点.文中综述了自发拉曼散射技术(VRS)、相干反斯托克斯拉曼散射技术(CARS)和平面激光诱导荧光技术(PLIF)的原理、方法、特点及其发展现状.并展望了它们在燃烧科学中的应用前景.
【总页数】4页(P37-40)
【作者】李树峰
【作者单位】武警学院基础部,河北,廊坊,065000
【正文语种】中文
【相关文献】
1.激光感生击穿光谱技术在燃烧诊断中的应用 [J], 陆继东;刘彦;李娉
2.激光诱导击穿光谱技术在矿石样品中Si和Mg检测中的应用 [J], 彭书瑶
3.激光诱导击穿光谱技术在爆炸物检测中的应用 [J], 李朝阳;安宁;潘从元
4.光谱技术在大气检测及燃烧诊断中的应用研讨会征文通知 [J],
5.激光光谱技术在环境监测中的应用专题系列(Ⅳ)激光光谱学方法测量大气中OH 自由基 [J], 聂劲松;张为俊;杨勇;秦敏
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