基于实验教学的火焰光谱测量系统设计及应用

根据热能与动力工程专业本科实验教学对燃烧测量的需求,设计了一套火焰光谱测量系统。该系统以一台可见光光谱仪为主要设备,通过自行开发的火焰光谱处理软件可测量各种火焰光谱辐射强度,并结合热辐射定律及双色法可计算出火焰温度和黑度,反映火焰燃烧状态。本系统易于操作,应用于实验教学中,分别测量了乙烯火焰和酒精灯火焰,计算了乙烯火焰温度和黑度,并根据测得光谱强度分布判断出酒精灯火焰中包含碱金属元素,向学生展示了火焰光谱测量的方法及特点。     

轴对称辐射传递逆问题的三种求解算法比较

针对轴对称光学薄火焰,用图像探测器和滤色片获得火焰的单色辐射图像,根据火焰的单色辐射强度,分别采用最小二乘法、正则化方法和线性规划法对辐射传递逆问题进行了求解.对一个轴对称乙烯扩散火焰进行实验检测,通过对三种求解方法的结果比较,表明对辐射强度较高的火焰中部和上部区域,三种方法均可获得较好的重建结果;而对于辐射强度较低的火焰下部区域,由于线性规划法同时具有光滑性和约束性的优点,可以获得较好重建结果,它对求解轴对称辐射传递逆问题是一种比较理想的算法.     

多波长光谱法检测乙烯火焰中温度和碳黑生成

提出用光谱仪测量轴对称扩散火焰在800~950 nm波长范围的单色辐射强度,用阿贝尔逆变换从单色辐射强度中求解出源项H,再根据火焰复折射率函数与波长的关系,从源项H中同时计算出火焰温度和碳黑体积分数.光谱仪用黑体炉进行标定,对乙烯扩散火焰中部和上部的进行了检测,给出了火焰温度和碳黑体积份额沿半径的分布,检测结果与光学法相比具有较小误差,表明该方法是可行的.     

基于图像处理的火焰温度及辐射率图像检测法

基于维恩辐射定律提出了彩色火焰辐射图像的标定方法．试验表明，采用较小的红值增益比可增加图像探测器的火焰温度检测范围；在较高温度(高于1200℃)条件下，只有红色和绿色分量可被利用．最后给出了由一台锅炉火焰图像获得的温度和辐射率分布图像处理结果．     

碳氢火焰中碳黑检测方法评述

碳氢燃料不完全燃烧所产生的碳黑是一种仅次于二氧化碳的温室物质,开展碳氢火焰中碳黑的检测研究对于充分理解碳黑生成机理、控制碳黑排放有着重要的作用.本文综述了碳氢火焰中碳黑检测的常用方法,包括：热泳探针取样及电镜分析、热电偶颗粒密度法、消光法、激光诱导炽光法、双色法、发射CT法,并详细介绍了各种检测方法的基本原理及应用状况.碳黑检测的发展趋势是要实现对碳氢火焰中温度、碳黑浓度、碳黑尺寸等多参数的多维分布的在线检测;不仅要面向实验室小型燃烧火焰,还要面向工业应用中大尺度火焰;而且对于高压、零重力、微重力等燃烧火焰也要提供合适的检测手段.     

温度场全息干涉重建的4种方法的模拟研究

采用4种方法模拟研究了用全息干涉层析技术对轴对称温度场的重建，并对传统的环带法进行了改进，从而改善了重建效果和重建精度．针对单峰的和复杂双峰的温度场，分别对4种重建方法进行了比较研究，发现不同的方法对不同复杂程度的温度场的适应性、重建效果和精度不同，故提出对于未知的温度场可先用环带法或阿贝尔变换法重建，然后根据重建结果设定幂级次，再由曲线拟合法进行精确重建.     

彩色CCD摄像机三基色代表波长的试验研究

为了提高基于彩色电荷耦合器件三基色的温度图像检测方法的准确性,提出了一种电荷耦合器件三基色代表波长的试验测定方法,通过加装滤色片获得不同波长下黑体炉的单色图像,根据对图像中的三基色值和相应单色辐射强度的分析来测定其代表波长,对3种不同型号的电荷耦合器件试验检测,结果表明代表波长只与电荷耦合器件成像技术有关,不会随温度、电荷耦合器件设置改变而变化.根据测定的波长和国际照明委员会指定的波长,对煤粉燃烧火焰的温度计算表明两者相差6.34%.