基于plif技术的火焰检测装置及方法

文档序号:10722321阅读:777来源:国知局
基于plif技术的火焰检测装置及方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于PLIF技术的火焰检测装置及方法,所述火焰检测装置包括激光器、探测器及分析模块;耦合模块,所述耦合模块用于将激光器的出射光耦合进环形反射池;环形反射池,所述环形反射池设置在火焰的外围,所述出射光在所述环形反射池内的平面内多次反射,并反复穿过火焰;移动单元,所述移动单元使所述环形反射池与火焰发生相对移动,使环形反射池内的反射光穿过不同高度处的火焰。本发明具有精度高、结构简单、低成本等优点。
【专利说明】
基于PL IF技术的火焰检测装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及光电分析,特别涉及基于PLIF技术的火焰检测装置及方法。【背景技术】
[0002]燃烧过程中产生的自由基是燃烧研究人员非常关心的对象,通过对其含量和分布的分析,可以得到火焰结构、燃烧效率、反应机理等诸多方面的信息。
[0003]平面激光诱导荧光(PLIF)技术具有高灵敏度、高空间分辨、快速时间响应等特点, 已成为自由基的测量工具。PLIF技术是通过透镜组和柱面镜获取片光源,具体方式为:激光经过由凹透镜和凸透镜组成的透镜组扩束,再由柱面透镜和一长焦球面镜将其在火焰处整形为片光源。该方法的主要不足为:
[0004]存在较大的损耗,而且能量分布发散,片光源垂直截面的单位距离光强较弱,激发的荧光较弱,不利于后续检测和分析。
【发明内容】

[0005]为解决上述现有技术方案中的不足,本发明提供了一种检测精度高的基于PLIF技术的火焰检测装置。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0007] 一种基于PLIF技术的火焰检测装置,所述火焰检测装置包括激光器、探测器及分析模块;所述火焰检测装置进一步包括:
[0008]耦合模块,所述耦合模块用于将激光器的出射光耦合进环形反射池;
[0009]环形反射池,所述环形反射池设置在火焰的外围,所述出射光在所述环形反射池内的平面内多次反射,并反复穿过火焰;
[0010]移动单元,所述移动单元使所述环形反射池与火焰发生相对移动,使环形反射池内的反射光穿过不同高度处的火焰。
[0011]根据上述的火焰检测装置,优选地,所述探测器的轴线与所述平面垂直。
[0012]根据上述的火焰检测装置,优选地,所述轴线与火焰的轴线重合。
[0013]根据上述的火焰检测装置,优选地,所述环形反射池内的反射光处于一个平面内。
[0014]根据上述的火焰检测装置,可选地,所述火焰检测装置进一步包括:
[0015]滤光器件,所述滤光器件设置在火焰和探测器之间,滤除所述出射光。
[0016]根据上述的火焰检测装置,可选地,所述移动单元用于在竖直方向上移动用于产生火焰的喷嘴。
[0017]根据上述的火焰检测装置,可选地,所述火焰检测装置进一步包括:
[0018]光纤,所述光纤用于传输所述出射光。
[0019]本发明的目的还在于提供了一种检测精度高的应用上述火焰检测装置的火焰检测方法,该发明目的通过以下技术方案得以实现:
[0020]基于PLIF技术的火焰检测方法,所述火焰检测方法包括以下步骤:[0021 ](A1)激光器发出的出射光被親合进环形反射池;
[0022](A2)出射光在环形反射池内的平面内来回反射,反射光反复穿过火焰;
[0023](A3)探测器接收荧光信号,经分析后获知火焰的信息;
[0024](A4)调整火焰和环形反射池的相对高度,重复步骤(A2)_(A3),使得所述反射光穿过不同高度处的火焰,从而获知火焰的空间信息。
[0025]根据上述的火焰检测方法,优选地,在步骤(A2)、(A4)中,所述环形反射池内的反射光处于一个平面内。
[0026]根据上述的火焰检测方法,优选地,所述探测器的轴线与所述平面垂直。
[0027]与现有技术相比,本发明具有的有益效果为:
[0028]通过环形反射池,将激光的反射光约束在指定空间的平面内,从而获得更强的激光能量,产生荧光的强度更强,有助于提高后续分析的精度。【附图说明】[〇〇29]参照附图,本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是:这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案,而并非意在对本发明的保护范围构成限制。 图中:
[0030]图1是根据本发明实施例1的火焰检测装置的结构简图。【具体实施方式】
[0031]图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案,已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此,本发明并不局限于下述可选实施方式,而仅由权利要求和它们的等同物限定。
[0032]实施例1:
[0033]图1示意性地给出了本实施例的基于PLIF技术的火焰检测装置的结构简图,如图1 所示,所述火焰检测装置包括:[0〇34] 激光器;
[0035]光准直器件,如凸透镜组,所述光准直器件固定在所述激光器的出射光的光路上, 准直所述出射光;
[0036]耦合模块21,如耦合反射镜,所述耦合模块用于将准直后的出射光耦合进环形反射池;
[0037]环形反射池31,所述环形反射池设置在火焰的外围,所述出射光在所述环形反射池内的平面内多次反射,并反复穿过火焰41;反射光均处在一个平面内;
[0038]移动单元61,所述移动单元使所述环形反射池与火焰发生相对移动,如移动产生火焰的喷嘴51,使环形反射池内的反射光穿过不同高度处的火焰;
[0039]滤光单元81,如滤光片,设置在火焰和探测器之间,用于滤除与出射光的波长相同的光,排除出射光的影响;
[0040]探测器,如ICCD,探测器设置在火焰的上方,将接收到的火焰由于受激光激发而发出的荧光转换为电信号,并送分析模块;
[0041]分析模块,所述分析模块利用PLIF技术处理所述电信号,从而获得火焰的结构、燃烧效率、反应机理等信息。[〇〇42]为了防止火焰对探测器产生不利影响,在滤光器件81和火焰41之间设置隔热窗片 71。[〇〇43]本发明实施例的基于PLIF技术的火焰检测方法,也即上述火焰检测装置的工作过程,所述火焰检测方法包括以下步骤:
[0044](A1)激光器发出的出射光被耦合进环形反射池;
[0045](A2)出射光在环形反射池内的平面内来回反射,反射光反复穿过火焰;
[0046](A3)滤光器件滤除反射光,探测器接收荧光信号,经分析后获知火焰的信息;
[0047](A4)调整火焰和环形反射池的相对高度,重复步骤(A2)_(A3),使得所述反射光穿过不同高度处的火焰,从而获得火焰的结构、燃烧效率、反应机理等信息。[〇〇48] 实施例2:[〇〇49]本实施例的基于PLIF技术的火焰检测装置,与实施例1不同的是:
[0050]1.不再使用滤光器件;
[0051]2.探测器如ICXD的接收面的中心法线与环形反射池的轴线重合,环形反射池的反射光所处的平面垂直于火焰的轴线,使得最大程度地降低了环形反射池内反射光对探测器的影响。[〇〇52]本发明实施例的基于PLIF技术的火焰检测方法,也即上述火焰检测装置的工作过程,所述火焰检测方法包括以下步骤:
[0053](A1)激光器发出的出射光被耦合进环形反射池;
[0054](A2)出射光在环形反射池内的平面内来回反射,反射光反复穿过火焰;
[0055](A3)探测器接收荧光信号,经分析后获知火焰的信息;
[0056](A4)移动单元驱动环形反射池竖直移动,也即调整火焰和环形反射池的相对高度,重复步骤(A2)_(A3),使得环形反射池内的反射光穿过不同高度处的火焰,从而获得火焰的结构、燃烧效率、反应机理等信息。[〇〇57] 实施例3:[〇〇58]本实施例的基于PLIF技术的火焰检测装置,与实施例1不同的是:
[0059] 1.准直后的出射光被耦合进光纤传输,从光纤射出的光通过耦合器件耦合进环形反射池内,并在反射池内多次反射;
[0060]2.探测器如ICXD的接收面的中心法线与环形反射池的轴线重合,环形反射池的反射光所处的平面垂直于火焰的轴线,使得最大程度地降低了环形反射池内反射光对探测器的影响。[0061 ]本发明实施例的基于PLIF技术的火焰检测方法,也即上述火焰检测装置的工作过程,所述火焰检测方法包括以下步骤:
[0062](A1)激光器发出的出射光被親合进环形反射池;
[0063](A2)出射光在环形反射池内的平面内来回反射,反射光反复穿过火焰;
[0064](A3)滤光器件滤除反射光,探测器接收荧光信号,经分析后获知火焰的信息;
[0065](A4)移动单元驱动喷嘴竖直移动,也即调整火焰和环形反射池的相对高度,重复步骤(A2)-(A3),使得环形反射池内的反射光穿过不同高度处的火焰,从而获得火焰的结构、燃烧效率、反应机理等信息。
【主权项】
1.一种基于PLIF技术的火焰检测装置,所述火焰检测装置包括激光器、探测器及分析 模块;其特征在于:所述火焰检测装置进一步包括:耦合模块,所述耦合模块用于将激光器的出射光耦合进环形反射池;环形反射池,所述环形反射池设置在火焰的外围,所述出射光在所述环形反射池内的 平面内多次反射,并反复穿过火焰;移动单元,所述移动单元使所述环形反射池与火焰发生相对移动,使环形反射池内的 反射光穿过不同高度处的火焰。2.根据权利要求1所述的火焰检测装置,其特征在于:所述探测器的轴线与所述平面垂直。3.根据权利要求2所述的火焰检测装置,其特征在于:所述轴线与火焰的轴线重合。4.根据权利要求1所述的火焰检测装置,其特征在于:所述环形反射池内的反射光处于 一个平面内。5.根据权利要求1所述的火焰检测装置,其特征在于:所述火焰检测装置进一步包括:滤光器件,所述滤光器件设置在火焰和探测器之间,滤除所述出射光。6.根据权利要求1所述的火焰检测装置,其特征在于:所述移动单元用于在竖直方向上 移动用于产生火焰的喷嘴。7.根据权利要求1所述的火焰检测装置,其特征在于:所述火焰检测装置进一步包括: 光纤,所述光纤用于传输所述出射光。8.基于PLIF技术的火焰检测方法,所述火焰检测方法包括以下步骤:(A1)激光器发出的出射光被耦合进环形反射池;(A2)出射光在环形反射池内的平面内来回反射,反射光反复穿过火焰;(A3)探测器接收荧光信号,经分析后获知火焰的信息;(A4)调整火焰和环形反射池的相对高度,重复步骤(A2)-(A3),使得所述反射光穿过不 同高度处的火焰,从而获知火焰的空间信息。9.根据权利要求8所述的火焰检测方法,其特征在于:在步骤(A2)、(A4)中,所述环形反 射池内的反射光处于一个平面内。10.根据权利要求8所述的火焰检测方法,其特征在于:所述探测器的轴线与所述平面垂直。
【文档编号】G01N21/64GK106092997SQ201610646666
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月9日 公开号201610646666.3, CN 106092997 A, CN 106092997A, CN 201610646666, CN-A-106092997, CN106092997 A, CN106092997A, CN201610646666, CN201610646666.3
【发明人】陶俊, 李娜, 向少卿, 孙文婷, 李一帆
【申请人】上海禾赛光电科技有限公司
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