一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测系统及检测方法与流程

本发明涉及碳黑颗粒采集技术领域，更具体地说，涉及一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测系统及检测方法。

背景技术：

燃烧是我们利用化石能源的手段，而清洁高效的燃烧方式则是我们应对化石能源所带来的环境问题的有效方法之一。近期，富氧燃烧由于其具有良好的节能降耗效果，被认为是应对节能减排的一种有效方法。富氧燃烧(Oxygen-Enhanced Combustion)是指用比空气氧气浓度高的富氧空气进行燃烧，最先应用在玻璃工业、冶金工业和内燃机等动力装置中。此来，火电领域为了减排二氧化碳，将其与烟气循环相结合，形成了O₂/CO₂燃烧技术。富氧燃烧技术的主要优点在于提高火焰温度、强化炉内换热、减少烟气量及有利于二氧化碳分离等。尽管富氧燃烧是有潜力的高效节能技术，它依然无法避免化石燃料燃烧系统的普遍缺点：氮氧化物和碳黑颗粒的排放。目前，富氧燃烧中有关氮氧化物的形成机制及减排方法的研究已有小成，但是对碳黑排放的解释仍然有很多模糊之处，这主要是由于火焰中碳黑生成的物理变化及化学反应都较为复杂，同时碳黑的团聚体特征在不同火焰层流中(例如颗粒尺寸、颗粒密度、团聚体结构及碳黑体积分数等)变化性较大，难以获得有效的检测数据。

目前，国际上研究火焰中碳黑的生成及分布规律的方法主要有接触法和非接触法。非接触式方法主要是光学方法，包括利用激光技术来进行检测和基于火焰的发射光谱技术进行检测，光学方法不仅能获得具有时间和空间分辨能力的检测结果，而且不会对被测对象产生干扰。但是，非接触法不能观察碳烟形貌结构等信息，并且碳烟颗粒分为颗粒前驱物和成核粒子两种状态，颗粒前驱物不吸收可见光，它一般被光学方法所忽视而造成结果的不精确。

碳烟的接触式测量方法包括热泳取样及透射电镜分析法、热电偶颗粒密度法和纤维采集法。热泳取样法目前较为常用，但是很难一次性采集到不同火焰层流中碳黑颗粒的样本，纤维采样也没有较为成熟的采样方法，导致碳黑颗粒的采集中遇到较大的阻碍，无法进一步探索层流火焰中碳黑颗粒的分布及变化。

为了从不同角度分析碳黑颗粒的特性，申请人在2014年10月31日提交了一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置的专利申请，申请号为201420646667.4，该申请案中的安装架调节柱垂直均匀分布在安装架台上，并与安装架台相固连；烟黑采集盘上均匀分布有圆孔，安装架调节柱一一对应贯穿烟黑采集盘上的圆孔，烟黑采集盘上设置有SiC纤维固定缝隙；温度测定盘上均匀分布有圆孔，安装架调节柱一一对应贯穿温度测定盘上的圆孔，温度测定盘上设置有1个温度测定指针，该温度测定指针的一端与温度测定盘相固连，温度测定指针的另一端为尖端，温度测定指针上贴附有热电偶丝。该专利方案也只能在火焰中某一位置处进行碳黑采样，难以进行层流火焰中碳黑颗粒的采集。

中国专利申请号：201110132240.3，申请日：2011年5月20日，发明创造名称为：高压燃烧碳黑颗粒浓度测量装置及测量方法，该申请案公开了一种高压燃烧碳黑颗粒浓度测量装置和测量方法。测量装置包括：激光器、第一衰减器、光路准直元件、第一偏振片、高压样品室、第二偏振片、聚焦透镜、第一滤光片、线阵CCD图像传感器和计算机。本发明利用激光器先后发出的不同波长的激光，激光经过高压样品室，通过测量经过高压样品室的透射光和作为参考光路的不经过高压样品室的光的光强，根据Mie散射理论测量得到待测颗粒浓度。该专利方案是利用非接触法进行浓度检测，无法进行碳黑颗粒的形貌分析，难以得出碳黑颗粒的综合特性。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中难以对层流火焰中碳黑颗粒浓度及形貌进行分析的不足，提供了一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测系统及检测方法，本发明在进行碳黑浓度检测后，可同时在燃烧火焰不同高度、不同角度采集碳黑颗粒，实现了对层流火焰中碳黑颗粒浓度及形貌的检测，为碳黑颗粒综合特性的研究奠定了基础。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测系统，包括火焰燃烧机构和消光采样机构，还包括层流火焰采样机构，所述的火焰燃烧机构包括燃烧器和燃烧器安装架，燃烧器安装架用于调节燃烧器的高度；

消光采样机构中的氙光灯、凸透镜、小孔光阑、中性密度衰减片和CCD相机与燃烧器设置在同一直线上，用于检测碳烟浓度分布；

层流火焰采样机构可拆卸安装在燃烧器上，层流火焰采样机构中设置有SiC纤维，通过SiC纤维采集层流火焰的碳黑颗粒。

作为本发明更进一步的改进，所述的燃烧器安装架包括导柱、滑套和调节螺杆，滑套与导柱滑动连接，滑套的侧壁与燃烧器底座固连，所述调节螺杆的下端与工作台螺纹连接，调节螺杆的上端活动设置在燃烧器底座的底部中心。

作为本发明更进一步的改进，消光采样机构中沿氙光灯的照射方向依次为第一凸透镜、火焰、第二凸透镜、滤波片、小孔光阑、第三凸透镜、中性密度衰减片、CCD相机，其中的凸透镜、滤波片、小孔光阑和中性密度衰减片均设置在工作台上，第一凸透镜、第二凸透镜、滤波片、小孔光阑、第三凸透镜、CCD相机的光学中心位于同一直线上。

作为本发明更进一步的改进，所述层流火焰采样机构包括上安装架台、下安装架台和安装架立柱，上安装架台与下安装架台同轴设置，安装架立柱竖直设置在上安装架台与下安装架台之间，且安装架立柱关于上安装架台的轴线对称分布；沿安装架立柱长度方向设置有至少2个SiC纤维安装杆，在相互对应的两个SiC纤维安装杆上安装SiC纤维，用于采集碳黑颗粒。

作为本发明更进一步的改进，安装架立柱上设置有旋钮滑槽，在旋钮滑槽中安装高度调节旋钮，SiC纤维安装杆固定在高度调节旋钮的内端；高度调节旋钮能够沿旋钮滑槽上下移动来调节SiC纤维高度。

作为本发明更进一步的改进，SiC纤维安装杆一端设有安装卡扣，纤维安装杆另一端设有挂丝口，安装卡扣与高度调节旋钮上的安装座固定槽卡合，挂丝口用于卡住SiC纤维。

作为本发明更进一步的改进，下安装架台的侧壁设置有侧壁螺纹孔，在侧壁螺纹孔中螺纹连接有安装架紧固螺栓，通过安装架紧固螺栓卡住燃烧器。

作为本发明更进一步的改进，安装架立柱的外侧设置有标尺，该标尺沿安装架立柱的长度方向分布。

本发明的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测方法，采用采样检测系统进行检测，其步骤为：

步骤1、检查气体管路，调整光学设备的轴线位于同一直线上，关闭所有光源，采用CCD相机拍照，并将数据传输到计算机；

步骤2、只打开疝光灯，疝光灯发出的平行光传输到CCD相机内，拍摄图像；然后点火，待火焰稳定后，通过调节螺杆调节燃烧器的高度，利用CCD相机拍摄单独火焰工况和疝光灯与火焰同时发光时的图像，结合层析反演算法从轴对称层流扩散火焰中获取二维的碳烟浓度分布；

步骤3、步骤2完成后，调整好SiC纤维间距，把层流火焰采样机构套在燃烧器上，一定时间后，关闭火源，把SiC纤维取下后固定在硬纸板上，并进行编号；

步骤4、利用场发射扫描电子显微镜对采集样品进行分析，得到扫描图片；

步骤5、综合碳黑浓度和碳黑形貌特征，对层流火焰中碳黑颗粒的分布特性进行分析。

作为本发明更进一步的改进，步骤2中的层析反演算法为Abel层析反演算法。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测系统，在进行消光采样时，整体的光学设备是固定好的，把燃烧器放置在燃烧器安装架上，能够调节火焰位置高度，通过观测整个层流火焰中碳黑浓度分布；所设置的层流火焰采样机构与燃烧器可拆卸式安装，在消光采样检测后，可直接把层流火焰采样机构套装在燃烧器上进行碳黑采集，便于对火焰中碳黑颗粒的形貌特征进行研究，减少了火焰自身的差异对检测结果的影响；

(2)本发明的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测系统，在安装架立柱上设有旋钮滑槽，高度调节旋钮可在旋钮滑槽中上下滑动，多个SiC纤维能够采集不同高度位置处火焰中碳黑样品；把多个安装架立柱对称分布，则能够使SiC纤维分布在不同的径向方向，可同时在燃烧火焰不同高度、不同角度进行碳黑颗粒采集，为研究碳黑颗粒的形貌变化提供了样品；

(3)本发明的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测系统，高度调节旋钮上的调节螺帽设置在旋钮滑槽中，并通过旋钮手柄使调节螺帽固定在旋钮滑槽中，SiC纤维安装座卡合在高度调节旋钮的安装座固定槽中，便于拆卸掉整个支架，携带方便；

(4)本发明的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测系统，消光采样机构主要包括CCD相机、氙光灯、中性密度衰减片、小孔光阑及凸透镜等，该光学设备应用消光法原理，结合有效的层析反演算法，可从轴对称层流扩散火焰中获取二维的碳黑浓度分布，相对于以往的一维单点扫描测试系统，不仅试验时间大大缩短，而且提高了测量过程中的时间和空间分辨率；

(5)本发明的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测方法，在检测系统中结合了纤维采样和消光采样装置，使接触法和非接触法在同一系统中被应用，减少了中间转换过程中火焰自身对检测结果的影响；而且能够分别得出碳黑浓度分布和形貌特征，通过研究不同气氛对碳黑生成影响，预计能够找到一个最佳氧浓度，使得碳黑排放量显著减少，提高燃烧效率，降低颗粒物污染，适于推广使用。

附图说明

图1为本发明中消光采样机构的结构示意图；

图2为本发明中火焰燃烧机构的结构示意图；

图3为本发明中层流火焰采样机构的结构示意图；

图4为本发明中上安装架台的结构示意图；

图5为本发明中下安装架台的结构示意图；

图6为本发明中SiC纤维安装杆的结构示意图；

图7为本发明中高度调节旋钮结构示意图；

图8为本发明中安装架紧固螺栓的结构示意图；

图9为本发明中安装架立柱的结构示意图；

图10为本发明中火焰不同高度碳黑沉积形貌图。

示意图中的标号说明：1、上安装架台；11、上安装孔；2、燃烧器；21、燃烧筒；22、燃烧器环形座；23、燃烧器底座；3、下安装架台；31、侧壁螺纹孔；32、下安装孔；4、安装架紧固螺栓；41、防滑块；5、高度调节旋钮；51、旋钮手柄；52、调节螺帽；53、安装座固定槽；54、SiC纤维安装杆；55、安装卡扣；56、挂丝口；6、安装架立柱；61、固定桩；62、标尺；63、旋钮滑槽；71、导柱；72、滑套；73、调节螺杆；74、调节螺帽；81、氙光灯；82、第一凸透镜；83、火焰；84、第二凸透镜；85、滤波片；86、小孔光阑；87、第三凸透镜；88、中性密度衰减片；89、CCD相机。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测系统，包括火焰燃烧机构、消光采样机构和层流火焰采样机构，火焰燃烧机构包括燃烧器2和燃烧器安装架，燃烧器安装架用于调节燃烧器2的高度。

如图1、图2中所示，燃烧器2主要由燃烧筒21、燃烧器环形座22和燃烧器底座23组成，三者同轴设置，在燃烧器底座23上设置有含氧化气体流入口，并可通过流量计来调控气体流量。燃烧器2的内部结构可采用常规设计，没有特殊限制。

在进行消光采样检测时，需要确保火焰高度与光学设备位于同一轴线上，因此需要微调火焰高度，而设置的燃烧器2本身难以调节高度，只能依靠调节火焰大小来控制高度，而不同的火焰大小关系到气体流量的控制，因而无法研究不同氧化剂流量下火焰中碳黑的浓度特性。

针对上述问题，本实施例中设置了燃烧器安装架，以便能够通过调节燃烧器2的高度来满足对火焰高度的需求。具体地，如图2所示，燃烧器安装架包括导柱71、滑套72和调节螺杆73，导柱71竖直固定在工作台上，滑套72套装在导柱71，并与导柱71滑动连接，滑套72的侧壁与燃烧器底座23固连，导柱71对燃烧器2的运动起到导向作用。本实施例中调节螺杆73的下端与工作台螺纹连接，当转动调节螺杆73时，调节螺杆73会相对工作台上下运动。

调节螺杆73的上端活动设置在燃烧器底座23的底部中心，即在燃烧器底座23的底部设置轴套，调节螺杆73的上端与轴套连接，使调节螺杆73可相对燃烧器底座23转动，而轴向相对固定。当转动调节螺杆73时，燃烧器2会同步上下运动。为了便于转动调节螺杆73，在调节螺杆73中上部设置有调节螺帽74，便于实验时手动操控。

消光采样机构中的氙光灯81、中性密度衰减片、凸透镜、小孔光阑86和CCD相机89与燃烧器2设置在同一直线上，利用这些光学设备检测碳烟浓度分布。沿着氙光灯81的光照方向，依次设置第一凸透镜82、燃烧器上的火焰83、第二凸透镜84、滤波片85、小孔光阑86、第三凸透镜87、中性密度衰减片88和CCD相机89，其中的第一凸透镜82、第二凸透镜84、滤波片85、小孔光阑86、第三凸透镜87均固定在工作台上，除燃烧器2以外，其他光学设备中心线均位于同一直线上；把CCD相机89放置在可调节支架上，按照常规方法把CCD相机89与计算机电连接。小孔光阑86位于第一凸透镜84和第二凸透镜87的中间位置。

本实施例中的层流火焰采样机构可拆卸安装在燃烧器2上，层流火焰采样机构中设置有SiC纤维，通过SiC纤维采集层流火焰的碳黑颗粒。参看图3，层流火焰采样机构包括上安装架台1、下安装架台3和安装架立柱6，上安装架台1与下安装架台3同轴设置，如图4、图5，在上安装架台1上开设有竖直的上安装孔11，下安装架台3上开设有竖直方向的下安装孔32，安装架立柱6竖直设置在上安装架台1与下安装架台3之间，安装架立柱6的两端设置有固定桩61，所述固定桩61分别与上安装架台1、下安装架台3上的安装孔配合，使安装架立柱6被固定。设置上安装架台1和下安装架台3的主要目的在于能够稳固的固定安装架立柱6，在保证安装架立柱6能够处于竖直状态的条件下，也可以只设置下安装架台3，不影响装置使用。

安装架立柱6关于上安装架台1的轴线对称分布，也就是安装架立柱6必须有偶数个。沿安装架立柱6长度方向设置有至少2个SiC纤维安装杆54，在相互对应的两个SiC纤维安装杆54上安装SiC纤维，用于采集碳黑颗粒。SiC纤维直径为12～15μm，线密度为0.2～0.4g/m，其有良好的耐化学腐蚀性、抗盐雾、耐高温和耐辐射性能。

把位于同一径向方向上的两个安装架立柱6作为一组，同一组安装架立柱6中SiC纤维安装杆54的个数和位置高度设置相同，在同一组中同高度的两个SiC纤维安装杆54之间安装SiC纤维，则沿安装架立柱6长度方向能够设置多根SiC纤维，每根SiC纤维处于火焰中的一个位置高度处，则多根SiC纤维能够采集不同位置的碳黑颗粒，实现层流火焰中碳黑的采样。所采集火焰的高度不同，可以设置不同数量的SiC纤维安装杆54，一般2～10根都在允许范围内，没有特别限制。

需要说明的是，在满足可采集层流火焰碳黑样本的情况下，可设置6个或更多的安装架立柱6，由于每组安装架立柱6所处的径向线不同，可从不同角度进行碳黑检测采样，用更多的数据来满足研究需要。

实施例2

结合图6、图7、图9，本实施例的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测系统，其基本结构与实施例1相同，其不同之处在于：本实施例在安装架立柱6上设置有旋钮滑槽63，在旋钮滑槽63中安装高度调节旋钮5，该高度调节旋钮5包括旋钮手柄51、调节螺帽52和安装座固定槽53，调节螺帽52设置在旋钮滑槽63中，高度调节旋钮5的主杆上设有外螺纹，该外螺纹与调节螺帽52配合，通过转动旋钮手柄51使调节螺帽52固定在旋钮滑槽63中，通过高度调节旋钮5能够沿旋钮滑槽63上下移动来调节SiC纤维高度。。

如图8所示，安装座固定槽53位于高度调节旋钮5主杆的内端，SiC纤维安装杆54卡合在安装座固定槽53中；SiC纤维安装杆54一端设有安装卡扣55，纤维安装杆54另一端设有挂丝口56，安装卡扣55与高度调节旋钮5上的安装座固定槽53卡合，挂丝口56用于卡住SiC纤维。

安装座固定槽53为对称设置的螺旋卡口，且为中空结构，安装卡扣55位于SiC纤维安装杆54的同一径向线上，SiC纤维安装杆54端部插入高度调节旋钮主杆的中心空腔内，并使安装卡扣55旋入安装座固定槽53内，则可实现SiC纤维安装座54与高度调节旋钮5间的连接。该卡合连接方式便于拆卸，使用方便，而且易于更换，具有较好的使用效果。

进一步的，挂丝口56是开设在SiC纤维安装杆54上的楔形开口，该挂丝口63可轻易的勾住SiC纤维。

实施例3

本实施例的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测系统，其基本结构与实施例2相同，其不同之处在于：安装架立柱6的外侧设置有标尺62，该标尺62沿安装架立柱6的长度方向分布。通过该标尺62能够清晰的观测高度调节旋钮5所调节的位置高度以及火焰高度。

此外，如图5所示，下安装架台3的侧壁设置有侧壁螺纹孔31，在侧壁螺纹孔31中螺纹连接有安装架紧固螺栓4，拧紧安装架紧固螺栓4后，其头部顶住燃烧器环形座22，也可事先调整好紧固螺栓4长度，使用时直接把装置套在燃烧器上，3根均匀间隔分布的安装架紧固螺栓4既能够起到导向作用，又能够进行定心，使下安装架台3与燃烧筒21同心，确保取样位置的准确性。

为了保证固定的稳固性，如图8所示，安装架紧固螺栓4的头部设置有防滑块41，该防滑块41可为橡胶材质，增加与燃烧器2底座间的摩擦力。

实施例4

本发明的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测方法，采用实施例1～3中的采样检测系统进行检测，其步骤为：

步骤1、检查气体管路，调整光学设备的位置并确保所有光学设备轴线位于同一直线上，调节好CCD相机89的位置并固定；关闭所有光源，采用CCD相机89拍照，并将数据传输到计算机。

步骤2、只打开疝光灯81，疝光灯81发出的平行光传输到CCD相机89内，拍摄图像，并将获得数据传输给计算机。然后点火，待火焰稳定后，通过调节螺杆73调节燃烧器2的高度，利用CCD相机89拍摄单独火焰工况下的图像，获得数据传输到计算机；然后打开疝光灯81，氙光灯81发出的平行光与火焰光同时传输到CCD相机的镜头内，进行拍照，获得数据传输到计算机；根据获得的数据，采用Abel层析反演算法获取火焰局部的碳烟浓度的二维分布。现有技术中，Abel层析反演算法相对于其他算法具有噪声低、误差小的特点，并且利用Abel反演算法处理得到的结果与许多经典测量结果相符合。

步骤3、步骤2完成后，关闭各光学设备，保持燃烧器稳定在正常燃烧状态，调整好SiC纤维间距，把层流火焰采样机构套在燃烧器2上，根据实验工况确定SiC采样的时间(例如：研究不同氧浓度对火焰中碳黑生成影响时，在氧气体积百分数为21％、25％时，采样时间为2min；氧气体积分数为30％时，由于碳烟沉积速度显著加强，采样时间缩短为30s)，根据火焰的高度确定采样数量及间隔，采样时间到后快速取下采样装置，关闭火源，把SiC纤维取下后固定在硬纸板上，并进行编号；操作如下：

1)、松开旋钮手柄51，滑动调节螺帽52，使SiC纤维位于预定采样高度，并参照标尺62分布好各旋钮手柄51的间距；

2)、把SiC纤维连接在挂丝口56上，把SiC纤维安装杆54卡接到高度调节旋钮5上，并把SiC纤维拉直；

3)、根据燃烧器环形座22的直径调整3根安装架紧固螺栓4的旋入长度，使防滑块41与燃烧器环形座22侧壁间有1～2mm间隙；然后把层流火焰采样机构套住燃烧筒21，并放置在燃烧器底座23上；

4)、观测SiC纤维，一定时间后，SiC纤维采集到较多碳黑样品，取下层流火焰采样机构；

5)、一一拆下SiC纤维，并固定在瓦楞形硬纸板上，进行编号，纸板上的凹槽可防止样品被破坏。

步骤4、利用场发射扫描电子显微镜(SEM)对采集样品进行分析，在合适的放大倍数下观察碳黑样本沿火焰径向不同位置的碳黑形貌，并得到扫描图片。

将采集的碳黑样品进行干燥处理，并喷涂一层厚度为10-20nm的金属膜，然后把碳黑样品放置于场发射扫描电镜中进行分析处理。所喷涂金属膜可以增强导电性，防止在检测样品时电子束聚集在样品上放电，导致其毁坏样品。

步骤5、综合碳黑浓度和碳黑形貌特征，对层流火焰中碳黑颗粒的分布特性进行分析。

实施例5

本发明的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测方法，按照实施的检测方法进行检测，其中，燃烧器中通入的氧气浓度为20％，采用消光法进行检测，分别观察火焰高度HAB＝1、2、3、4cm处的碳黑浓度。首先对透射率图像进行顺滑处理，其次利用简化后的Abel两点法进行反演算，得到的碳烟浓度分布图。根据实际检测分析，碳烟的生成是热解和氧化两个过程综合作用的结果，随火焰高度增加，火焰温度升高，热解作用加强，导致碳黑浓度增加；随着火焰温度进一步增加，火焰直径减小，外围的氧气更容易扩散到火焰内部进行化学反应，这个时候氧化开始占据主导地位，生成的碳烟开始慢慢氧化，直到完全氧化消失。

结合图10，纤维采样时，SiC纤维的间距为1cm，分别观察火焰高度HAB＝1、2、3、4cm处的碳烟扫描电镜的图像，以此来对碳黑颗粒的形态特征进行火焰纵向的对比，从而说明碳烟颗粒的形成过程。从放大50000倍的图中我们看出，从火焰高度1cm开始，碳烟颗粒逐渐增大，在4cm,处的碳烟颗粒又明显减小。这是由于碳烟颗粒在此种工况下，在火焰高度3cm之前发生多环芳香烃的形成及生长过程，而后发生的是碳烟颗粒的成核、生长及凝并，这一系列的过程都促进了碳烟颗粒的成长。而在火焰高度3cm之后，由于碳烟颗粒在燃烧过程中始终处于一种非常复杂的高温、含氧环境中，这将不可避免的发生氧化反应，导致碳烟颗粒的表面被OH、O和O₂氧化分解，从而产生了图10中(d)所示的现象，碳黑颗粒直径开始逐渐减小。

本发明通过消光法可以得到火焰中碳黑浓度分布图像，可以提取沿火焰轴线方向以及径向的碳黑浓度分布规律，定量的分析火焰不同位置的碳黑生成情况；而从SiC采样结果可以定性分析碳黑沿火焰轴向以及径向的分布情况，二者对比可以直观的验证消光法系统检测的合理性以及准确性。本发明将消光法浓度检测与SiC采样结合在一起，减小了中间操作过程对检测结果的影响，通过SiC采样可获得火焰上方不同高度处沿径向的碳黑形貌，便于观测碳黑颗粒的成核、生长、凝并、团聚和氧化五个阶段的形貌，而每个阶段的碳黑浓度可通过消光法检测，因而通过本发明的方法可以直接获取碳黑颗粒不同发展阶段的份额，这一点有利于理解碳氢燃料层流火焰中碳烟颗粒的生成与氧化过程。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。