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专利名称：一种同时测量多种组分信息的平面激光诱导荧光成像测量方法
技术领域：
本发明涉及能源动カ及光电子学领域，具体涉及ー种同时測量两种及两种以上的组分的平面激光诱导荧光成像測量方法。
背景技术：
近年来，随着节能减排与新的航空航天推进技术发展的需求，对燃烧机理、新的燃烧技术、流体力学和空气动力学的研究成为能源动カ领域的研究热点。而上述领域的研究， 都离不开高灵敏、高精度的诊断技木。始于20世纪的平面激光诱导荧光成像(PLIF)诊断技术是上述研究領域不可或缺的测量手段，目前已广泛用于各种流场和燃烧过程的诊断中。但是，现有的PLIF成像诊断技术仅能给出某一种组分的信息，然而实际的流场和燃烧过程非常复杂，包含了很多种组分，而且其过程是不可复制的，及不同时刻的组分信息是不同的。因此，如何同时获得流场和燃烧过程中多种组分信息，对于再现实际的流场和燃烧过程及上述领域的研究是十分关键的，这也是制约能源动カ相关领域发展的瓶颈。基于此，我们发明了一种能够同时测量两种组分信息的PLIF诊断方法，它将有可能推动能源动カ相关领域的发展。

发明内容
本发明为了解决现有方法只能測量ー种组分，而不能完全反应流场和燃烧过程的缺陷，提出了一种同时測量多种组分信息的平面激光诱导荧光成像測量方法。本发明的一种同时測量多种组分信息的平面激光诱导荧光成像測量方法的步骤为步骤ー将由η台激光器产生的激光进行合束变成一束激光，然后通过片状光束整形系统进行光束整形，使之成为片状激光；步骤ニ用整形后的片状激光激发目标火焰中指定目标区域的组分信息，产生η个不同波长的荧光；依次通过聚焦透镜和光栅将所述η个不同波长的荧光从空间上分开，分别成像于面阵ICXD接收面的η个不同区域，形成η个图像；步骤三面阵IC⑶将接收到的η个图像传输到计算机进行处理分析后会同时获得η种组分的空间分布信息。本发明解决不能同时对两种及多种组分进行激光诱导荧光成像的难题。本发明的有益效果当具有η种波长的激光共振激发自由基时会产生η种不同波长的荧光，通过聚焦透镜和光栅分成η束光，分别投射到面阵ICXD的不同区域，再经过计算机进行处理分析后会同时获得η种组分的空间分布信息。本发明可以同时获得流场和燃烧场中的多种组分的信息，提高了现有PLIF诊断技术一次测量的组分信息，为分析燃烧学、流体力学、空气动力学和燃烧技术的研究提供了有力保障。本发明可广泛应用于各种流场和燃烧过程的诊断，为燃烧学、流体力学以及燃烧技术的研究提供基础数据。


图I是本发明的同时测量多种组分信息的平面激光诱导荧光成像測量方法的测量示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图I说明本实施方式，本实施方式的步骤为步骤ー将由η台激光器I产生的激光进行合束变成一束激光，然后通过片状光束整形系统6进行光束整形，使之成为片状激光；、
步骤ニ用整形后的片状激光激发目标火焰中指定目标区域的组分信息，产生η个不同波长的荧光；依次通过聚焦透镜8和光栅5将所述η个不同波长的荧光从空间上分开，分别成像于面阵ICCD4接收面的η个不同区域，形成η个图像；步骤三面阵ICXD4将接收到的η个图像传输到计算机进行处理分析后会同时获得η种组分的空间分布信息。其中计算机的处理分析采用的软件为Spiricon公司的LBA-712PC-D 软件。本实施方式中的目标火焰是通过燃烧器7燃烧甲烷、こ烷、丙烷、こ醇、汽油、煤油等碳氢燃料形成的火焰。
具体实施方式
ニ 本实施方式与具体实施方式
一不同点在于步骤一中所述的激光器I输出的单脉冲能量为l-30mj，脉冲宽度为10ns，重频为IO-IOkHz。其它组成和连接方式与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图I说明本实施方式，本实施方式与上述具体实施方式
不同点在于步骤一中通过η个反射镜2将由η台激光器I产生的激光进行合束变成一束激光。其它组成和连接方式与上述具体实施方式
相同。
具体实施方式
四本实施方式与上述具体实施方式
不同点在于步骤一中所述的片状激光的尺寸大于20mmX10mm。其它组成和连接方式与上述具体实施方式
相同。
具体实施方式
五结合图I说明本实施方式，本实施方式与上述具体实施方式
不同点在于片状激光通过光路反射镜3改变其光路从而激发目标火焰中指定目标区域。其它组成和连接方式与上述具体实施方式
相同。
具体实施方式
六本实施方式与上述具体实施方式
不同点在于步骤ニ中所述的聚焦透镜8是长焦透镜，其焦距在O. 5-3m之间。其它组成和连接方式与上述具体实施方式
相同。
具体实施方式
七本实施方式与上述具体实施方式
不同点在于步骤ニ中所述光栅5为透射式光栅，光栅常数的倒数大于1200/mm。其它组成和连接方式与上述具体实施方式
相同。
具体实施方式
八本实施方式与上述具体实施方式
不同点在于步骤ニ中所述的面阵ICXD4的有效接收靶面大于12mmX 12mm，分辨率大于256X256。其它组成和连接方式与上述具体实施方式
相同。
具体实施方式
九结合图I说明本实施方式，本实施方式与上述具体实施方式
不同点在于目标区域到聚焦透镜8的距离I与面阵ICXD4接收面到聚焦透镜8的距离I'满足如下条件-
权利要求
1.一种同时测量多种组分信息的平面激光诱导荧光成像测量方法，其特征在于它包括步骤一将由η台激光器(I)产生的激光进行合束变成一束激光，然后通过片状光束整形系统(6)进行光束整形，使之成为片状激光；步骤二 用整形后的片状激光激发目标火焰中指定目标区域的组分信息，产生η个不同波长的荧光；依次通过聚焦透镜(8)和光栅(5)将所述η个不同波长的荧光从空间上分开，分别成像于面阵ICCD (4)接收面的η个不同区域，形成η个图像；步骤三面阵ICCD(4)将接收到的η个图像传输到计算机进行处理分析后会同时获得 η种组分的空间分布信息。
2.根据权利要求I所述的一种同时测量多种组分信息的平面激光诱导荧光成像测量方法，其特征在于步骤一中所述的激光器(I)输出的单脉冲能量为l_30mj，脉冲宽度为 10ns，重频为 IO-IOkHz。
3.根据权利要求I或2所述的一种同时测量多种组分信息的平面激光诱导荧光成像测量方法，其特征在于步骤一中通过η个反射镜(2)将由η台激光器(I)产生的激光进行合束变成一束激光。
4.根据权利要求3所述的一种同时测量多种组分信息的平面激光诱导荧光成像测量方法，其特征在于步骤一中所述的片状激光的尺寸大于20mmX 10mm。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种同时测量多种组分信息的平面激光诱导荧光成像测量方法，其特征在于片状激光通过光路反射镜(3)改变其光路从而激发目标火焰中指定目标区域。
6.根据权利要求5所述的一种同时测量多种组分信息的平面激光诱导荧光成像测量方法，其特征在于步骤二中所述的聚焦透镜(8)是长焦透镜，其焦距在O. 5-3m之间。
7.根据权利要求5所述的一种同时测量多种组分信息的平面激光诱导荧光成像测量方法，其特征在于步骤二中所述光栅(5)为透射式光栅，光栅常数的倒数大于1200/mm。
8.根据权利要求5所述的一种同时测量多种组分信息的平面激光诱导荧光成像测量方法，其特征在于步骤二中所述的面阵ICCD (4)的有效接收靶面大于12mmX 12mm，分辨率大于 256X256。
9.根据权利要求6、7或8所述的一种同时测量多种组分信息的平面激光诱导荧光成像测量方法，其特征在于目标区域到聚焦透镜(8)的距离I与面阵ICXD (4)接收面到聚焦透镜(8)的距离Γ满足如下条件
全文摘要
一种同时测量多种组分信息的平面激光诱导荧光成像测量方法。它涉及能源动力及光电子学领域，它解决了现有方法只能测量一种组分，而不能完全反应流场和燃烧过程的缺陷。其步骤将由n台激光器产生的激光进行合束变成一束激光，然后通过片状光束整形系统进行光束整形，用整形后的片状激光激发目标火焰中指定目标区域的组分信息，产生n个不同波长的荧光；依次通过聚焦透镜和光栅将n个不同波长的荧光从空间上分开，分别成像于面阵ICCD接收面的n个不同区域，收到的n个图像传输到计算机进行处理分析后会同时获得n种组分的空间分布信息。本发明可广泛应用于各种流场和燃烧过程的诊断，为燃烧学、流体力学以及燃烧技术的研究提供基础数据。
文档编号G01N21/64GK102706851SQ20121021837
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者于杨, 于欣, 彭江波, 李旭东, 李晓晖, 杨振, 樊荣伟, 董志伟, 贾博阳, 赵永蓬, 陈德应 申请人:哈尔滨工业大学