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原文传递一种利用辐射光的火焰中碳烟定量测试装置及方法

专利名称：	一种利用辐射光的火焰中碳烟定量测试装置及方法
摘要：	本发明公开了一种利用辐射光的火焰中碳烟定量测试装置及方法，涉及动力机械的燃烧领域，包括在同一个光路上依次设置的碳烟消光辐射同步测试系统与碳烟辐射光测试系统；所述碳烟消光辐射同步测试系统包括LED灯和扩散片；所述碳烟辐射光测试系统包括窄通滤波片和数码相机；LED灯的脉冲频率为高速数码相机拍摄频率的一半，基于该装置的方法，首先在一定工况下将碳烟对背景光的消光特性和碳烟自身的辐射特性结合起来，利用高速数码成像，利用消光法对碳烟辐射图像进行标定，线性拟合获得碳烟量和碳烟辐射强度的函数关系，然后对其他工况碳烟辐射强度进行测量，利用此函数关系计算得到碳烟量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江苏大学
发明人：	玄铁民;何志霞;王谦;钟汶君
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-25T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201811590939.2
公开号：	CN109724981A
分类号：	G01N21/85(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	212013 江苏省镇江市京口区学府路301号
主权项：	1.一种利用辐射光的火焰中碳烟定量测试装置，包括在同一个光路上依次设置的碳烟消光辐射同步测试系统与碳烟辐射光测试系统；所述碳烟消光辐射同步测试系统包括LED灯(1)和扩散片(2)；所述碳烟辐射光测试系统包括窄通滤波片(8)和数码相机(9)；其特征在于，LED灯(1)的脉冲频率为高速数码相机(9)拍摄频率的一半。 2.根据权利要求1所述的利用辐射光的火焰中碳烟定量测试装置，其特征在于，所述LED灯(1)发出的光照射到扩散片(2)上，经扩散片(2)辐照在燃烧室(5)内，该光作为背景光，燃烧室(5)内的喷油器(7)喷油燃烧，背景光一部分被吸收，剩余背景光和燃烧室(5)内燃油燃烧发出的光，或燃烧室(5)内燃油燃烧发出的光辐照到窄通滤波片(8)上，被高速数码相机(9)获得。 3.根据权利要求2所述的利用辐射光的火焰中碳烟定量测试装置，其特征在于，所述数码相机(9)可连续获得一张照片有背景光，一张背景无背景光如此交替的照片。 4.根据权利要求3所述的利用辐射光的火焰中碳烟定量测试装置，其特征在于，通过插值计算处理得到的照片，获得每个时刻的火焰辐射强度。 5.根据权利要求1至4任一项所述的利用辐射光的火焰中碳烟定量测试装置，其特征在于，所述窄通滤波片(8)的波长与LED灯(1)波峰值处光的波长一致。 6.根据权利要求2所述的利用辐射光的火焰中碳烟定量测试装置，其特征在于，所述燃烧室(5)上开设有光学窗口(3,7)。 7.如权利要求1-4任一项所述的利用辐射光的火焰中碳烟定量测试装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：搭建中碳烟定量测试装置平台；步骤二：在适合消光法工况范围的标定工况下，触发喷油器(6)喷油信号同时触发高速数码相机(9)，再通过高速数码相机(9)触发LED灯(1)，使LED灯(1)的脉冲频率为高速数码相机(9)拍摄频率的一半，从而连续获得一张照片有背景光，一张背景无背景光；步骤三：通过插值计算处理步骤二得到的照片，从而分别获得每个时刻剩余的背景光和碳烟辐射光强；步骤四：通过Beer-lambert原理处理步骤二得到的图片，即可计算出标定工况下火焰中的碳烟量；步骤五：在标定工况下，用消光法获得的碳烟量标定对应碳烟的辐射强度，获得碳烟量和碳烟辐射光强的函数关系；步骤六：在目标工况下，关闭LED灯，对目标工况碳烟只进行辐射光测试系统的测试，得到碳烟辐射光强；步骤七：将步骤六测得的碳烟辐射光强利用步骤五标定工况下得到的碳烟量与碳烟辐射光强的函数关系计算得到目标工况下的碳烟生成量。 8.根据权利要求7所述的利用辐射光的火焰中碳烟定量测试装置的方法，其特征在于，步骤三中)插值计算的方式为：对LED灯(1)打开时拍摄到的图片每相邻两张进行插值计算，同时对LED灯(1)关闭时拍摄到的图片每相邻两张进行插值计算，这样就分别获得每个时刻剩余的背景光和碳烟自身辐射光强。
所属类别：	发明专利