[发明专利]基于平面激光诱导荧光成像装置及利用该装置获取OH浓度空间分布的方法

权利要求书

1.基于平面激光诱导荧光成像装置，其特征在于，该装置的包括一号激光器（1）、二号激光器（2）、倍频器（3）、一号平面反射镜（4）、二号平面反射镜（5）、片光整形系统（6）、目标火焰器（7）和荧光信号探测装置（8）；一号激光器（1）发出的光束入射至二号激光器（2）的光信号输入端，经二号激光器（2）泵浦后的光束输入至倍频器（3）的激光信号输入端，经倍频器（3）倍频放大后的经一号平面反射镜（4）反射至二号平面反射镜（5），经二号平面反射镜（5）反射后的反射光束入射至片光整形系统（6），经片光整形系统（6）整形后获得的片状光束输入至目标火焰器（7）；

荧光信号探测装置（8）用于探测OH基荧光信号，获得OH基荧光图像。

2.根据权利要求1所述的基于平面激光诱导荧光成像装置，其特征在于，片光整形系统（6）采用CH₄/O₂/N₂层流预混本生火焰灯，且化学当量比Φ=1.0。

3.根据权利要求1所述的基于平面激光诱导荧光成像装置，其特征在于，一号激光器（1）采用Nd:YAG激光器。

4.根据权利要求1所述的基于平面激光诱导荧光成像装置，其特征在于，二号激光器（2）采用染料激光器。

5.根据权利要求1所述的基于平面激光诱导荧光成像装置，其特征在于，荧光信号探测装置（8）采用ICCD相机。

6.利用权利要求1所述的基于平面激光诱导荧光成像装置获取OH浓度空间分布的方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

步骤一、一号激光器（1）产生激光信号，该激光信号经二号激光器（2）泵浦后输入至倍频器（3）进行倍频，获得倍频后光信号；

步骤二、获得的倍频后光信号经片光整形系统（6）后获得片状脉冲信号；

步骤三、获得的片状脉冲信号经目标火焰器（7）激发出OH基荧光信号；

步骤四、采用荧光信号探测装置（9）对OH基荧光信号进行探测，获得OH基荧光图像；

步骤五、OH基荧光图像中选择n个待测点，并对每个待测点的灰度值进行提取，获得每个待测点的OH基荧光图像灰度值；其中，n为整数，且n＞256×128；

步骤六、利用公式：

I1(x)=I(0)[1-C∫0xFi(x)dx]---(1)]]>

获取每个待测点的光强；

式中，I(x)为激光在火焰中待测点的光强，I(0)为激光通过介质前的初始光强，F_i(x)为待测点灰度值，i为整数，1≤i≤n，C为常数；

步骤七、利用获得的每个待测点的光强，根据朗伯-比尔吸收定律，获得火焰中每个待测点的OH基的摩尔浓度；

步骤八、在每个待测点的邻域内的均选择一个无限接近辅助点；

步骤九、对每个辅助点的灰度值进行提取，获得每个辅助点的灰度值；并利用公式

I2(x)=I(0)[1-C∫0xPj(x)dx]---(2)]]>

获得每个辅助点的光强；

式中I₂(x)为激光在火焰中待测点的辅助点的光强，I(0)为激光通过介质前的初始光强，P_j(x)为待测点对应的辅助点的灰度值，j为整数，1≤j≤n，且i=j，C为常数；

步骤十、利用每个辅助点的光强，根据朗伯-比尔吸收定律，获得火焰中辅助点的OH基的摩尔浓度；

步骤十一、利用每个待测点的OH基摩尔浓度及该点对应的辅助点的OH基摩尔浓度，获得每个待测点的平均摩尔浓度；并将图像中n个待测点的平均摩尔浓度作为OH浓度空间分布，完成OH浓度空间分布的测量。