[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定OH基浓度空间分布的方法。

背景技术

近年来，随着航空航天技术的迅速发展以及对节能减排的重视，对燃烧机理、燃烧技术的研究已经越来越引起人们的关注，而研究燃烧过程中各组分的浓度是其中一个重要方面。平面激光诱导荧光（PLIF）成像技术是目前一种被广泛应用于燃烧诊断中的一种高灵敏度的技术。但是通过PLIF成像技术获取浓度信息需要确定许多参数，而这些参数在现阶段也正在被人们研究，因而具有很大的不确定性，另外，利用PLIF成像技术只能确定某一条线上的组分的平均浓度，而不能确定浓度的空间分布，这成为利用PLIF成像技术确定燃烧过程组分浓度的空间分布的重要难题。

发明内容

本发明为了解决利用PLIF成像技术只能确定某一条线上的组分的平均浓度，而不能确定浓度的空间分布的问题，本发明提供一种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。

本发明所述基于平面激光诱导荧光成像装置，该装置的包括一号激光器、二号激光器、倍频器、一号平面反射镜、二号平面反射镜、片光整形系统、目标火焰器和荧光信号探测装置；一号激光器发出的光束入射至二号激光器的光信号输入端，经二号激光器泵浦后的光束输入至倍频器的激光信号输入端，经倍频器倍频放大后的经一号平面反射镜反射至二号平面反射镜，经二号平面反射镜反射后的反射光束入射至片光整形系统，经片光整形系统整形后获得的片状光束输入至目标火焰器；

荧光信号探测装置用于探测OH基荧光信号，获得OH基荧光图像；

利用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，该方法的具体步骤为：

步骤一、采用一号激光器产生激光信号，该激光信号经二号激光器泵浦后输入至倍频器进行倍频，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激发出OH基荧光信号；

步骤四、采用荧光信号探测装置对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，I₁(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