[发明专利]一种燃烧火焰温度场瞬时定点诊断装置及方法

权利要求书

1.一种燃烧火焰温度场瞬时定点诊断装置，其特征在于，所述装置具体包括：脉冲激光器、聚焦镜片、激光能量探测计以及三维移动平台；

所述脉冲激光器，用于产生特定波长的脉冲激光；

所述聚焦镜片，用于将脉冲激光器产生的激光聚焦于火焰的特定位置；

所述激光能量探测计，用于接收聚焦后的激光残余能量；

所述三维移动平台，用于调整脉冲激光器和激光能量探测计的位置，从而改变火焰测点的位置。

2.根据权利要求1所述的一种燃烧火焰温度场瞬时定点诊断装置，其特征在于，所述脉冲激光器，激光频率和能量能够根据不同类型的火焰进行调整。

3.根据权利要求1所述的一种燃烧火焰温度场瞬时定点诊断装置，其特征在于，所述激光能量探测计，其探头放置于激光光路末端且与激光光线垂直。

4.根据权利要求1所述的一种燃烧火焰温度场瞬时定点诊断装置，其特征在于，激光能量探测计的探头越靠近等离子体，越能保证激光残余能量完全进入激光能量探测计探头，但受高温火焰的影响，激光能量探测计探头应该根据火焰尺寸放置于尽可能靠近等离子体又不至于吸收太多热量的位置，同时激光能量探测计探头的中心位置对准激光光束中心。

5.根据权利要求1所述的一种燃烧火焰温度场瞬时定点诊断装置，其特征在于，所述三维移动平台由步进电机通过软件实现同步运行，或者通过手动调节实现同步运行；所述三维移动平台利用三个方向的千分尺刻度来确定测点的三维空间位置。

6.根据权利要求1所述的一种燃烧火焰温度场瞬时定点诊断装置，其特征在于，所述脉冲激光器发射的脉冲激光的能量，应保证能够击穿待测物质，产生等离子体，根据待测物质的击穿阈值选择大于击穿阈值的击穿能量。

7.用于实现权利要求1-6的一种燃烧火焰温度场瞬时定点诊断方法，其特征在于，所述方法，具体步骤包括：

(1)搭建测量系统，采用脉冲激光器发射出所需的特定波长，设定所需激光频率和激光能量大小；

(2)调整聚焦镜片使脉冲激光聚焦在已知温度的气体或者火焰测点位置进行作用并产生等离子体；

(3)利用激光能量探测计探头捕捉并记录与激光作用后的脉冲激光残余能量；

(4)重复多次步骤(1)-(3)，记录不同温度下的脉冲激光残余能量，建立激光残余能量与温度的对应关系；

(5)将测量对象换成待测火焰，重复步骤(1)-(3)测量得到待测火焰的脉冲激光残余能量，根据所建立的激光残余能量与温度的对应关系，计算得到待测火焰在测点位置的瞬时温度。

8.根据权利要求7所述的一种燃烧火焰温度场瞬时定点诊断方法，其特征在于，所述激光能量探测计的探测波长和激光波长需保持一致；在探测过程中，火焰光以及周边杂光对能量的影响较小，可以忽略。

9.根据权利要求7所述的一种燃烧火焰温度场瞬时定点诊断方法，其特征在于，所述方法的原理，具体为：

来自脉冲激光器的激光通过聚焦镜片聚集在测点位置，火焰或者气体分子吸收激光能量后快速膨胀，产生等离子体，未被吸收的激光能量透过火焰到达激光能量探测计；根据激光残余能量与温度的对应关系，计算得到测点位置火焰的瞬时温度；通过调整脉冲激光器的激光头以及激光能量探测计的位置，使激光聚焦到火焰的不同位置，测得不同位置火焰的激光残余能量值，从而实现火焰空间各点的温度测量。