火焰内部光谱采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种火焰内部光谱采集装置，其包括：光谱采集组件；喷嘴，喷嘴沿喷嘴的径向由内到外依次形成有第一通道、第二通道和冷却通道，第一通道、第二通道和冷却通道相互独立且间隔设置，光谱采集组件的穿设于第一通道内，其中：第二通道用于通入燃料；第一通道用于通入助燃气体。本实验新型实现了在不损坏仪器的前提下，安全简便地从火焰内部采集光谱，从而使光谱采集更加全面，弥补了外部采集的局限性；本实用新型专利技术可用于探究火焰内部的辐射光谱特性，完善火焰光谱诊断技术。

Flame internal spectrum acquisition device

The utility model provides a flame spectrum collection device, which comprises: spectrum acquisition module; radial nozzle, nozzle along the nozzle from the inside to the outside are formed with a first channel, second channel and cooling channel, first channel, second channel and cooling channels are independent of each other and set the interval, spectrum acquisition module is installed through the first channel in which: second channels for the passage of fuel; the first channel for the passage of the combustion gas. The utility model realizes the premise does not damage the instrument, simple and safe from the internal flame spectral acquisition, so that the spectrum acquisition is more comprehensive, the limitations of the external acquisition; the utility model can be used for exploring the radiation spectrum of flame, improve the flame spectrum diagnosis technology.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种火焰内部光谱采集装置。
技术介绍
火焰的辐射光谱是由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的。对其辐射特征、波长强度等进行分析研究，可以获得诸多重要的信息，如火焰结构、火焰温度、化学反应机理、传热传质及操作工况。且随着光谱诊断技术的发展，该技术可用于检测和监控锅炉、气化炉等工业装置，为其安全高效运行、控制优化过程起到了重要作用。因此，火焰光谱的研究和发展一直受到国内外重视，光谱的采集方法也受到了广泛关注。传统的光谱检测仪器种类较多，例如光谱仪、高光谱相机、滤光片与CCD相机结合等。光谱仪可以检测紫外、可见、近红外和红外波段光谱，波长范围通常在200nm-2200nm之间，广泛应用于一维自由基辐射分布检测。高光谱成像系统可分为线阵或面阵成像，线阵相机如要取得完整的火焰图像，需要安装电控位移台来带动超光谱相机对火焰进行扫描；通过高光谱成像系统可以获得火焰各个位置的自由基辐射特征，工作波长范围一般为380-800nm之间。相机与滤光片相结合可以针对某些特定波长自由基的二维分布进行检测，例如310nm波段的滤光片与紫外CCD相机搭配，可以拍摄到氧氢自由基(OH*)的二维强度分布；430nm波段的滤光片与CCD相机可以获得碳氢自由基(CH*)的二维强度分布等。目前在光谱检测领域，只能将光谱检测仪器放置在火焰的外部，即与火焰相隔一段距离对其进行拍摄。然而，从外部采集到的光谱信息与从内部采集到的有许多差异，从内部采集可以得到十分不同且重要的光谱辐射特性，但由于火焰温度很高，从火焰的内部采集光谱信息很容易对光谱检测仪器造成损坏。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中从火焰的内部采集光谱信息会对仪器造成损坏的缺陷，提供一种火焰内部光谱采集装置。本技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种火焰内部光谱采集装置，其包括：光谱采集组件，所述光谱采集组件用于采集火焰的内部光谱；喷嘴，所述喷嘴沿所述喷嘴的径向由内到外依次形成有第一通道、第二通道和冷却通道，所述第一通道、第二通道和冷却通道相互独立且间隔设置，所述光谱采集组件的穿设于所述第一通道内，其中：所述第二通道用于通入燃料；所述第一通道用于通入助燃气体。所述冷却通道可使所述喷嘴降温，避免所述喷嘴超温损坏。较佳地，所述光谱采集组件包括：光谱检测仪器，所述光谱检测仪器用于检测所述火焰的内部光谱；内窥镜，所述内窥镜与所述光谱检测仪器连接，且所述内窥镜穿设于所述第一通道内，所述内窥镜中远离所述光谱检测仪器的一端靠近所述第一通道中远离所述光谱检测仪器的一端。较佳地，所述喷嘴包括第一导管和第一接头，所述第一导管和第一接头相连通，所述第一接头位于所述第一导管与所述光谱检测仪器之间，且所述第一接头和所述第一导管依次套设于所述内窥镜外，所述内窥镜、所述第一接头与所述第一导管的中心轴线位于同一直线，所述第一接头的内腔与所述第一导管的内腔连通并形成所述第一通道。较佳地，所述喷嘴还包括第二导管和第二接头，所述第二导管和第二接头相连通，所述第二接头和所述第二导管依次套设于所述第一导管外，所述第二接头邻接于所述第一接头与所述第二导管之间，且所述第二导管、所述第二接头、所述第一导管与所述第一接头的中心轴线位于同一直线，所述第二接头的内壁与所述第一导管的外壁之间、所述第二导管的内壁与所述第一导管的外壁之间形成所述第二通道。较佳地，所述喷嘴还包括水冷夹套、冷却水入口和冷却水出口，所述冷却水入口和冷却水出口沿所述水冷夹套间隔设置于所述水冷夹套靠近所述光谱检测仪器的一端的外壁上，所述水冷夹套套设于所述第二导管外，所述水冷夹套与所述第二导管的中心轴线位于同一直线上，所述第二导管的外壁和所述水冷夹套的内壁环绕形成所述的冷却通道。较佳地，所述第一接头的侧壁上设有助燃气体入口，所述助燃气体入口用于向所述第一接头通入助燃气体；所述第二接头的侧壁上设有燃料入口，所述燃料入口用于向所述第二接头通入燃料。较佳地，所述内窥镜远离所述光谱检测仪器的一端到所述第一导管远离所述光谱检测仪器的一端的距离L为：其中，d为所述第一导管远离所述光谱检测仪器的一端的内径，α为所述内窥镜远离所述光谱检测仪器的一端的镜头的视场角。较佳地，火焰内部光谱采集装置还包括转接口，所述转接口连接于所述光谱检测仪器与所述内窥镜之间。较佳地，所述内窥镜为硬杆式内窥镜或者光纤式内窥镜。较佳地，所述火焰内部光谱采集装置还包括光谱分析装置，所述光谱分析装置与所述光谱采集组件电连接，所述光谱分析装置用于分析所述光谱检测仪器采集的信息。较佳地，所述光谱分析装置为计算机。计算机用于所述光谱的数据的储存和分析。本技术的积极进步效果在于：1、本技术可以实现从内部获取火焰根部辐射光谱信息，可用于探究火焰内部的辐射光谱特性，完善火焰光谱诊断技术；2、本实验新型实现了在不损坏仪器的前提下，安全简便地从内部采集光谱，从而使光谱采集更加全面，弥补了外部采集的局限性；3、本实验新型采集的信号相较于从外部采集火焰光谱的信号误差相对较小，具体来说，从外部采集火焰光谱的信号时，由于信号在较长光路传播过程中会产生损耗引起误差，而从内部采集时与火焰根部很靠近，从而采集误差相对较小；4、本实验新型可用于对火焰内部的辐射光谱特性，如自由基种类、辐射强度、二维分布及化学反应等进行系统的科学研究；也可应用于工业上的光谱诊断技术，采集工业装置中火焰内部的辐射光谱特性，来诊断装置的运行情况，局部的操作工况、火焰根部温度、火焰结构或反应机理等。附图说明图1为本技术一较佳实施例的火焰内部光谱采集装置的结构示意图。图2为本技术一较佳实施例的火焰内部光谱采集装置的喷嘴的局部结构示意图。附图标记说明喷嘴1第一通道11第二通道12冷却通道13第一导管14第一接头15助燃气体入口151第二导管16第二接头17燃料入口171水冷夹套18冷却水入口181冷却水出口182光谱检测仪器21内窥镜22转接口3计算机4火焰5距离L第一导管的内径d内窥镜的镜头的视场角α具体实施方式下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本技术。如图1和图2所示，本实施例提供一种火焰内部光谱采集装置，其包括喷嘴1、光谱采集组件、转接口3和光谱分析装置。喷嘴1沿喷嘴1的径向由内到外依次形成有第一通道11、第二通道12和冷却通道13。第一通道11、第二通道12和冷却通道13相互独立且间隔设置，所述光谱采集组件穿设于第一通道11内。其中，第二通道12用于通入燃料；第一通道11用于通入助燃气体。第一通道11内的助燃气体用于与第二通道12内的所述燃料作用产生火焰5，并用于避免所述光谱采集组件受高温、以及所述助燃气体与所述燃料产生反应后生成的物质的影响。在本实施例中，所述燃料为甲烷，所述助燃气体为氧气。所述氧气除为反应提供氧化剂，也作为内窥镜22的吹扫气，使大部分热量不接触内窥镜22的镜头，从而保护内窥镜22不受损坏，也可避免反应所生成的碳黑等物质污染内窥镜22的镜头。在本实施例中，所述光谱采集组件、第一通道11、第二通道12和冷却通道13的中心轴线位于同一直线，第一通道11、第二通道12和冷却通道13相互对应的一端平齐。所述光谱采集组件用于采集火焰5的内部光谱。所述光谱采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种火焰内部光谱采集装置，其特征在于，其包括：光谱采集组件，所述光谱采集组件用于采集火焰的内部光谱；喷嘴，所述喷嘴沿所述喷嘴的径向由内到外依次形成有第一通道、第二通道和冷却通道，所述第一通道、第二通道和冷却通道相互独立且间隔设置，所述光谱采集组件穿设于所述第一通道内，其中：所述第二通道用于通入燃料；所述第一通道用于通入助燃气体。

【技术特征摘要】
1.一种火焰内部光谱采集装置，其特征在于，其包括：光谱采集组件，所述光谱采集组件用于采集火焰的内部光谱；喷嘴，所述喷嘴沿所述喷嘴的径向由内到外依次形成有第一通道、第二通道和冷却通道，所述第一通道、第二通道和冷却通道相互独立且间隔设置，所述光谱采集组件穿设于所述第一通道内，其中：所述第二通道用于通入燃料；所述第一通道用于通入助燃气体。2.如权利要求1所述的火焰内部光谱采集装置，其特征在于，所述光谱采集组件包括：光谱检测仪器，所述光谱检测仪器用于检测所述火焰的内部光谱；内窥镜，所述内窥镜与所述光谱检测仪器连接，且所述内窥镜穿设于所述第一通道内，所述内窥镜中远离所述光谱检测仪器的一端靠近所述第一通道中远离所述光谱检测仪器的一端。3.如权利要求2所述的火焰内部光谱采集装置，其特征在于，所述喷嘴包括第一导管和第一接头，所述第一导管和第一接头相连通，所述第一接头位于所述第一导管与所述光谱检测仪器之间，且所述第一接头和所述第一导管依次套设于所述内窥镜外，所述内窥镜、所述第一接头与所述第一导管的中心轴线位于同一直线，所述第一接头的内腔与所述第一导管的内腔连通并形成所述第一通道。4.如权利要求3所述的火焰内部光谱采集装置，其特征在于，所述喷嘴还包括第二导管和第二接头，所述第二导管和第二接头相连通，所述第二接头和所述第二导管依次套设于所述第一导管外，所述第二接头邻接于所述第一接头与所述第二导管之间，且所述第二导管、所述第二接头、所述第一导管与所述第一接头的中心轴线位于同一直线，所述第二接头的内壁与所述第一导管的外壁之间、所述第二导管的内壁与所述第一导管的外壁之间形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚岩，于广锁，郭庆华，梁钦锋，胡翀赫，薛志村，代正华，陈雪莉，王辅臣，刘海峰，王亦飞，龚欣，许建良，李伟锋，王兴军，郭晓镭，刘霞，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：新型
国别省市：上海;31