基于双波段化学发光的燃烧放热率测量方法技术

基于双波段化学发光的燃烧放热率测量方法，先搭建由平面火焰燃烧器、供气系统、GG400滤波片、IF310滤波片、第一ICCD相机、第二ICCD相机、控制器以及计算机构成的试验系统。控制器控制两台ICCD相机分别进行拍摄，先拍摄无火焰情况下的燃烧器炉盘图像作为背景图像，再拍摄有火焰情况下的OH*和CH*化学发光图像，并将两台ICCD相机拍摄到的图像传输给计算机，从化学发光图像中分别得到OH*和CH*的化学发光强度分布。同时，建立深度神经网络模型，将获得OH*和CH*化学发光强度分布输入深度神经网络模型即可预测对应的放热率分布。本发明专利技术只需要通过相机采集化学发光强度即可预测放热率，且预测结果与实际的放热率高度吻合，准确度高。

Measurement of combustion heat release rate based on Dual-band chemiluminescence

Based on the dual-band chemiluminescence measurement method, a test system consisting of a flat flame burner, a gas supply system, a GG400 filter, an IF310 filter, a first ICCD camera, a second ICCD camera, a controller and a computer is built. The controller controls two ICCD cameras to shoot separately. Firstly, the burner hearth image without flame is taken as background image, then the OH* and CH* chemiluminescent images with flame are taken, and the images captured by two ICCD cameras are transmitted to the computer. The chemiluminescent intensity distributions of OH* and CH* are obtained from the chemiluminescent images respectively. At the same time, the depth neural network model is established, and the intensity distribution of OH* and CH* chemiluminescence can be obtained by inputting the depth neural network model to predict the corresponding heat release rate distribution. The heat release rate can be predicted only by collecting the chemiluminescence intensity by the camera, and the predicted results are highly consistent with the actual heat release rate with high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
基于双波段化学发光的燃烧放热率测量方法
本专利技术涉及燃烧放热率测量
，特别涉及一种基于双波段化学发光的燃烧放热率测量方法。
技术介绍
对于大多数的燃烧问题，燃烧的放热率往往是燃烧诊断中最重要的评价指标之一。放热率的分布可以确定燃烧反应最为剧烈的区域，判断燃烧是否充分，以此来监测和控制燃烧状态。放热率的测量方法可分为接触式和非接触式两大类。接触式方法常用是的热电偶测温，其利用导体两端的电势差得到被测对象的温度，通过温度和放热率的关系计算放热率，结构简单、便于操作；但是难以适应复杂的燃烧环境，动态响应差，在火焰气体和热电偶之间达到热平衡的速度慢，空间和时间分辨率都很差。非接触的测量方法主要有激光光谱和辐射法。激光诊断技术在一定程度上实现了对火焰温度和结构的精细刻画，获得了燃烧放热、淬熄、逆燃和动力学不稳定等现象的影响规律；但激光诊断技术不仅系统复杂，而且使用要求严格，在有振动、噪声的环境下难以应用。辐射法使用光电传感器代替了人眼，有更快的响应速度和更大的测温范围；但是结构庞大、造价昂贵、技术复杂，且需要向被测火焰中添加染色剂，因此容易破坏被测火焰的组分和热平衡状态。火焰的化学发光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双波段化学发光的燃烧放热率测量方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步，搭建试验系统；试验系统包括平面火焰燃烧器、供气系统、ICCD相机、滤波片；供气系统为平面火焰燃烧器提供碳氢化合物‑空气预混气体，碳氢化合物‑空气预混气体在平面火焰燃烧器的炉盘上由火花塞引燃；ICCD相机为两台，分别为第一ICCD相机和第二ICCD相机；在第一ICCD相机镜头前加装OH*激发态粒子对应波段的滤波片，在第二ICCD相机镜头前加装CH*激发态粒子对应波段的滤波片；第二步，拍摄背景图像以及化学发光图像；首先两台ICCD相机对无火焰情况下的炉盘进行拍摄，两台ICCD相机分别采集多幅图像作为背景图像；然后，点...

【技术特征摘要】
1.一种基于双波段化学发光的燃烧放热率测量方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步，搭建试验系统；试验系统包括平面火焰燃烧器、供气系统、ICCD相机、滤波片；供气系统为平面火焰燃烧器提供碳氢化合物-空气预混气体，碳氢化合物-空气预混气体在平面火焰燃烧器的炉盘上由火花塞引燃；ICCD相机为两台，分别为第一ICCD相机和第二ICCD相机；在第一ICCD相机镜头前加装OH*激发态粒子对应波段的滤波片，在第二ICCD相机镜头前加装CH*激发态粒子对应波段的滤波片；第二步，拍摄背景图像以及化学发光图像；首先两台ICCD相机对无火焰情况下的炉盘进行拍摄，两台ICCD相机分别采集多幅图像作为背景图像；然后，点燃碳氢化合物-空气预混气体，两台ICCD相机对火焰进行拍摄，两台ICCD相机分别采集多幅火焰的化学发光图像；第三步，获取OH*化学发光强度矩阵以及CH*化学发光强度矩阵；i)基于第二步中得到的由第一ICCD相机采集的n幅背景图像以及n幅化学发光图像，获取OH*化学发光强度矩阵；ii)基于第二步中得到的由第二ICCD相机采集的m幅背景图像以及m幅化学发光图像，获取CH*化学发光强度矩阵；第四步，建立深度神经网络模型预测放热率；通过化学动力学软件Chemkin对千种以上的不同工况下的碳氢火焰进行数值模拟，得到OH*、CH*激发态粒子的化学发光强度分布以及放热率分布，将其作为数据集，利用数据集训练得到优化后的深度神经网络模型；将第三步得到的OH*化学发光强度矩阵以及CH*化学发光强度矩阵输入到优化的深度神经网络模型，即可利用优化的深度神经网络模型得到对应的放热率分布，即实现放热率的测量。2.根据权利要求1所述的基于双波段化学发光的燃烧放热率测量方法，其特征在于：第一步中，试验系统还包括控制器和计算机，两ICCD相机拍摄得到的图像均为灰度图像；两台ICCD相机均与控制器连接，控制器与计算机连接，控制器控制两台ICCD相机进行拍摄，并将两台ICCD相机拍摄到的图像传输给计算机，由计算机对图像进行处理。3.根据权利要求1所述的基于双波段化学发光的燃烧放热率测量方法，其特征在于：第一步中，两台ICCD相机分别布置在炉盘的外侧的不同位置且镜头均对准平面火焰燃烧器的炉盘。4.根据权利要求1所述的基于双波段化学发光的燃烧放热率测量方法，其特征在于：第一步中，在第一ICCD相机和第二ICCD相机的镜头前分别加装GG400滤波片和IF310滤波片，对应于碳氢化合物-空气预混气体燃烧时产生的中心波长分别为307nm的OH*和431nm的CH*。5.根据权利要求1所述的基于双波段化学发光的燃烧放热率测量方法，其特征在于：第一步中，平面火焰燃烧器包括外壳体以及位于外壳体内部的内壳体，所述内壳体和外壳体之间的环形通道为保护气腔；保护气腔联通外界的用于提供保护气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭建国，刘瑶，吕良，陈春浩，张冬冬，李浩，王浩，姚霄，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43