一种氨燃烧反应双自由基场激光测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种氨燃烧反应双自由基场激光测量装置及方法，利用OH自由基共振荧光光谱，使NH、OH自由基激发光谱重叠，即可由一套Nd:YAG激光器搭配染料激光器和两台ICCD相机等构成激光诱导荧光测量系统实现NH、OH自由基的同步测量。利用泵浦发出532nm激光，泵浦染料激光器并二倍频后产生306.9nm激光，可同时激发氨燃烧场中的NH和OH自由基，用310

【技术实现步骤摘要】
一种氨燃烧反应双自由基场激光测量装置及方法


[0001]本专利技术属于以氨作为燃料燃烧利用的
，涉及氨燃料燃烧场的激光诊断，特别涉及一种氨燃烧反应双自由基场激光测量装置及方法。

技术介绍

[0002]氢氨燃料在未来能源利用领域中颇具潜力。目前来看，虽然氢气(H2)的制备和利用都已较为成熟，但从产地到下游应用中间的储存和运输技术还未完善，存在安全风险。而氨燃料(NH3)，一方面可视作储氢化学物质，另一方面拥有成熟的产、储、运技术，使其在实际应用场景中更容易被人接受。
[0003]但氨燃料相比于传统化石燃料，其燃烧速度较低，仅有天然气(主要成分为CH4)的五分之一。在实际的应用燃烧过程中，易处于强湍流条件，火焰难以稳定。因此，需对氨燃料湍流火焰结构基础特性开展研究，例如火焰的预热区、反应区和后燃区；并总结火焰结构对燃烧特性参数的影响规律，例如火焰的稳定性，燃烧效率以及排放特性等；以便对实际氨燃料应用场景燃烧装置的设计和优化提出指导意见。
[0004]燃烧过程的研究主要由理论、实验、仿真三个方法构成。其中，实验是观察自然规律的唯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨燃烧反应双自由基场激光测量装置，其特征在于，包括激光发生部分、激光片光生成部分以及测量部分；所述激光发生部分包括泵浦激光器(1)和染料激光器(4)，用以发出波长306
‑
307.5nm的激光；所述激光片光生成部分包括设置在所述激光发生部分发出的激光的路径上的平凹透镜(5)和凸透镜(6)，使所述激光形成激光片光，所述激光片光穿过氨火焰燃烧器(7)的火焰；所述测量部分包括第一ICCD相机(10)和第二ICCD相机(14)，所述第一ICCD相机(10)配置有第一紫外镜头(11)和第一光学滤波片(12)，所述第一光学滤波片(12)为337
±
10nm的带通滤波片；所述第二ICCD相机(14)配置有第二紫外镜头(15)和第二光学滤波片(16)，所述第二光学滤波片(16)为310
±
10nm的带通滤波片；所述第一ICCD相机(10)和第二ICCD相机(14)分别在所述激光片光的下方和上方朝向所述火焰，所述第一ICCD相机(10)采集NH荧光信号，所述第二ICCD相机(14)采集OH共振荧光信号。2.根据权利要求1所述氨燃烧反应双自由基场激光测量装置，其特征在于，所述泵浦激光器(1)为Nd:YAG激光器，所述Nd:YAG激光器经过二倍频晶体发出532nm激光，所述532nm激光进入染料激光器(4)内，所述染料激光器(4)内的光栅角度设置为612
‑
615nm位置，并调整染料激光器(4)内的二倍频晶体角度，得到306
‑
307.5nm的倍频光，通过四块佩林
‑
布洛卡棱镜使得612
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615nm和306
‑
307.5nm的激光分离，使所述染料激光器(4)出口出射306
‑
307.5nm激光。3.根据权利要求2所述氨燃烧反应双自由基场激光测量装置，其特征在于，所述染料激光器(4)的振荡级染料池，选择DCM与硫罗丹明640染料分别溶于分析纯乙醇溶液中的混合燃料，DCM的浓度为2.7
×
10
‑5mol/L，硫罗丹明640的浓度为5.5
×
10
‑4mol/L；所述染料激光器(4)的放大级染料池，选择硫罗丹明640染料溶于分析纯乙醇溶液中，浓度为5.5
×
10
‑5mol/L。4.根据权利要求1所述氨燃烧反应双自由基场激光测量装置，其特征在于，所述激光片光穿过氨火焰燃烧器(7)的出口中心，且激光片光中心位于氨火焰燃烧器(7)的出口中心，从而在燃烧器(7)的出口中心处能得到最薄的激光片光。5.一种氨燃烧反应双自由基场激光测量方法，利用权利要求1至4任一权利要求所述氨燃烧反应双自由基场激光测量装置实现，其特征在于，包括如下步骤：S1，调整所述泵浦激光器(1)的输出，调整所述染料激光器(4)的光栅角度和二倍频晶体角度，使所述染料激光器(4)发出波长306
‑
307.5nm的激光，所述激光经所述激光片光生成部分，形成激光片光；S2，点燃氨火焰燃烧器(7)产生火焰，所述激光片光穿过所述火焰，先以第一步长扫描染料激光器(4)的出射波长，并测量激光器触发信号与两束荧光信号的峰值位置重合情况，初步获取可同时激发两束荧光的波长位置，以及激光器触发信号分别与两束荧光信号接收之间的时间延时；S3，分别设置第一ICCD相机(10)和第二ICCD相机(14)的延时，并以第二步长扫描染料激光器(4)的出射波长，所述第二步长小于所述第一步长；记录第一ICCD相机(10)和第二ICCD相机(14)成像，获得NH荧光信号及OH共振荧光信号强度随激光波长变化的数据，将两
者均超出设定信号峰值的激光波长用于正式测量。6.根据权利要求5所述氨燃烧反应双自由基场激光测量方法，其特征在于，所述S1，将激光功率计或...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡骁，林文隽，王金华，黄佐华，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：