【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供了一种用于火焰中气相钾原子二维绝对浓度的原位测量方法
技术介绍
1、在火焰及其相关研究中，对火焰中的气相组分(如钾原子)进行浓度测量是至关重要的。这些浓度测量为理解火焰性质、控制火焰特性及进一步优化燃烧过程提供了关键信息。传统的火焰测量方法主要依赖于质谱法、发射光谱法和激光吸收光谱技术，但它们都存在一些固有的挑战和限制。
2、质谱法通过测量样本中元素离子的质量和数量，来确定元素的浓度。这种方法的优点是可以同时测量多种元素的浓度，但是它需要高真空的测量环境，且仪器的价格较高，不适合大规模或现场的应用。首先，它们通常需要直接接触火焰，这可能会导致样本的污染和仪器的损坏。其次，它们不能实时测量钾的浓度，这对于需要实时监测和调整的场合非常不便。最后，它们只能测量单一点的浓度，不能得到浓度的空间分布
3、发射光谱技术基于火焰中气相组分的光谱特性来进行浓度测量。然而，为了获得准确的浓度测量，此技术往往需要进行复杂的标定。标定过程不仅耗时、费力，而且常常需要考虑多种环境变量和设备误差。更进一步，标定往往需要在特定的条件下进行，这些条件可能与实际应用场景存在差异，从而影响测量结果的准确性。
4、激光吸收光谱技术，如可调谐半导体吸收光谱技术(tdlas)虽然为气相组分提供了高精度的浓度测量，但其实施通常要求布置多路光学路径且需要复杂的ct(censustransform)算法。这不仅增加了系统的复杂性，而且导致了高昂的成本。此外，多路布置可能会对火焰的其他特性产生干扰，从而对整体测量精度产生不良影
5、尽管传统方法可以提供火焰中气相组分的浓度信息，但它们往往难以为研究者提供组分的二维或三维分布信息。这种空间信息对于深入了解火焰动力学和进一步优化燃烧过程是至关重要的。
6、考虑到上述挑战和需求，存在一种方法能够以更简单、高效和低成本的方式提供火焰中气相组分的绝对浓度及其空间分布信息就显得尤为重要。因此，本专利技术的目的正是提供这样一种方法，它结合了发射光谱和激光吸收光谱技术的优点，避免了传统方法的局限性，并为火焰研究和分析提供了更强大的工具。
技术实现思路
1、为解决火焰中气相钾原子二维绝对浓度的精确原位测量问题，本专利技术提供了一种科学方法，具体如下：
2、首先，应用原子发射光谱技术获取火焰中气相钾的光谱特性。采用一个专为769nm中心波长设计的高分辨率相机，配备带通滤波片，对火焰进行高精度拍摄。这一操作将输出一个反映钾原子发射特征的高质量灰度图像，为后续分析提供关于钾的相对二维浓度基础信息。
3、为了精确反映钾原子的浓度并消除其他发光物质，如碳烟的影响，我们选择一个配备430nm中心带通滤波片的高分辨率相机来对相同的火焰场景进行另一次拍摄。此图像将主要包含非钾发光物质产生的背景发光信息。通过比较两次拍摄的图像，我们可以有效地从769nm波长的图像中减去背景发光，从而更精确地获取钾原子的光谱信息。
4、为进一步获得气相钾原子的绝对浓度数据，我们在经过背景光校正的769nm灰度图像中选定一个代表性的线路，并采用可调谐半导体激光吸收光谱技术沿此线路进行深入测量。根据所得的浓度测量数据与图像的灰度值，我们能够计算出这条线路上气相钾原子的绝对浓度与图像灰度的精确转换关系。
5、利用前述转换关系，我们可以将整个经过背景光校正的769nm灰度图像转化为一个描述火焰中气相钾原子绝对浓度的二维分布图。
6、本专利技术为现场火焰检测提供了一种高效的测量方法，实现了火焰中气相钾原子浓度的二维绝对分布的直观和准确展示，为科研和实际工程师提供了有力工具，主要技术特点和创新点包括：
7、1、采用双滤波相机技术，实现对火焰中气相钾原子的高精度、高分辨率的实时测量。
8、2、结合原子发射光谱与激光吸收光谱技术，避免了传统方法中需要的复杂仪器和标定步骤，从而大大提高了测量的效率和可靠性。
9、3、通过专业的图像处理技术，准确地从背景中分离出钾原子的光谱信息，提高了测量的准确性和可靠性。
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1.一种用于原位测量火焰中气相钾原子的二维绝对浓度的方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤c中，背景光的减除处理包括算法对769nm图像的处理，以去除碳烟或其他发光物质的影响。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中在步骤d中，选定的线路是在纠正背景后的769nm图像中与激光吸收光谱技术测量路径相应的部分。
【技术特征摘要】
1.一种用于原位测量火焰中气相钾原子的二维绝对浓度的方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤c中，背景光的减除处理包括算法对769nm图像的处理...
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