第36卷，第4期 2016年4月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36 ,No. 4 pp1027-1032
April,2016
基于紫外可调谐激光吸收光谱技术的电烷/空气
平面预混火焰温度测量研究
于欣1-2，杨超博1.2，彭江波1-2，马欲飞1.2,3，李晓晖1.2，张亚丽1.2
1.哈尔滨工业大学光电子技术研究所，黑龙江哈尔滨150001
2.哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室，黑龙江哈尔滨150001 3.哈尔滨工业大学动力工程及工程热物理博土后流动站，黑龙江哈尔滨150001
摘要火焰温度是燃烧领域最重要的宏观物理量之一，使用紫外可调谐激光吸收光谱技术，以火焰中的术对甲烷/空气平面预混火焰不同燃烧工况条件下火焰中的OH基分布进行了测量，选取火焰中0H基分布均勾工况进行了紫外吸收光谱温度测量，通过LIFBASE仿真计算，综合考虑温度测量灵敏度、测量信噪比等因系，选择OH基A-X(O，0)吸收带中的P(2)和O,(8)两支谱线作为被测跃迁。测量时使用Nd：YAG 激光器泵浦染料激光器，经倍频后输出308～311nm紫外可调谐激光。通过染料激光器以0.4pm为步长进行激光波长调谐，分别扫描获得两条吸收谱线的吸收峰线型。对实验数据进行voigt拟合后，通过计算两条谱线的积分吸收值之比，获得了平面预混火焰中的温度信息。分别测量了燃烧器表面不同水平位置与燃烧器中心不同高度处的火焰温度，测量结果与文献报道的采用同样结构燃烧器，通过其他光谱技术获得的测量结果进行了横间对比。在0H基浓度较高的火焰锋面区域测温结果吻合度较高，验证了该技术测量结果的可信度。由于其测量对象与双线OH-PLIF测温的一致性，该技术未来可作为局部温度测量方法，进一步
应用于对双线PLIF等二维火焰温度空间分布测量结果的标定当中。关键调吸收光谱；燃烧诊断；温度；紫外激光
中图分类号：0657.3
文献标识码：A
引言
D0I; 10. 3964/j. issn, 1000-0593(2016 )04-1027-06
为测量对象，测量结果能更好的表征燃烧反应中间状态温度信息；测量方法简单直观，易于应用；同时其测量装置可与其他激光燃烧诊断方法共用一所用光源与PLIF(平面激光诱
火焰温度在燃烧过程中起着至关重要的作用，在各种实际燃烧系统中火焰温度直接决定着燃烧器的性能指标，如推力、功率、燃料利用率等1-2}，因此准确的温度测量无论对于验证基础研究理论还是优化设计实际燃烧装置均具有非常重要的意义。传统的火焰温度测量以热电偶测温最为典型，但是由于其存在干扰流场、测量响应速度慢、测温范围受局限等缺点，测量的适用范围有限，在燃烧室内高速、高温、高压的条件下难以获得准确的温度测量结果。近年来非接触式光谱测温技术受到了越来越多的关注，其灵敏度高、响应快、对燃烧扰动小等优点使其更能适应高温等复杂条件下的火焰温度测量[3-6]。在这些光谱测温技术中，紫外吸收光谱测温技术具有其独特的优势：这种技术以火焰中OH自由基
收稿日期：2014-12-17，修订日期：2015-04-25
导荧光技术相同，可用其对双线PLIF技术获得的温度分布结果进行标定3。因此利用基于波长扫描原理的紫外可调谐吸收光谱技术，对稳定燃烧的预混平面火焰进行了温度测量，验证了紫外可调谐吸收光谱温度测量技术的可行性，获得了较好的测量结果。
测量原理
根据Lamhert-Beer吸收定律，一束光通过吸收介质后的出射光强「与人射光强1。之间的关系可表达为
I= exp(d ) = exp(aVL)
(1)
其中，α为吸收率（cm-1），L为吸收长度（em），为吸收截面
基金项目：国家重大科学仪器设备开发专项(2012YQ040164），国家自然科学基金项目(61275127，91441130资助
作者简介：杨超博，1986年生，哈尔滨工业大学航天学院博土研究生
*通讯联系人
e-mail ; qqyel@ 163, com