CN105092885A - 一种火焰气溶胶流速的测量装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火焰气溶胶流速的测量装置，其特征在于：包括基础支撑座、XYZ三轴移动平台、双向气缸、自锁镊子连接件、自锁镊子、探头薄片、电磁阀和时间继电器，XYZ三轴移动平台安装在所述基础支撑座上；双向气缸安装在所述XYZ三轴移动平台上；自锁镊子通过所述自锁镊子连接件安装在双向气缸上；探头薄片整体呈圆形，其安装在所述自锁镊子上，用于伸入火焰气溶胶中进行取样；所述电磁阀和时间继电器用于共同控制双向气缸的运动，进而控制探头薄片在火焰气溶胶内的停留时间。本发明采用热泳取样探头，能极大地减小探头的辐射和导热损失，保持对流传热在火焰与探头之间的传热中占据主导，以便于求解火焰气溶胶的流速。

Description

一种火焰气溶胶流速的测量装置和方法

技术领域

本发明属于测量装置领域，更具体地，涉及一种火焰气溶胶流速的测量装置和方法。

背景技术

火焰气溶胶流速的测量目前缺乏一套可行的方法，一般常用的流速测量技术，比如粒子图像测速(PIV)、激光多普勒测速(LDV)等需要在流场中均匀播撒微米级的示踪粒子，这对小尺度的火焰气溶胶反应器来说是难以实现的，而且示踪粒子的加入对火焰气溶胶包含的微细颗粒物的生成和演变会产生不利影响。

热泳沉积取样是一种被广泛使用的火焰气溶胶颗粒物采样方法，联合电子显微镜图像处理和分析，主要用于表征颗粒物的微观结构形貌、火焰气溶胶内颗粒物的体积分数等。在取样探头快速插入火焰并短暂停留一段时间的过程中，火焰气溶胶颗粒物在热泳力的驱动下向探头表面迁移，其迁移速率与火焰-探头之间的温度差密切相关，而探头的温度变化受火焰和探头之间的传热过程控制。在三种传热方式(导热、对流和辐射)中，只有对流传热与火焰气溶胶的流速直接相关，而且在稳定的单一传热方式下探头薄片的温度变化满足一阶响应方程。因此，如果能够设计和控制在取样过程中对流传热方式占主导，则可以建立起颗粒热泳沉积量与气溶胶流速的关联，进而根据不同停留时间的热泳取样结果计算出火焰气溶胶的流速。但是目前现有热泳取样技术通常采用透射电镜铜网格栅对火焰气溶胶进行取样，由于火焰的高温氧化环境，铜网上的支持膜甚至铜网很容易被烧毁，更重要的是铜这种材料与火焰之间有很强的辐射换热且铜的导热系数很高，因此难以消除辐射和导热的影响。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种火焰气溶胶流速的测量装置和方法，其采用热泳取样探头，能极大地减小探头的辐射和导热损失，保持对流传热在火焰与探头之间的传热中占据主导，以使探头的温度变化满足一阶响应方程；在同一取样点处实施两次经历不同停留时间的短暂取样，样品微区电子显微图像经过处理和分析得到各次取样的颗粒沉积量，根据热泳沉积、对流传热和温度响应之间的关系，求解火焰气溶胶的流速。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种火焰气溶胶流速的测量装置，其特征在于：包括基础支撑座、XYZ三轴移动平台、双向气缸、自锁镊子连接件、自锁镊子、探头薄片、电磁阀和时间继电器，其中，

所述XYZ三轴移动平台安装在所述基础支撑座上；

所述双向气缸安装在所述XYZ三轴移动平台上，并通过所述XYZ三轴移动平台驱动其移动；

所述自锁镊子通过所述自锁镊子连接件安装在所述双向气缸上，并通过所述双向气缸驱动其移动；

所述探头薄片整体呈圆形，其安装在所述自锁镊子上，用于伸入火焰气溶胶中进行取样；

所述电磁阀和时间继电器用于共同控制双向气缸的运动，进而控制探头薄片在火焰气溶胶内的停留时间。

优选地，所述探头薄片由光学石英玻璃制成。

优选地，所述探头薄片的密度ρ＝2210kg/m³，比热c＝891.8J/(kg·K)。

优选地，所述探头薄片上设置有方向标记缺口A和定位标记缺口B，所述定位标记缺口B用于辅助定位取样时自锁镊子所夹持的探头薄片的部位，所述方向标记缺口A用于辅助找出取样时探头薄片上与火焰气溶胶流动方向一致的直径作为标记线。

优选地，所述方向标记缺口A的形状为圆形，所述定位标记缺口B包括三个圆孔，这三个圆孔分别为第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔，并且方向标记缺口A的中心与探头薄片圆心的连线所在直径作为所述标记线，第一圆孔的中心与探头薄片圆心的连线作为辅助标记线，并且所述标记线与辅助标记线相互垂直，第二圆孔和第三圆孔对称分布在辅助标记线的两侧。

优选地，所述探头薄片的直径为3mm～5mm、厚度为50μm～100μm。

优选地，所述双向气缸的活塞杆为抗扭转的方形杆，以保持探头薄片的两侧面均与被测火焰的流动方向平行。

一种利用测量装置测量火焰气溶胶流速的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)获取火焰气溶胶内取样点位置的温度T_g；获得两个探头薄片的初始温度T₀；

2)将其中一个探头薄片夹持在自锁镊子上，并使该探头薄片的两端面均竖直设置；XYZ三轴移动平台和双向气缸带动该探头薄片进入火焰气溶胶内，并在取样点位置停留时间t₁进行取样，此后该探头薄片离开火焰气溶胶；然后再从自锁镊子上取下该探头薄片；将此带有气溶胶颗粒的探头薄片记为样品一；

3)将另一探头薄片夹持在自锁镊子上，并使该探头薄片的两端面均竖直设置；XYZ三轴移动平台和双向气缸控制该探头薄片进入火焰气溶胶内，并在与步骤2)相同的取样点位置停留时间t₂进行取样，此后该探头薄片离开火焰气溶胶，其中，t₂≠t₁；然后再从自锁镊子上取下该探头薄片；将此带有气溶胶颗粒的探头薄片记为样品二；

4)分别找出样品一和样品二上与气溶胶流动方向一致的直径作为标记线；然后将样品一和样品二分别在扫描电子显微镜下拍摄相同的区域C处的电镜图片；其中，样品一和样品二上的区域C的中心分别在其标记线上；

5)通过电镜图片分别获得样品一和样品二的中心区域内单位面积沉积的颗粒物体积和

6)建立第一次热泳取样过程中探头薄片的平均温度第二次热泳取样过程中探头薄片的平均温度和探头薄片温度响应的时间常数τ的关系式，以获得时间常数τ：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{1-{({\stackrel{\‾}{T}}_1/T_g)}^2}{1-{({\stackrel{\‾}{T}}_2/T_g)}^2}=\frac{{\stackrel{\·}{V}}_{p1}/t_1}{{\stackrel{\·}{V}}_{p2}/t_2}\\ {\stackrel{\‾}{T}}_1=T_g+(T_g-T_0)\frac{\mathrm{\τ}}{t_1}(e^{-t_1/\mathrm{\τ}}-1)\\ {\stackrel{\‾}{T}}_2=T_g+(T_g-T_0)\frac{\mathrm{\τ}}{t_2}(e^{-t_2/\mathrm{\τ}}-1)\end{array}\right.$

7)获得火焰气溶胶的流速

其中，

l为区域C的中心到标记线的其中一个端点的距离，并且该端点在取样时是标记线的下端点；

ρ、c和δ分别为探头薄片的材料密度、比热容和厚度；

v_g是气体动力粘度；

a_g为气体热扩散系数；

λ_g是气体导热系数。

9、根据权利要求8所述的一种火焰气溶胶流速的测量装置，其特征在于：样品一和样品二的电镜图片中包含的沉积颗粒数量在30个以上。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明的热泳取样探头能极大地减小探头的辐射和导热损失，保持对流传热在火焰与探头之间的传热中占据主导，以使探头的温度变化满足一阶响应方程；

2)在同一取样点处实施两次经历不同停留时间的短暂取样，样品微区电子显微图像经过处理和分析得到各次取样的颗粒沉积量，根据热泳沉积、对流传热和温度响应之间的关系，求解火焰气溶胶的流速；

3)本发明的探头薄片耐高温、抗氧化，能够提高采样的温度上限，防止探头在采样过程中烧毁，提高采样成功率。

4)本发明的探头薄片辐射透过率高、热导率低，能够最大限度地降低辐射和导热对流速测量的影响。

5)本发明的探头薄片易于加工、价格便宜。

附图说明

图1是本发明的热泳取样装置结构示意图；

图2是探头薄片伸入火焰气溶胶热泳进行取样的过程示意图；

图3a、图3b分别是在火焰气溶胶同一取样点内两次不同时间取样的电镜图片；

图4是本发明所测得的火焰气溶胶流速与计算机CFD模拟流速的对比。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，一种火焰气溶胶流速的测量装置，包括基础支撑座(图中未示出)、XYZ三轴移动平台(图中未示出)、双向气缸缸体5、双向气缸杆4、自锁镊子连接件3、自锁镊子2、探头薄片1、电磁阀6、时间继电器7和空气压缩机8，其中，

所述XYZ三轴移动平台安装在所述基础支撑座上；

所述双向气缸缸体5安装在所述XYZ三轴移动平台上，并通过所述XYZ三轴移动平台驱动其移动；优选地，所述双向气缸的活塞杆为抗扭转的方形杆，以便于测量时保持探头薄片的两侧面均与被测火焰的流动方向平行。

所述自锁镊子2通过所述自锁镊子连接件3安装在所述双向气缸杆4上，并通过所述双向气缸杆4驱动其移动；

所述探头薄片1整体呈圆形，其安装在所述自锁镊子2上，用于伸入火焰气溶胶中进行取样；

所述电磁阀6和时间继电器7用于共同控制双向气缸杆4的运动，进而控制探头薄片1在火焰气溶胶内的停留时间。

所述的探头薄片1采用对火焰辐射有很高的透过率而且自身的导热系数低的材料，基本上能够消除火焰辐射和导热损失对探头薄片1温度的影响，这是在流速与热泳沉积之间建立准确联系的基础；另外探头薄片1需具有耐高温、耐腐蚀的特点，在通常的火焰气溶胶环境中不会变形和被氧化腐蚀。

所述的探头薄片1的直径3mm～5mm、厚度50μm～100μm，这是为了在便于加工的前提下尽可能地减小探头快速进出火焰时对火焰的干扰，以及使设计的探头薄片1具有合适的时间常数。

所述的探头薄片1边缘带有两个不同形状的方向标记缺口A1-1和定位标记缺口B是为了在装载探头薄片时确定探头薄片的方向和位置以及在电镜下观察时确定观察的区域。其中方向标记缺口A1-1是直径0.2mm的一个圆孔，该圆孔中心与探头薄片1边缘的距离为0.2mm；定位标记缺口B包括直径为0.2mm的三个圆孔，这三个圆孔分别为第一圆孔1-2a、第二圆孔1-2b和第三圆孔1-2c，其中第一圆孔1-2a中心距探头薄片1圆心的距离为0.5mm；方向标记缺口A1-1的中心和探头薄片的圆心的连线所在的直径作为标记线1-3，第一圆孔1-2a的中心与探头薄片1圆心的连线作为辅助标记线1-4，标记线1-3和辅助标记线1-4相互垂直；第二圆孔1-2b和第三圆孔1-2c对称分布在辅助标记线1-4的两侧并且靠近探头薄片1的边缘，第一圆孔1-2a、第二圆孔1-2b和第三圆孔1-2c的中心成边长为0.6mm的等边三角形。

采用上述的热泳取样装置测量火焰气溶胶流速可以按如下步骤实施：

1)调整自锁镊子连接件3使自锁镊子2的夹持面与被测火焰的流动方向平行；

2)调节三维平移台确定探头薄片1的方位，使探头薄片1的中心能够在双向气缸4的驱动下到达指定的取样位置；

3)将一个探头薄片1按一定的方向和位置夹持在自锁镊子2上，根据定位标记缺口B的位置，使自锁镊子2的尖端点与1-2a重合，自锁镊子2尖端的两边分别与孔1-2b和孔1-2c的边缘相切；

4)设定并启动时间继电器7以控制探头薄片1快速地进出火焰并在指定位置有一个短暂的停留时间(即取样时间)t₁，停留过程中火焰的流动方向1-5与标记线1-3平行。从自锁镊子上取下探头薄片放入样品盒中，记为样品一；

5)将样品一在扫描电子显微镜下观察，在探头薄片1的区域C1-6(边长为0.3mm的正方形，其中心在标记线1-3上且与标记线上的其中一个端点的距离为l，并且该端点在取样时是标记线的下端点)拍摄电镜图片，并且保证每张电镜图片包含的热泳沉积颗粒数量在30个以上；

6)保持取样位置不变，重复步骤(3)装载另一探头薄片；

7)重复步骤(4)设定取样时间t₂(不等于t₁)和获得样品二；

8)重复步骤(5)将样品二在扫描电子显微镜下观察，并且拍照的区域与步骤5)相同；

9)用图像分析软件对电镜图片进行处理和分析，获得探头薄片中心区域内单位面积沉积的颗粒物体积(样品一)、(样品二)；

10)根据热泳取样的气溶胶颗粒体积分数方程

$f_v=\frac{2l{\stackrel{\·}{V}}_{p1}/t_1}{D_{T}Nu\[1-{({\stackrel{\‾}{T}}_1/T_g)}^2\]}=\frac{2l{\stackrel{\·}{V}}_{p2}/t_2}{D_{T}Nu\[1-{({\stackrel{\‾}{T}}_2/T_g)}^2\]}$

可得关系式

$\frac{1-{({\stackrel{\‾}{T}}_1/T_g)}^2}{1-{({\stackrel{\‾}{T}}_2/T_g)}^2}=\frac{{\stackrel{\·}{V}}_{p1}/t_1}{{\stackrel{\·}{V}}_{p2}/t_2}---\left(1\right)$

其中，

f_v——火焰气溶胶颗粒体积分数；

l为区域C的中心到标记线的其中一个端点的距离，并且该端点在取样时是标记线的下端点；

D_T——热泳扩散系数，其中v_g是气体动力粘度；

Nu——探头薄片1中心区域1-6的当地努赛尔数，Nu＝dh/(2λ_g)，其中h是探头薄片中心区域的局部对流换热系数，λ_g是气体导热系数；

——第一次热泳取样过程中，探头薄片的平均温度；

——第二次热泳取样过程中，探头薄片的平均温度；

T_g——取样点处的火焰温度，通过热电偶或其他测温方式测得；

11)根据探头薄片温度的一阶响应方程，两次取样的探头薄片的温度T₁和T₂分别计算如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_1=T_0+(T_g-T_0)(1-e^{-t_1/\mathrm{\τ}})\\ T_2=T_0+(T_g-T_0)(1-e^{-t_2/\mathrm{\τ}})\end{array}\right.$

可以通过温度对时间的积分平均计算出两次探头薄片的平均温度和平均温度分别计算如下：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\‾}{T}}_1=\frac{{\∫}_0^{t_1}{T}_{1}dt}{t_1}=T_g+(T_g-T_0)\frac{\mathrm{\τ}}{t_1}(e^{-t_1/\mathrm{\τ}}-1)\\ {\stackrel{\‾}{T}}_2=\frac{{\∫}_0^{t_2}{T}_{2}dt}{t_2}=T_g+(T_g-T_0)\frac{\mathrm{\τ}}{t_2}(e^{-t_2/\mathrm{\τ}}-1)\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中，T₀——探头薄片的初始温度；

τ——探头薄片温度响应的时间常数，其中ρ、c和δ分别为探头薄片的材料密度、比热容和厚度；

联立方程(1)和方程(2)，可求解得到探头薄片的时间常数τ；

12)火焰气溶胶与探头薄片的传热采用流体外掠平板层流传热的表面传热系数h＝0.332λ_gPr^1/3Re^1/2/l，其中普朗特数Pr＝ν_g/a_g、雷诺数Re＝u_gl/ν_g，可推导出火焰气溶胶的流速u_g：

$u_g=l{\left(\frac{{\mathrm{\ρc\δv}}_g^{1/6}{a}_g^{1/3}}{0.664{\mathrm{\λ}}_g\mathrm{\τ}}\right)}^2---\left(3\right)$

式中ρ、c、δ分别为探头薄片1的材料密度、比热容、厚度，l为区域C的中心到标记线的其中一个端点的距离，并且该端点在取样时是标记线的下端点；v_g为气体的运动粘度，a_g为气体热扩散系数，λ_g为气体的导热系数；

由方程(1)和方程(2)解得的时间常数τ、以及已知的探头薄片1的材料密度、比热容、厚度等、以及气体的物性参数，则通过方程(3)能够求得火焰气溶胶的流速u_g。

下面结合具体的参数值来更为形象地说明本发明的测量方法。测量方法如下：

(1)定制若干片如图1中所示的探头薄片1，其直径为3mm、厚度为50μm、边缘带有方向标记缺口A1-1和定位标记缺口B的圆形石英玻璃片(采用具有高透光率的光学石英玻璃，密度ρ＝2210kg/m³，比热c＝891.8J/(kg·K))，用于热泳采集火焰气溶胶颗粒物；

(2)取一片探头薄片夹持在自锁镊子2的尖端；

(3)通过时间继电器设定此探头薄片在火焰9中的气溶胶内取样点10位置的采样时间t₁＝50ms，如图2所示，探头薄片在双向气缸4的驱动下快速运动(速度达6m/s)进入火焰气溶胶3的指定取样点10处的位置，停留50ms，接着通过双向气缸4带动快速离开；然后从自锁镊子2上取下探头薄片放入样品盒中，并标记为样品一；

(4)采用与步骤(2)相同的方式在自锁镊子2上装载另一片探头薄片；通过时间继电器设定此探头薄片在火焰9中的气溶胶内取样点10处的采样时间t₂＝150ms，如图2所示，探头薄片在双向气缸4的驱动下快速运动(速度达6m/s)进入火焰气溶胶3的指定取样点10处(该位置的火焰温度通过热电偶测得，1100℃)，停留150ms，接着通过双向气缸4带动快速离开，从自锁镊子上取下探头薄片放入样品盒中，并标记为样品二；

(5)分别找出样品一和样品二上与气溶胶流动方向一致的标记线1-3，所述标记线1-3为探头薄片的直径；分别将样品一和样品二在扫描电子显微镜下观察，拍摄每个样品在相同的区域C处的电镜图片，使每张电镜图片包含的沉积颗粒数量在30个以上；

(6)采用开源图像处理软件ImageJ对样品一和样品二的电镜图片(如图3所示)进行处理和分析，分别得到样品一和样品二上单位面积沉积的颗粒物体积 ${\stackrel{\·}{V}}_{p1}=14.35{\mathrm{nm}}^3/{\mathrm{nm}}^2,{\stackrel{\·}{V}}_{p1}=38.02{\mathrm{nm}}^3/{\mathrm{nm}}^2;$

(7)求解过程。将t₁＝50ms，t₂＝150ms，nm³/nm²，T_g＝1373K，T₀＝300K代入下列方程中：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{1-{({\stackrel{\‾}{T}}_1/T_g)}^2}{1-{({\stackrel{\‾}{T}}_2/T_g)}^2}=\frac{{\stackrel{\·}{V}}_{p1}/t_1}{{\stackrel{\·}{V}}_{p2}/t_2}\\ {\stackrel{\‾}{T}}_1=T_g+(T_g-T_0)\frac{\mathrm{\τ}}{t_1}(e^{-t_1/\mathrm{\τ}}-1)\\ {\stackrel{\‾}{T}}_2=T_g+(T_g-T_0)\frac{\mathrm{\τ}}{t_2}(e^{-t_2/\mathrm{\τ}}-1)\end{array}\right.$

可求得探头薄片温度响应的时间常数τ＝0.204s。

将τ＝0.204s，探头薄片直径l＝0.003m，探头薄片材料(石英玻璃)密度ρ＝2210kg/m³，探头薄片比热容c＝821.8J/(kg·K)，探头薄片厚度δ＝5×10^-5m，气体的运动粘度v_g＝82.29×10^-6m²/s，气体的热扩散系数a_g＝119.5×10^-6m²/s，气体的导热系数λ_g＝0.341W/(m·K)代入下列方程中：

$u_g=l{\left(\frac{{\mathrm{\ρc\δv}}_g^{1/6}{a}_g^{1/3}}{0.664{\mathrm{\λ}}_g\mathrm{\τ}}\right)}^2$

可求得火焰气溶胶流速u_g＝0.61m/s。

本发明关键之处是设计和制造特殊的探头薄片，选用对火焰辐射具有极高透过率的材料(如光学石英玻璃)制成探头薄片。这种探头薄片的温度不受火焰辐射的影响，而且极大地减小了探头的辐射和导热损失，能够保持对流传热在火焰与探头之间的传热中占据主导，以使探头的温度变化满足一阶响应方程。采用两个探头薄片在火焰气溶胶同一位置处实施两次经历不同停留时间的短暂取样，样品微区电子显微图像经过处理和分析得到每次取样的颗粒沉积量，根据热泳沉积、对流传热和温度响应之间的关系，求解火焰气溶胶的流速。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种火焰气溶胶流速的测量装置，其特征在于：包括基础支撑座、XYZ三轴移动平台、双向气缸、自锁镊子连接件、自锁镊子、探头薄片、电磁阀和时间继电器，其中，

所述XYZ三轴移动平台安装在所述基础支撑座上；

所述双向气缸安装在所述XYZ三轴移动平台上，并通过所述XYZ三轴移动平台驱动其移动；

所述自锁镊子通过所述自锁镊子连接件安装在所述双向气缸上，并通过所述双向气缸驱动其移动；

所述探头薄片整体呈圆形，其安装在所述自锁镊子上，用于伸入火焰气溶胶中进行取样；

所述电磁阀和时间继电器用于共同控制双向气缸的运动，进而控制探头薄片在火焰气溶胶内的停留时间。

2.根据权利要求1所述的一种火焰气溶胶流速的测量装置，其特征在于：所述探头薄片由光学石英玻璃制成。

3.根据权利要求2所述的一种火焰气溶胶流速的测量装置，其特征在于：所述探头薄片的密度ρ＝2210kg/m³，比热c＝891.8J/(kg·K)。

4.根据权利要求1所述的一种火焰气溶胶流速的测量装置，其特征在于：所述探头薄片上设置有方向标记缺口A和定位标记缺口B，所述定位标记缺口B用于辅助定位取样时自锁镊子所夹持的探头薄片的部位，所述方向标记缺口A用于辅助找出取样时探头薄片上与火焰气溶胶流动方向一致的直径作为标记线。

5.根据权利要求4所述的一种火焰气溶胶流速的测量装置，其特征在于：所述方向标记缺口A的形状为圆形，所述定位标记缺口B包括三个圆孔，这三个圆孔分别为第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔，并且方向标记缺口A的中心与探头薄片圆心的连线所在直径作为所述标记线，第一圆孔的中心与探头薄片圆心的连线作为辅助标记线，并且所述标记线与辅助标记线相互垂直，第二圆孔和第三圆孔对称分布在辅助标记线的两侧。

6.根据权利要求1所述的一种火焰气溶胶流速的测量装置，其特征在于：所述探头薄片的直径为3mm～5mm、厚度为50μm～100μm。

7.根据权利要求1所述的一种火焰气溶胶流速的测量装置，其特征在于：所述双向气缸的活塞杆为抗扭转的方形杆，以保持探头薄片的两侧面均与被测火焰的流动方向平行。

8.一种利用权利要求1～7中任一所述的测量装置测量火焰气溶胶流速的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)获取火焰气溶胶内取样点位置的温度T_g；获得两个探头薄片的初始温度T₀；

2)将其中一个探头薄片夹持在自锁镊子上，并使该探头薄片的两端面均竖直设置；XYZ三轴移动平台和双向气缸带动该探头薄片进入火焰气溶胶内，并在取样点位置停留时间t₁进行取样，此后该探头薄片离开火焰气溶胶；然后再从自锁镊子上取下该探头薄片；将此带有气溶胶颗粒的探头薄片记为样品一；

3)将另一探头薄片夹持在自锁镊子上，并使该探头薄片的两端面均竖直设置；XYZ三轴移动平台和双向气缸控制该探头薄片进入火焰气溶胶内，并在与步骤2)相同的取样点位置停留时间t₂进行取样，此后该探头薄片离开火焰气溶胶，其中，t₂≠t₁；然后再从自锁镊子上取下该探头薄片；将此带有气溶胶颗粒的探头薄片记为样品二；

4)分别找出样品一和样品二上与气溶胶流动方向一致的直径作为标记线；然后将样品一和样品二分别在扫描电子显微镜下拍摄相同的区域C处的电镜图片；其中，样品一和样品二上的区域C的中心分别在其标记线上；

5)通过电镜图片分别获得样品一和样品二的中心区域内单位面积沉积的颗粒物体积和

6)建立第一次热泳取样过程中探头薄片的平均温度第二次热泳取样过程中探头薄片的平均温度和探头薄片温度响应的时间常数τ的关系式，以获得时间常数τ

7)获得火焰气溶胶的流速

其中，

l为区域C的中心到标记线的其中一个端点的距离，并且该端点在取样时是标记线的下端点；

ρ、c和δ分别为探头薄片的材料密度、比热容和厚度；

v_g是气体动力粘度；

a_g为气体热扩散系数；

λ_g是气体导热系数。

9.根据权利要求8所述的一种火焰气溶胶流速的测量装置，其特征在于：样品一和样品二的电镜图片中包含的沉积颗粒数量在30个以上。