CN106092997A - 基于plif技术的火焰检测装置及方法 - Google Patents

基于plif技术的火焰检测装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106092997A
CN106092997A CN201610646666.3A CN201610646666A CN106092997A CN 106092997 A CN106092997 A CN 106092997A CN 201610646666 A CN201610646666 A CN 201610646666A CN 106092997 A CN106092997 A CN 106092997A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flame
detecting device
pond
flame detecting
annular reflection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610646666.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106092997B (zh
Inventor
陶俊
李娜
向少卿
孙文婷
李帆
李一帆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hesai Technology Co Ltd
Original Assignee
Hesai Photonics Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hesai Photonics Technology Co Ltd filed Critical Hesai Photonics Technology Co Ltd
Priority to CN201610646666.3A priority Critical patent/CN106092997B/zh
Publication of CN106092997A publication Critical patent/CN106092997A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106092997B publication Critical patent/CN106092997B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6402—Atomic fluorescence; Laser induced fluorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation

Abstract

本发明提供了一种基于PLIF技术的火焰检测装置及方法，所述火焰检测装置包括激光器、探测器及分析模块；耦合模块，所述耦合模块用于将激光器的出射光耦合进环形反射池；环形反射池，所述环形反射池设置在火焰的外围，所述出射光在所述环形反射池内的平面内多次反射，并反复穿过火焰；移动单元，所述移动单元使所述环形反射池与火焰发生相对移动，使环形反射池内的反射光穿过不同高度处的火焰。本发明具有精度高、结构简单、低成本等优点。

Description

基于PLIF技术的火焰检测装置及方法
技术领域
本发明涉及光电分析，特别涉及基于PLIF技术的火焰检测装置及方法。
背景技术
燃烧过程中产生的自由基是燃烧研究人员非常关心的对象,通过对其含量和分布的分析,可以得到火焰结构、燃烧效率、反应机理等诸多方面的信息。
平面激光诱导荧光(PLIF)技术具有高灵敏度、高空间分辨、快速时间响应等特点，已成为自由基的测量工具。PLIF技术是通过透镜组和柱面镜获取片光源，具体方式为：激光经过由凹透镜和凸透镜组成的透镜组扩束,再由柱面透镜和一长焦球面镜将其在火焰处整形为片光源。该方法的主要不足为：
存在较大的损耗，而且能量分布发散，片光源垂直截面的单位距离光强较弱，激发的荧光较弱，不利于后续检测和分析。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种检测精度高的基于PLIF技术的火焰检测装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于PLIF技术的火焰检测装置，所述火焰检测装置包括激光器、探测器及分析模块；所述火焰检测装置进一步包括：
耦合模块，所述耦合模块用于将激光器的出射光耦合进环形反射池；
环形反射池，所述环形反射池设置在火焰的外围，所述出射光在所述环形反射池内的平面内多次反射，并反复穿过火焰；
移动单元，所述移动单元使所述环形反射池与火焰发生相对移动，使环形反射池内的反射光穿过不同高度处的火焰。
根据上述的火焰检测装置，优选地，所述探测器的轴线与所述平面垂直。
根据上述的火焰检测装置，优选地，所述轴线与火焰的轴线重合。
根据上述的火焰检测装置，优选地，所述环形反射池内的反射光处于一个平面内。
根据上述的火焰检测装置，可选地，所述火焰检测装置进一步包括：
滤光器件，所述滤光器件设置在火焰和探测器之间，滤除所述出射光。
根据上述的火焰检测装置，可选地，所述移动单元用于在竖直方向上移动用于产生火焰的喷嘴。
根据上述的火焰检测装置，可选地，所述火焰检测装置进一步包括：
光纤，所述光纤用于传输所述出射光。
本发明的目的还在于提供了一种检测精度高的应用上述火焰检测装置的火焰检测方法，该发明目的通过以下技术方案得以实现：
基于PLIF技术的火焰检测方法，所述火焰检测方法包括以下步骤：
(A1)激光器发出的出射光被耦合进环形反射池；
(A2)出射光在环形反射池内的平面内来回反射，反射光反复穿过火焰；
(A3)探测器接收荧光信号，经分析后获知火焰的信息；
(A4)调整火焰和环形反射池的相对高度，重复步骤(A2)-(A3)，使得所述反射光穿过不同高度处的火焰，从而获知火焰的空间信息。
根据上述的火焰检测方法，优选地，在步骤(A2)、(A4)中，所述环形反射池内的反射光处于一个平面内。
根据上述的火焰检测方法，优选地，所述探测器的轴线与所述平面垂直。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
通过环形反射池，将激光的反射光约束在指定空间的平面内，从而获得更强的激光能量，产生荧光的强度更强，有助于提高后续分析的精度。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例1的火焰检测装置的结构简图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1示意性地给出了本实施例的基于PLIF技术的火焰检测装置的结构简图，如图1所示，所述火焰检测装置包括：
激光器；
光准直器件，如凸透镜组，所述光准直器件固定在所述激光器的出射光的光路上，准直所述出射光；
耦合模块21，如耦合反射镜，所述耦合模块用于将准直后的出射光耦合进环形反射池；
环形反射池31，所述环形反射池设置在火焰的外围，所述出射光在所述环形反射池内的平面内多次反射，并反复穿过火焰41；反射光均处在一个平面内；
移动单元61，所述移动单元使所述环形反射池与火焰发生相对移动，如移动产生火焰的喷嘴51，使环形反射池内的反射光穿过不同高度处的火焰；
滤光单元81，如滤光片，设置在火焰和探测器之间，用于滤除与出射光的波长相同的光，排除出射光的影响；
探测器，如ICCD，探测器设置在火焰的上方，将接收到的火焰由于受激光激发而发出的荧光转换为电信号，并送分析模块；
分析模块，所述分析模块利用PLIF技术处理所述电信号，从而获得火焰的结构、燃烧效率、反应机理等信息。
为了防止火焰对探测器产生不利影响，在滤光器件81和火焰41之间设置隔热窗片71。
本发明实施例的基于PLIF技术的火焰检测方法，也即上述火焰检测装置的工作过程，所述火焰检测方法包括以下步骤：
(A1)激光器发出的出射光被耦合进环形反射池；
(A2)出射光在环形反射池内的平面内来回反射，反射光反复穿过火焰；
(A3)滤光器件滤除反射光，探测器接收荧光信号，经分析后获知火焰的信息；
(A4)调整火焰和环形反射池的相对高度，重复步骤(A2)-(A3)，使得所述反射光穿过不同高度处的火焰，从而获得火焰的结构、燃烧效率、反应机理等信息。
实施例2：
本实施例的基于PLIF技术的火焰检测装置，与实施例1不同的是：
1.不再使用滤光器件；
2.探测器如ICCD的接收面的中心法线与环形反射池的轴线重合，环形反射池的反射光所处的平面垂直于火焰的轴线，使得最大程度地降低了环形反射池内反射光对探测器的影响。
本发明实施例的基于PLIF技术的火焰检测方法，也即上述火焰检测装置的工作过程，所述火焰检测方法包括以下步骤：
(A1)激光器发出的出射光被耦合进环形反射池；
(A2)出射光在环形反射池内的平面内来回反射，反射光反复穿过火焰；
(A3)探测器接收荧光信号，经分析后获知火焰的信息；
(A4)移动单元驱动环形反射池竖直移动，也即调整火焰和环形反射池的相对高度，重复步骤(A2)-(A3)，使得环形反射池内的反射光穿过不同高度处的火焰，从而获得火焰的结构、燃烧效率、反应机理等信息。
实施例3：
本实施例的基于PLIF技术的火焰检测装置，与实施例1不同的是：
1.准直后的出射光被耦合进光纤传输，从光纤射出的光通过耦合器件耦合进环形反射池内，并在反射池内多次反射；
2.探测器如ICCD的接收面的中心法线与环形反射池的轴线重合，环形反射池的反射光所处的平面垂直于火焰的轴线，使得最大程度地降低了环形反射池内反射光对探测器的影响。
本发明实施例的基于PLIF技术的火焰检测方法，也即上述火焰检测装置的工作过程，所述火焰检测方法包括以下步骤：
(A1)激光器发出的出射光被耦合进环形反射池；
(A2)出射光在环形反射池内的平面内来回反射，反射光反复穿过火焰；
(A3)滤光器件滤除反射光，探测器接收荧光信号，经分析后获知火焰的信息；
(A4)移动单元驱动喷嘴竖直移动，也即调整火焰和环形反射池的相对高度，重复步骤(A2)-(A3)，使得环形反射池内的反射光穿过不同高度处的火焰，从而获得火焰的结构、燃烧效率、反应机理等信息。

Claims (10)

1.一种基于PLIF技术的火焰检测装置，所述火焰检测装置包括激光器、探测器及分析模块；其特征在于：所述火焰检测装置进一步包括：
耦合模块，所述耦合模块用于将激光器的出射光耦合进环形反射池；
环形反射池，所述环形反射池设置在火焰的外围，所述出射光在所述环形反射池内的平面内多次反射，并反复穿过火焰；
移动单元，所述移动单元使所述环形反射池与火焰发生相对移动，使环形反射池内的反射光穿过不同高度处的火焰。
2.根据权利要求1所述的火焰检测装置，其特征在于：所述探测器的轴线与所述平面垂直。
3.根据权利要求2所述的火焰检测装置，其特征在于：所述轴线与火焰的轴线重合。
4.根据权利要求1所述的火焰检测装置，其特征在于：所述环形反射池内的反射光处于一个平面内。
5.根据权利要求1所述的火焰检测装置，其特征在于：所述火焰检测装置进一步包括：
滤光器件，所述滤光器件设置在火焰和探测器之间，滤除所述出射光。
6.根据权利要求1所述的火焰检测装置，其特征在于：所述移动单元用于在竖直方向上移动用于产生火焰的喷嘴。
7.根据权利要求1所述的火焰检测装置，其特征在于：所述火焰检测装置进一步包括：
光纤，所述光纤用于传输所述出射光。
8.基于PLIF技术的火焰检测方法，所述火焰检测方法包括以下步骤：
(A1)激光器发出的出射光被耦合进环形反射池；
(A2)出射光在环形反射池内的平面内来回反射，反射光反复穿过火焰；
(A3)探测器接收荧光信号，经分析后获知火焰的信息；
(A4)调整火焰和环形反射池的相对高度，重复步骤(A2)-(A3)，使得所述反射光穿过不同高度处的火焰，从而获知火焰的空间信息。
9.根据权利要求8所述的火焰检测方法，其特征在于：在步骤(A2)、(A4)中，所述环形反射池内的反射光处于一个平面内。
10.根据权利要求8所述的火焰检测方法，其特征在于：所述探测器的轴线与所述平面垂直。
CN201610646666.3A 2016-08-09 2016-08-09 基于plif技术的火焰检测装置及方法 Active CN106092997B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610646666.3A CN106092997B (zh) 2016-08-09 2016-08-09 基于plif技术的火焰检测装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610646666.3A CN106092997B (zh) 2016-08-09 2016-08-09 基于plif技术的火焰检测装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106092997A true CN106092997A (zh) 2016-11-09
CN106092997B CN106092997B (zh) 2019-05-28

Family

ID=57455791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610646666.3A Active CN106092997B (zh) 2016-08-09 2016-08-09 基于plif技术的火焰检测装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106092997B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107884510A (zh) * 2017-12-21 2018-04-06 昆明理工大学 一种生物质燃油层流预混火焰传播速度测量方法
CN111487228A (zh) * 2020-03-20 2020-08-04 江苏大学 一种同步测量燃烧中间产物及主要组分的装置
CN112393601A (zh) * 2019-12-16 2021-02-23 中冶长天国际工程有限责任公司 点火保温炉及点火保温炉高度控制方法
CN112558313A (zh) * 2020-12-25 2021-03-26 哈尔滨工业大学 用于飞行器表面plif流场测量的曲面随形光束产生装置

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10153416A (ja) * 1996-11-22 1998-06-09 Tokyo Gas Co Ltd 火炎面３次元測定方法およびその装置
CN1290415A (zh) * 1998-11-10 2001-04-04 东京电子株式会社 光反应装置
CN1800824A (zh) * 2005-12-31 2006-07-12 北京大学 球形光学检测池及其用途
CN101793827A (zh) * 2010-01-15 2010-08-04 公安部上海消防研究所 在线测量b类火火焰区oh自由基浓度的方法及火焰装置
CN103063640A (zh) * 2012-12-28 2013-04-24 西北核技术研究所 一种激光诱导荧光燃烧场参数测量装置
CN202994665U (zh) * 2012-12-14 2013-06-12 天津师范大学 双道或多道水平观测原子荧光光谱仪
CN103344619A (zh) * 2013-06-27 2013-10-09 哈尔滨工业大学 基于平面激光诱导荧光成像装置及利用该装置获取oh浓度空间分布的方法
CN103969218A (zh) * 2014-05-24 2014-08-06 哈尔滨工业大学 基于紫外激光吸收光谱的非接触式火焰温度及oh基浓度测量装置及测量方法
CN104677876A (zh) * 2015-03-27 2015-06-03 临海市鸥巡电子科技有限公司 一种基于透明毛细管结构和荧光的气态物质探测装置
CN104897632A (zh) * 2015-06-01 2015-09-09 哈尔滨工业大学 一种基于扫描式平面激光诱导荧光成像系统测量瞬态燃烧场oh基浓度三维空间分布的方法
CN205879796U (zh) * 2016-08-09 2017-01-11 上海禾赛光电科技有限公司 基于plif技术的火焰检测装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10153416A (ja) * 1996-11-22 1998-06-09 Tokyo Gas Co Ltd 火炎面３次元測定方法およびその装置
CN1290415A (zh) * 1998-11-10 2001-04-04 东京电子株式会社 光反应装置
CN1800824A (zh) * 2005-12-31 2006-07-12 北京大学 球形光学检测池及其用途
CN101793827A (zh) * 2010-01-15 2010-08-04 公安部上海消防研究所 在线测量b类火火焰区oh自由基浓度的方法及火焰装置
CN202994665U (zh) * 2012-12-14 2013-06-12 天津师范大学 双道或多道水平观测原子荧光光谱仪
CN103063640A (zh) * 2012-12-28 2013-04-24 西北核技术研究所 一种激光诱导荧光燃烧场参数测量装置
CN103344619A (zh) * 2013-06-27 2013-10-09 哈尔滨工业大学 基于平面激光诱导荧光成像装置及利用该装置获取oh浓度空间分布的方法
CN103969218A (zh) * 2014-05-24 2014-08-06 哈尔滨工业大学 基于紫外激光吸收光谱的非接触式火焰温度及oh基浓度测量装置及测量方法
CN104677876A (zh) * 2015-03-27 2015-06-03 临海市鸥巡电子科技有限公司 一种基于透明毛细管结构和荧光的气态物质探测装置
CN104897632A (zh) * 2015-06-01 2015-09-09 哈尔滨工业大学 一种基于扫描式平面激光诱导荧光成像系统测量瞬态燃烧场oh基浓度三维空间分布的方法
CN205879796U (zh) * 2016-08-09 2017-01-11 上海禾赛光电科技有限公司 基于plif技术的火焰检测装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. C. DRAKE ET AL.: "Comparison of turbulent diffusion flame measurements of OH by planar fluorescence and saturated fluorescence", 《EXPERIMENTS IN FLUIDS》 *
李麦亮等: "平面激光诱导荧光技术在超声速燃烧中的应用", 《推进技术》 *
穆克进等: "平面激光诱导荧光的初步测量结果", 《2007年燃烧学学术会议论文集》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107884510A (zh) * 2017-12-21 2018-04-06 昆明理工大学 一种生物质燃油层流预混火焰传播速度测量方法
CN112393601A (zh) * 2019-12-16 2021-02-23 中冶长天国际工程有限责任公司 点火保温炉及点火保温炉高度控制方法
CN112393601B (zh) * 2019-12-16 2022-06-07 中冶长天国际工程有限责任公司 点火保温炉及点火保温炉高度控制方法
CN111487228A (zh) * 2020-03-20 2020-08-04 江苏大学 一种同步测量燃烧中间产物及主要组分的装置
CN112558313A (zh) * 2020-12-25 2021-03-26 哈尔滨工业大学 用于飞行器表面plif流场测量的曲面随形光束产生装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN106092997B (zh) 2019-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106092997A (zh) 基于plif技术的火焰检测装置及方法
CN104597436B (zh) 一种应用于成像激光雷达的光谱分光装置
CN205879796U (zh) 基于plif技术的火焰检测装置
CN105136293B (zh) 一种基于透射光栅的mems微镜微型光谱仪
CN103063640B (zh) 一种激光诱导荧光燃烧场参数测量装置
CN104330189B (zh) 基于光学分光系统的tdlas气体测温检测方法
CN103675831A (zh) 距离测定装置
CN103630337B (zh) 透镜前端焦距测量装置和方法
CN206095943U (zh) 一种结构光照明的双光子荧光显微系统
CN105223691A (zh) 一种基于钠层结构化信标的自适应光学校正装置及方法
CN102183359B (zh) 对光束的准直性进行检测的方法和装置
CN113466209A (zh) 一种远程变焦紫外拉曼与荧光光谱探测模组及光谱仪
CN105203222A (zh) 一种基于菲涅耳透镜和cars光谱对火焰一维扫描测温的装置
CN207215699U (zh) 一种通用光谱分析系统
CN103335987B (zh) 基于微机电系统的傅里叶光谱仪
CN110441200B (zh) 一种激光测量装置
CN102879355A (zh) 多模二极管激光吸收光谱技术监测甲烷气体浓度的装置及监测方法
CN217466667U (zh) 一种基于超透镜的光学检测设备和大气检测系统
CN112585490A (zh) 激光发射模组及其装调方法、激光雷达及智能感应设备
CN110220596A (zh) 远程闸控三通道紫外拉曼光谱仪
CN210036965U (zh) 一种远程闸控三通道紫外拉曼光谱仪
US20220244166A1 (en) Integrated light interrogation modules and methods of use thereof
CN210119294U (zh) 多通道手持拉曼光谱仪装置
CN109932316A (zh) 基因测序光学装置
US9164038B2 (en) Fluorescence light detection device and fluorescence light detection method

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address

Address after: No.2 building, no.468 xinlai Road, Jiading District, Shanghai, 201821

Patentee after: Shanghai Hesai Technology Co., Ltd

Address before: Room 206, building A4, 925 Yecheng Road, Jiading District, Shanghai, 201821

Patentee before: HESAI PHOTONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CP03 Change of name, title or address
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: No.2 building, no.468 xinlai Road, Jiading District, Shanghai, 201821

Patentee after: Shanghai Hesai Technology Co.,Ltd.

Address before: No.2 building, no.468 xinlai Road, Jiading District, Shanghai, 201821

Patentee before: Shanghai Hesai Technology Co., Ltd

CP01 Change in the name or title of a patent holder