CN107782463B - 同步测量火焰形态和温度的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同步测量火焰形态和温度的装置及方法。该方法采用高速纹影探测瞬态火焰形态，采用TDLAS探测火焰温度。将高速纹影和TDLAS的探测区域分别聚焦到定容燃烧弹内相同探测区域，通过数字延迟发生器对高速纹影和TDLAS进行同步控制，实现对瞬态火焰传播过程的火焰形态和温度同步探测。该装置包括可视化定容燃烧弹、光源、针孔光阑、消色差傅里叶变换透镜、可调光阑、高速摄像机、激光器、激光驱动器、函数发生器、标准具、反射镜、光电探测器和数据采集单元等。本发明解决了同步测量瞬态火焰形态和温度的问题，利用高速纹影获得清晰的火焰形态，利用TDLAS获得高时间分辨火焰温度，综合两者结果以研究瞬态火焰的燃烧特性。

Description

同步测量火焰形态和温度的装置及方法
技术领域
本发明涉及光学检测领域，特别涉及一种结合高速纹影技术及TDLAS技术的同步测量方法在瞬态燃烧过程监测领域的应用。
背景技术
发动机内部燃烧过程将燃料中化学能转换为热能和机械能，提供了当前人类社会的主要动力。提高发动机燃烧效率，降低污染物排放一直是科学研究和工业生产的不懈追求目标。发动机内部燃烧是瞬态过程，其时间尺度通常为毫秒量级。为在这种时间尺度上模拟发动机内部的瞬态燃烧过程，研究其燃烧效率和污染物生成，国内外知名机构如清华大学、西安交通大学、美国Princeton大学发展了可视化定容燃烧弹和光学发动机装置，并广泛采用高速纹影技术探测火焰在点火、传播、熄火阶段的传播速度和形态变化。高速纹影技术利用燃烧中火焰面前后冷态未燃气和热态已燃气的密度差异，使得穿过火焰的平行光发生折射，通过刀片或光阑在下游遮挡住部分光线，而实现对燃烧场中密度变化的反映。
前人基于纹影技术进行了大量瞬态燃烧过程的研究，如可视化定容燃烧弹球形火焰传播速度的测量。这些研究中均假设球形火焰具有准一维火焰形态，处于绝热状态，并发展了一系列基于绝热球形火焰的理论。然而瞬态球形火焰内部的温度还没有任何技术实现对其的测量，球形火焰基于绝热假设的理论体系的准确性亟需更丰富准确的火焰诊断数据进行验证。
此外，发动机内部燃烧中火焰的热损失也直接同燃烧效率相关，瞬态火焰中由于火焰锋面能够脱离壁面传播，热对流和热扩散带来影响可以被大大的限制，从而辐射效应被凸显出来，非常适宜研究辐射热损失对燃烧的影响。北京大学进行了大量瞬态球形火焰的热辐射理论和数值研究，其进行了一维火焰直接数值模拟，对比了绝热和考虑辐射效应对火焰温度的影响。然而目前没有任何实验技术对热辐射影响的球形火焰温度进行测量，无法直接衡量现有理论和数值计算的准确程度。
在前人工作中，少部分专利和文献采用粒子图像测速(Particle ImageVelocimetry，PIV)技术和平面激光诱导荧光(Planar Laser-Induced Fluorescence，PLIF)技术研究瞬态火焰，PIV技术可以反映瞬态燃烧中的流场结构，PLIF技术则用于定性的反映瞬态燃烧中OH等自由基组分的分布。现有的这些方法均没有对瞬态燃烧中的火焰温度进行高速、精确测量。火焰温度直接反映了燃料化学反应进行的程度和燃烧效率的高低，对瞬态火焰还能反映燃烧状态的动态特性，影响发动机寿命和可靠性，同时火焰温度也决定了生成污染物的温度工况，会显著影响NOx等污染物的生成量。
在测量温度的技术中，可调谐二极管激光吸收光谱(Tunable Diode LaserAbsorption Spectroscopy,TDLAS)技术测量待探测组分的单条或多条吸收线，通过分析吸收谱线的物理参数可实现探测组分的温度的测量，是一种高选择性、高灵敏度、高精度的快速在线检测技术，已经广泛使用于大气化学，环境监测，特别适用于探测燃烧过程中火焰温度。优点是测量重复频率高(约kHz)，缺点是路径积分测量。
为了获得更为全面的瞬态火焰信息，亟需发展一种能够同步测量毫秒量级瞬态火焰形态和温度的诊断方法，以便于学术研究完善球形火焰、火焰热辐射理论，乃至于工业生产实时监测瞬态火焰燃烧效率和污染物生成工况，为发动机燃烧室设计提供参考，进而改善发动机的燃烧状况，提高燃烧效率，降低污染物排放。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够同时测量瞬态火焰的形态和温度的装置和方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于同步测量火焰形态和温度的装置，所述装置包括燃烧单元、高速纹影单元、TDLAS测量单元、数据采集单元以及控制单元，其中所述燃烧单元包括定容燃烧弹和高压脉冲发生器，所述定容燃烧弹包括前后两块平行的透明窗，且包括左右两块平行的透明窗，以及所述高压脉冲发生器用于点燃所述定容燃烧弹中的可燃物；所述高速纹影单元包括依次共轴布置的光源、针孔光阑、第一消色差傅里叶变换透镜、第二消色差傅里叶变换透镜、可调光阑和高速摄像机，其中所述第一消色差傅里叶变换透镜和所述第二消色差傅里叶变换透镜分别布置于所述定容燃烧弹的左右两侧，所述针孔光阑布置于所述第一消色差傅里叶变换透镜的焦点处，所述可调光阑位于所述第二消色差傅里叶变换透镜的焦点处；所述TDLAS测量单元包括函数发生器、激光驱动器、激光器、分束镜、反射镜、标准具、第一探测器和第二探测器，其中，所述函数发生器与所述激光驱动器连接，所述激光驱动器与所述激光器连接，所述分束镜位于所述定容燃烧弹的前侧并布置成将所述激光器发出的光分成两束，其中一束经过所述标准具之后被所述第一探测器接收，另一束穿过所述定容燃烧弹后被所述反射镜反射并被所述第二探测器接收；所述数据采集单元，所述数据采集单元分别与所述第一探测器、所述第二探测器和所述高速摄像机连接，用于采集来自所述第一探测器、所述第二探测器和所述高速摄像机的数据；以及所述控制单元包括数字延迟发生器，所述数字延迟发生器分别与所述高压脉冲发生器、所述高速摄像机和所述数据采集单元连接，用于控制所述高压脉冲发生器、所述高速摄像机和所述数据采集单元的运行。
一实施例中，所述数字延迟发生器通过同轴电缆连接所述高压脉冲发生器、所述高速摄像机和所述数据采集单元，以及所述数字延迟发生器设置成首先发出触发信号给所述高速摄像机和所述数据采集单元，使得所述高速摄像机开始拍摄纹影信号，所述数据采集单元开始采集所述第一探测器、所述第二探测器和所述高速摄像机记录的数据，随后所述数字延迟发生器发出点火触发信号给所述高压脉冲发生器以输出点火电压和能量给所述定容燃烧弹。
一实施例中，所述激光器设置成能够发射波长范围在2396.9cm-1至2397.4cm-1之间的中红外激光，所述定容燃烧弹的前后两块平行的透明窗由石英制成，以及所述定容燃烧弹的左右两块平行的透明窗由蓝宝石制成。
一实施例中，所述定容燃烧弹中预先充有预混可燃气体，并且所述定容燃烧弹中的预混可燃气体的工况设置成使得预混可燃气体燃烧产生的火焰能够维持1～100毫秒。
一实施例中，在所述反射镜与所述第二探测器之间布置有聚焦镜。
本发明还提供了一种用于同步测量火焰形态和温度的方法，所述方法包括步骤：
步骤S1：提供如权利要求1所述的装置；
步骤S2：电源供电后，所述高压脉冲发生器、所述光源、所述高速摄像机、所述函数发生器、所述激光驱动器、所述激光器、所述第一探测器、所述第二探测器、所述数据采集单元、以及所述数字延迟发生器开启；
步骤S3：调整所述高速纹影单元使得所述高速摄像机能够拍摄到所述定容燃烧弹内部清晰的火焰纹影信号；
步骤S4：设置所述函数发生器输出周期性电压信号给所述激光驱动器，以控制所述激光器持续输出周期性红外激光扫描信号；
步骤S5：在所述定容燃烧弹内加注预混可燃气至指定工况；
步骤S6：设定所述数字延迟发生器中多路输出触发信号的时间延迟，发出开始测量信号，所述数字延迟发生器触发所述高速摄像机和所述数据采集单元开始同步采集火焰纹影信号和激光信号，以及在一定的延迟后，所述数字延迟发生器触发所述高压脉冲发生器工作并输出高电压，将预混可燃气点燃并传播；
步骤S7：在完成采集后，对所述数据采集单元所采集到的火焰纹影信号和激光信号数据进行分析，获得火焰的形态信息和温度信息。
一实施例中，步骤S4中，使得所述激光器发射波长范围在2396.9cm-1至2397.4cm-1之间的中红外激光。
一实施例中，步骤S4中，调整所述第一探测器和所述第二探测器，使得接收的激光信号强度最大。
一实施例中，步骤S5中，将所述定容燃烧弹中的预混可燃气体的工况设置成使得预混可燃气体燃烧产生的火焰能够维持1～100毫秒。
一实施例中，步骤S7中，由计算机从所述数据采集单元的存储介质中读取火焰纹影信号和激光信号数据，通过计算机对火焰纹影信号进行处理，提取所述火焰纹影信号中火焰锋面位置，得到火焰的尺寸和形态信息，以及通过计算机对激光信号进行处理，获得不同时刻的火焰内部温度值。
本发明提出了一种结合纹影技术和TDLAS技术同步测量火焰形态和温度的装置和方法，可以测量毫秒量级时间尺度上瞬态燃烧过程。该装置和方法克服了传统测量技术仅能得到火焰表象特征而无法探知瞬态火焰内部温度这一关键参数的缺陷。该同步测量装置搭建简易，可靠性高，测量信息丰富、速度快、准确度高，非常适用于学术研究和工业应用。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的用于同步测量火焰形态和温度的装置的示意图。
图2是本发明的一实施例中测得的火焰温度随火焰半径变化的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。
除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。
在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。
如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“所述”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。
在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
图1是根据本发明的一个实施例的同步测量火焰形态和温度的装置。该装置包括燃烧单元、高速纹影单元和TDLAS测量单元，其中燃烧单元包括可视化定容燃烧弹1和高压脉冲发生器2。高速纹影单元包括光源3、针孔光阑4、消色差傅里叶变换透镜5、消色差傅里叶变换透镜6、可调光阑7、高速摄像机8。消色差傅里叶变换透镜5和消色差傅里叶变换透镜6分别布置于定容燃烧弹1的左右两侧。针孔光阑4布置于消色差傅里叶变换透镜5的焦点处。可调光阑7位于消色差傅里叶变换透镜6的焦点处。TDLAS测量单元包括函数发生器9、激光驱动器10、激光器11、分束镜12、标准具13、校准光束的探测器(第一探测器)14、反射镜15和测量光束的探测器(第二探测器)16。函数发生器9与激光驱动器10连接，激光驱动器10与激光器11连接，分束镜12位于定容燃烧弹1的前侧并布置成将激光器发出的光分成两束，其中一束经过标准具13之后被探测器14接收，另一束穿过定容燃烧弹1后被反射镜15反射并被第二探测器16接收。此外，还辅助有数据采集单元17、数字延迟发生器18和连接各元件的同轴电缆19。
燃烧单元用于提供瞬态火焰。本实施例中可视化定容燃烧弹1中需预先充满预混可燃气，由高压脉冲发生器2提供点火电压和能量，点燃可视化定容燃烧弹1中的预混可燃气，使得预混可燃气体产生球形火焰面。本实施例可提供的火焰的持续时间约为1～100毫秒。定容燃烧弹的燃烧持续时间可通过设置定容燃烧弹1的工况来实现，例如通过设定定容燃烧弹内的可燃气体的燃料类型、温度、压力和当量比等参数来实现。特别地，可视化定容燃烧弹1包含有两块平行的石英视窗，提供高速纹影单元的可视窗口，同时包含有两块的蓝宝石视窗，用于提供激光的入射和出射窗口。这里，石英视窗和蓝宝石视窗也可以由其他合适的透明材料制成。
高速纹影单元包含的各元件需要按图1共轴布置，其中针孔光阑4位于消色差傅里叶变换透镜5的焦点处，可调光阑7位于消色差傅里叶变换透镜6的焦点处。具体工作方式为，光源3发出高亮度可见光或单色光照射到针孔光阑4上形成一个点光源，点光源的光照射到消色差傅里叶变换透镜4后形成平行光束。平行光束射入可视化定容燃烧弹1中，经过火焰中密度变化区域发生偏折后，射出可视化定容燃烧弹1并由消色差傅里叶变换透镜6聚焦，部分偏折的光学被可调光阑7遮挡，穿过可调光阑7的光线在高速摄像机8上形成清晰的火焰纹影信号(或称纹影图像)。从而获得瞬态火焰形态的纹影信号，这些纹影信号均会被传递到数据采集单元17中并记录到存储介质中。
TDLAS测量单元包含的各元件需要按图1布置。具体工作方式为，函数发生器9发出控制信号，控制信号可为周期性电压信号，激光驱动器10在接收到控制信号后控制激光器11产生激光，激光经过分束镜12后，被分成两束。其中一束激光被反射穿过标准具13。优选的本实施例中的标准具13由金属锗制作而成，由探测器14接收此部分激光。另一束激光会穿过分束镜12射入可视化定容燃烧弹1，激光穿过火焰时会被火焰中特定组分吸收，被部分吸收后剩余的激光将射出可视化定容燃烧弹1，经由反射镜15反射到探测器16中，从而探测到吸收后的激光信号。较佳地可以在探测器16的前端部布置一个聚焦镜，防止激光通过火焰中高温气体时发生过量偏折使得探测器16无法探测到全部的信号。探测器14和探测器16探测到的激光信号均会传入数据采集单元17中，并被记录到存储介质中。通过计算分析存储介质中存储的激光吸收光谱得到燃烧弹内火焰的温度信息。
激光器11的工作波段需根据待检测瞬态火焰中已燃气的波长谱线范围确定，选取的激光器在主要工作波段要与检测气体波段一致。绝大多数燃料燃烧均会产生二氧化碳(CO2)和水(H2O)，较佳的激光器11的工作波段选择可被CO2和H2O吸收的波段。本实施例中采用波长在4.17微米附近的带间级联激光器，产生周期变化的波数范围在2396.9cm-1至2397.4cm-1之间的中红外激光，实验已证明火焰中主要燃烧产物CO2对此波数范围内的红外激光产生吸收且具有较佳的温度敏感性。此外，对于4.17微米附近的中红外激光，几乎不存在其他气体吸收的干扰，因此本研究使用简单的直接吸收方法即可实现精准、高灵敏度的吸收光谱测量。
由于瞬态火焰存在时间为毫秒量级，时间尺度短，故需要同步控制燃烧单元、高速纹影单元和TDLAS测量单元。其中所有的时序控制和触发信号均可由数字延迟发生器18实现。具体地，数字延迟发生器18通过同轴电缆连接高压脉冲发生器2、高速摄像机8和数据采集单元17。时序控制为：数字延迟发生器18首先发出触发信号给高速摄像机7和数据采集单元17，高速摄像机8开始拍摄火焰纹影信号，数据采集单元17开始采集探测器14、探测器16和高速摄像机记录的数据。随后数字延迟发生器18发出点火触发信号给高压脉冲发生器2，输出点火电压和能量给可视化定容燃烧弹1，燃烧弹内预混可燃气被点燃，一个由小火核逐步传播长大的火焰形成并传播，在传播过程中数据采集器持续同步记录火焰形态和激光信号数据，数据采集的时间跨度应长于瞬态火焰存在的时间跨度。这里，数字延迟发生器18用作整个装置的控制部分。
本发明还提供了结合高速纹影技术和TDLAS技术测量瞬态火焰形态和温度的测试方法，具体包括以下步骤：
(1)步骤S1：将所述结合纹影技术和TDLAS技术的瞬态火焰形态和温度测量的装置按图1安装连接。
(2)步骤S2：电源供电后，所述高压脉冲发生器2、光源3、高速摄像机8、函数发生器9、激光驱动器10、激光器11、探测器14、探测器16、数据采集单元17、数字延迟发生器18开启。
(3)步骤S3：调整所述高速纹影单元使得高速摄像机8拍摄到可视化定容燃烧弹1内部清晰的火焰纹影信号(图像)。
(4)步骤S4：设置函数发生器9输出周期性电压信号给激光驱动器10，控制激光器11持续输出周期性红外激光扫描信号。调整探测器14和探测器16，使得接收的激光信号强度最大。
(5)步骤S5：在可视化定容燃烧弹1内加注预混可燃气至指定工况。
(6)步骤S6：设定数字延迟发生器18中多路输出触发信号的时间延迟。发出开始测量信号，数字延迟发生器18触发高速摄像机8和数据采集单元17开始同步采集火焰纹影信号和激光信号。在一定的延迟后，数字延迟发生器18触发高压脉冲发生器2工作并输出高电压，预混被形成的电火花点燃并传播。燃烧完毕后，高速摄像机8和数据采集单元17停止采集。
(7)步骤S7：在完成瞬态火焰纹影信号和激光信号数据采集后，由计算机从数据采集单元17的存储介质中读取所述的两种数据。根据计算机纹影信号处理软件对纹影信号进行处理，提取纹影信号中火焰锋面位置，得到火焰尺寸、形态信息。根据计算机测温处理软件提取激光数据，包括探测器14和探测器16记录的信息，获得瞬态火焰传播过程中CO2吸收峰信号，对此吸收信号进行拟合处理得到不同时刻火焰内部温度值。
图2是根据本发明所述的测量方法和步骤，在图1所示的具体实施例装置上测得的正丁烷/空气火焰在常温常压下当量比为1.0时，不同大小的火焰形态和对应的火焰温度。通过该图，可以直观地观察到毫秒量级时间尺度上瞬态燃烧过程。
本发明提出了一种结合纹影技术和TDLAS技术同步测量火焰形态和温度的方法，可以测量毫秒量级时间尺度上瞬态燃烧过程。该方法克服了传统测量技术仅能得到火焰表象特征而无法探知瞬态火焰内部温度这一关键参数的缺陷。该同步测量装置搭建简易，可靠性高，测量信息丰富、速度快、准确度高，非常适用于学术研究和工业应用。
以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。
考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其它变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。

Claims (10)

1.一种用于同步测量火焰形态和温度的装置，其特征在于，所述装置包括燃烧单元、高速纹影单元、TDLAS测量单元、数据采集单元以及控制单元，其中
所述燃烧单元包括定容燃烧弹和高压脉冲发生器，所述定容燃烧弹包括前后两块平行的透明窗，且包括左右两块平行的透明窗，以及所述高压脉冲发生器用于点燃所述定容燃烧弹中的可燃物；所述燃烧单元用于提供瞬态火焰；
所述高速纹影单元包括依次共轴布置的光源、针孔光阑、第一消色差傅里叶变换透镜、第二消色差傅里叶变换透镜、可调光阑和高速摄像机，其中所述第一消色差傅里叶变换透镜和所述第二消色差傅里叶变换透镜分别布置于所述定容燃烧弹的左右两侧，所述针孔光阑布置于所述第一消色差傅里叶变换透镜的焦点处，所述可调光阑位于所述第二消色差傅里叶变换透镜的焦点处；
所述TDLAS测量单元包括函数发生器、激光驱动器、激光器、分束镜、反射镜、标准具、第一探测器和第二探测器，其中，所述函数发生器与所述激光驱动器连接，所述激光驱动器与所述激光器连接，所述分束镜位于所述定容燃烧弹的前侧并布置成将所述激光器发出的光分成两束，其中一束经过所述标准具之后被所述第一探测器接收，另一束穿过所述定容燃烧弹后被所述反射镜反射并被所述第二探测器接收；
所述数据采集单元，所述数据采集单元分别与所述第一探测器、所述第二探测器和所述高速摄像机连接，用于采集来自所述第一探测器、所述第二探测器和所述高速摄像机的数据；以及
所述控制单元包括数字延迟发生器，所述数字延迟发生器分别与所述高压脉冲发生器、所述高速摄像机和所述数据采集单元连接，用于控制所述高压脉冲发生器、所述高速摄像机和所述数据采集单元的运行；
所述同步测量火焰形态和温度的装置用于测量毫秒量级时间尺度上的瞬态燃烧过程。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数字延迟发生器通过同轴电缆连接所述高压脉冲发生器、所述高速摄像机和所述数据采集单元，以及所述数字延迟发生器设置成首先发出触发信号给所述高速摄像机和所述数据采集单元，使得所述高速摄像机开始拍摄纹影信号，所述数据采集单元开始采集所述第一探测器、所述第二探测器和所述高速摄像机记录的数据，随后所述数字延迟发生器发出点火触发信号给所述高压脉冲发生器以输出点火电压和能量给所述定容燃烧弹。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光器设置成能够发射波长范围在2396.9cm-1至2397.4cm-1之间的中红外激光，所述定容燃烧弹的前后两块平行的透明窗由石英制成，以及所述定容燃烧弹的左右两块平行的透明窗由蓝宝石制成。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述定容燃烧弹中预先充有预混可燃气体，并且所述定容燃烧弹中的预混可燃气体的工况设置成使得预混可燃气体燃烧产生的火焰能够维持1～100毫秒。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述反射镜与所述第二探测器之间布置有聚焦镜。
6.一种用于同步测量火焰形态和温度的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
步骤S1：提供如权利要求1所述的装置；
步骤S2：电源供电后，所述高压脉冲发生器、所述光源、所述高速摄像机、所述函数发生器、所述激光驱动器、所述激光器、所述第一探测器、所述第二探测器、所述数据采集单元、以及所述数字延迟发生器开启；
步骤S3：调整所述高速纹影单元使得所述高速摄像机能够拍摄到所述定容燃烧弹内部清晰的火焰纹影信号；
步骤S4：设置所述函数发生器输出周期性电压信号给所述激光驱动器，以控制所述激光器持续输出周期性红外激光扫描信号；
步骤S5：在所述定容燃烧弹内加注预混可燃气至指定工况；
步骤S6：设定所述数字延迟发生器中多路输出触发信号的时间延迟，发出开始测量信号，所述数字延迟发生器触发所述高速摄像机和所述数据采集单元开始同步采集火焰纹影信号和激光信号，以及在一定的延迟后，所述数字延迟发生器触发所述高压脉冲发生器工作并输出高电压，将预混可燃气点燃并传播；
步骤S7：在完成采集后，对所述数据采集单元所采集到的火焰纹影信号和激光信号数据进行分析，获得火焰的形态信息和温度信息。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S4中，使得所述激光器发射波长范围在2396.9cm-1至2397.4cm-1之间的中红外激光。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S4中，调整所述第一探测器和所述第二探测器，使得接收的激光信号强度最大。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S5中，将所述定容燃烧弹中的预混可燃气体的工况设置成使得预混可燃气体燃烧产生的火焰能够维持1～100毫秒。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S7中，由计算机从所述数据采集单元的存储介质中读取火焰纹影信号和激光信号数据，通过计算机对火焰纹影信号进行处理，提取所述火焰纹影信号中火焰锋面位置，得到火焰的尺寸和形态信息，以及通过计算机对激光信号进行处理，获得不同时刻的火焰内部温度值。
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