JPH10142061A - Method and apparatus for measuring temperature of flame - Google Patents
Method and apparatus for measuring temperature of flameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は火炎温度測定方法お
よびその装置に関する。The present invention relates to a method and apparatus for measuring a flame temperature.
【０００２】[0002]
【従来の技術】火炎の温度を測定することは、燃焼器一
般の開発、燃焼基礎研究のためのデータを与えるほか、
燃焼器の制御においても重要な技術である。2. Description of the Related Art Measuring the temperature of a flame provides data for the development of combustors in general, basic research on combustion,
It is also an important technique in combustor control.
【０００３】火炎温度測定方法としてはレーリー散乱法
が挙げられる。以下に、このレーリー散乱法について説
明する。As a flame temperature measuring method, there is a Rayleigh scattering method. Hereinafter, the Rayleigh scattering method will be described.
【０００４】火炎中の分子密度は、理想気体の状態方程
式により、圧力が一定であれば、温度に反比例すること
が知られている。そこで、火炎にレーザー光を照射し、
測定場からのレーリー散乱強度を測定することで分子密
度を得、既知の温度場からの信号強度を基準として火炎
の温度を得ることができる。[0004] It is known that the molecular density in a flame is inversely proportional to the temperature if the pressure is constant, according to the equation of state of an ideal gas. So, irradiating the flame with laser light,
The molecular density can be obtained by measuring the Rayleigh scattering intensity from the measurement field, and the flame temperature can be obtained based on the signal intensity from a known temperature field.
【０００５】火炎中の分子にレーザー光を照射し、散乱
する光を計測したとき、散乱強度Ｓは数１で表される。When the molecules in the flame are irradiated with laser light and the scattered light is measured, the scattering intensity S is expressed by the following equation (1).
【０００６】[0006]
【数１】 数１において、ｃは校正定数、Ｉはレーザー光の強度、
σi は分子ｉ（ｉは分子の種類であり、たとえば、酸
素、窒素、水蒸気、メタンなど）の散乱断面積、ｎi は
分子ｉの密度、σeff は実効的なレーリー散乱断面積、
ｎtotal は全粒子密度である。(Equation 1) In Equation 1, c is a calibration constant, I is the intensity of laser light,
sigma i is the molecular i (i-a type of molecule, for example, oxygen, nitrogen, water vapor, methane, etc.) scattering cross section, n i is the density of molecules i, sigma eff is effective Rayleigh scattering cross section,
n total is the total particle density.
【０００７】ここで、ｐ＝ｎtotal ＲＴ（理想気体の状
態方程式）から、圧力が一定であれば、ｎtotal とＴ
（温度）は反比例する。すなわち、数１より、レーリー
散乱強度は温度に反比例する。そこで、既知の温度場
（たとえば室温の空気）のレーリー散乱光を測定して火
炎のレーリー散乱光と比較すれば、火炎の温度が測定で
きる。From p = n total RT (the equation of state of ideal gas), if the pressure is constant, n total and T
(Temperature) is inversely proportional. That is, from Equation 1, the Rayleigh scattering intensity is inversely proportional to the temperature. Then, the temperature of the flame can be measured by measuring the Rayleigh scattered light in a known temperature field (for example, room temperature air) and comparing it with the Rayleigh scattered light of the flame.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところが、散乱断面積
σi は分子の種類によって異なるため、ガスの組成が変
わると、測定温度に誤差が生じてしまうという問題があ
った。火炎中では、燃焼反応により、燃料分子や酸素が
徐々に減り水蒸気や二酸化炭素が生じる。従って、実効
的な散乱断面積σeff は火炎中の場所によって異なる値
を取り、従来のレーリー散乱法を用いた火炎温度測定方
法では、正しい温度測定ができないという問題があっ
た。However, since the scattering cross section σ i differs depending on the kind of molecule, there is a problem that an error occurs in the measurement temperature when the gas composition changes. In the flame, the combustion reaction causes the fuel molecules and oxygen to gradually decrease, producing steam and carbon dioxide. Accordingly, the effective scattering cross section σ eff takes a different value depending on the location in the flame, and there is a problem that the conventional flame temperature measuring method using the Rayleigh scattering method cannot measure the temperature correctly.
【０００９】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
ので、レーリー散乱法を用いて火炎の温度を正しく測定
することができる火炎温度測定方法およびその装置を提
供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide a flame temperature measuring method and a flame temperature measuring method capable of correctly measuring the temperature of a flame using the Rayleigh scattering method.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、火炎に対してレーザー光を照射したとき
に生じるレーリー散乱光に基づいて前記火炎の温度を求
めるレーリー散乱法を用いた火炎温度測定方法におい
て、前記火炎が燃焼反応の前後でモル数が変化しない燃
料による火炎であり、この火炎に対してレーザー光を照
射したときに生じるラマン散乱光のうち、少なくとも前
記燃料、窒素および水蒸気の３種からのラマン散乱光を
測定し、このラマン散乱光の強度および燃焼の一段反応
の化学式に基づいて前記火炎における実効的な散乱断面
積を求め、この実効的な散乱断面積を前記レーリー散乱
法で用いることを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention employs a Rayleigh scattering method for determining the temperature of a flame based on Rayleigh scattered light generated when a flame is irradiated with laser light. In the flame temperature measurement method, the flame is a flame of a fuel whose mole number does not change before and after a combustion reaction, and at least the fuel and nitrogen are included in Raman scattered light generated when the flame is irradiated with laser light. And Raman scattered light from three kinds of water vapor are measured, and an effective scattering cross section in the flame is obtained based on the intensity of the Raman scattered light and a chemical formula of a one-step reaction of combustion. It is characterized in that it is used in the Rayleigh scattering method.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下本発明を図面に基づいて説明
する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１２】本発明では、火炎中の主な分子の分布を測
定することによって実効的なレーリー散乱断面積σeff
を得て、測定温度の補正を行う。火炎中のすべての分子
種の測定を行うことは現実的ではないので、化１に示す
化学式の一段反応の過程を用いて、燃料、窒素、水蒸気
の３種のみをラマン（Ｒａｍａｎ）散乱測定する。ラマ
ン散乱とは、入射した光が物質の振動あるいは回転状態
を変化させて、そのエネルギー変化に対応した周波数シ
フトを持った光となって散乱されるものである。In the present invention, the effective Rayleigh scattering cross section σ eff is measured by measuring the distribution of main molecules in the flame.
Is obtained and the measurement temperature is corrected. Since it is not practical to measure all the molecular species in the flame, Raman scattering measurement of only three kinds of fuel, nitrogen, and water vapor is performed using a one-step reaction process of the chemical formula shown in Chemical formula 1. . In Raman scattering, incident light changes the vibration or rotation state of a substance, and is scattered as light having a frequency shift corresponding to the energy change.
【００１３】[0013]
【化１】iCH4+21O2+78N2+H2O→jCO2+(2j+1)H2O+(i-j)CH
4+(21-2j)O2+78N2 化１は空気中に水蒸気が１％存在する雰囲気中でメタン
を燃料とした火炎の場合である。化１において、ｉは空
気を１００としたときの燃料の割合であり、ｊは反応の
進行を表す。すなわち、燃料がｉだけ存在するうちｊだ
け反応して二酸化炭素と水になったことを示す。Embedded image iCH 4 + 21O 2 + 78N 2 + H 2 O → jCO 2 + (2j + 1) H 2 O + (ij) CH
4 + (21-2j) O 2 + 78N 2 is a case of a flame using methane as fuel in an atmosphere where 1% of water vapor exists in the air. In the chemical formula 1, i is the ratio of the fuel when the air is 100, and j represents the progress of the reaction. In other words, it indicates that the fuel reacts only j to carbon dioxide and water while i exists.
【００１４】図１は本発明による火炎温度測定装置の一
実施の形態のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a flame temperature measuring device according to the present invention.
【００１５】図１の破線はレーザー１からのレーザー光
を示している。このレーザー光の波長はたとえば２４８
ｎｍである。レーザー１からのレーザー光がレンズ２を
介して火炎３を通過するとレーリー散乱光およびラマン
散乱光が発生し、このレーリー散乱光およびラマン散乱
光はレンズ５を介して分光器６に入射される。４は火炎
３を通過したレーザー光を吸収し反射をなくすためのビ
ームダンパーである。分光器６では火炎３中の分子から
のレーリー散乱光およびラマン散乱光を分光し、そのデ
ータをメモリ７に記憶する。The broken line in FIG. 1 indicates the laser beam from the laser 1. The wavelength of this laser light is, for example, 248
nm. When the laser light from the laser 1 passes through the flame 3 via the lens 2, Rayleigh scattered light and Raman scattered light are generated, and the Rayleigh scattered light and Raman scattered light enter the spectroscope 6 via the lens 5. Reference numeral 4 denotes a beam damper for absorbing laser light passing through the flame 3 and eliminating reflection. The spectroscope 6 separates Rayleigh scattered light and Raman scattered light from the molecules in the flame 3 and stores the data in the memory 7.
【００１６】図１において、Ｓ（ｘ）は火炎３中の位置
ｘにおけるレーリー散乱強度、Ｓ0（ｘ）は空気中（火
炎がない場合）の位置ｘにおけるレーリー散乱強度、Ｎ
2 （ｘ）は火炎３中の位置ｘにおける窒素ラマン信号強
度（窒素の密度に比例）、Ｈ2 Ｏ（ｘ）は火炎３中の位
置ｘにおける水蒸気ラマン信号強度（水蒸気の密度に比
例）、ＣＨ4 （ｘ）は火炎３中の位置ｘにおけるメタン
ラマン信号強度（メタンの密度に比例）である。In FIG. 1, S (x) is the Rayleigh scattering intensity at the position x in the flame 3, S 0 (x) is the Rayleigh scattering intensity at the position x in the air (when there is no flame), N
2 (x) is the intensity of the nitrogen Raman signal at position x in flame 3 (proportional to the density of nitrogen), H 2 O (x) is the intensity of the Raman signal of steam at position x in flame 3 (proportional to the density of water vapor), CH 4 (x) is the methane Raman signal intensity at the position x in the flame 3 (proportional to the density of methane).
【００１７】図２は火炎３中の位置ｘについて説明する
図である。バーナー１１はたとえばブンゼンバーナーで
あり、このバーナー１１によって火炎３が発生する。図
２に示すように、ｘは、内炎１２の少し外側を０として
内炎１２を横切る、火炎３中の位置を示す変数である。FIG. 2 is a view for explaining the position x in the flame 3. The burner 11 is, for example, a Bunsen burner, and the flame 3 is generated by the burner 11. As shown in FIG. 2, x is a variable indicating a position in the flame 3 traversing the inner flame 12 with 0 being slightly outside the inner flame 12.
【００１８】入力装置９から入力されるｋ0 は、火炎３
中において、化１に示したｉ、ｊが既知な点の位置であ
る。この位置ｋ0 としては、たとえば、燃料がまだ燃え
ていない位置を採用することができる。この燃料がまだ
燃えていない位置ではｊ＝０であり、周囲空気の混入が
なければｉも空燃比制御値から明らかであるからであ
る。火炎３がたとえばブンゼンバーナーによるものであ
る場合には、内炎１２の内部がこの条件を満たす。K 0 input from the input device 9 is the flame 3
In the above, i and j shown in Chemical Formula 1 are positions of known points. As the position k 0 , for example, a position where fuel has not yet been burned can be adopted. This is because j = 0 at a position where the fuel has not yet been burned, and i is apparent from the air-fuel ratio control value if no ambient air is mixed. When the flame 3 is caused by, for example, a Bunsen burner, the inside of the internal flame 12 satisfies this condition.
【００１９】入力装置９からは、さらに、位置ｋ0 にお
ける燃料投入量ｉ0 、位置ｋ0 における反応進行度ｊ
0 、空気中（火炎がない場合）の実効レーリー散乱断面
積σ0、空気中（火炎がない場合）の温度Ｔ0 が入力さ
れる。[0019] from the input unit 9, further fuel charging amount i 0 at position k 0, the reaction proceeds at position k 0 degree j
0 , the effective Rayleigh scattering cross section σ 0 in the air (when there is no flame), and the temperature T 0 in the air (when there is no flame).
【００２０】演算装置８では、入力装置９から入力され
たｋ0 、ｉ0 、ｊ0 、σ0 、Ｔ0 およびメモリ７に格納
されたＳ（ｘ）、Ｓ0 （ｘ）、Ｎ2 （ｘ）、Ｈ2 Ｏ
（ｘ）、ＣＨ4 （ｘ）に基づいて演算を行い、火炎３中
の位置ｘにおける温度Ｔ（ｘ）を求め、表示装置１０に
表示する。In the arithmetic unit 8, k 0 , i 0 , j 0 , σ 0 , T 0 inputted from the input unit 9 and S (x), S 0 (x), N 2 ( x), H 2 O
The calculation is performed based on (x) and CH 4 (x) to obtain the temperature T (x) at the position x in the flame 3 and display it on the display device 10.
【００２１】以下に、演算装置８で行われる演算処理に
ついて詳しく説明する。Hereinafter, the arithmetic processing performed by the arithmetic unit 8 will be described in detail.
【００２２】化１より、ラマン散乱によってメタン、窒
素、水蒸気の信号を計測したとき、火炎３中の位置ｘに
おけるメタン／窒素の信号比Ａ（ｘ）および水蒸気／窒
素の信号比Ｂ（ｘ）は数２および数３で表される。From the chemical formula 1, when the signals of methane, nitrogen and water vapor are measured by Raman scattering, the signal ratio A (x) of methane / nitrogen and the signal ratio B (x) of water vapor / nitrogen at the position x in the flame 3 Is represented by Equations 2 and 3.
【００２３】[0023]
【数２】 (Equation 2)
【００２４】[0024]
【数３】 数２および数３において、ｉ（ｘ）は位置ｘにおける燃
料投入量、ｊ（ｘ）は位置ｘにおける反応進行度、ｃ
1 、ｃ2 は定数である。(Equation 3) In Equations 2 and 3, i (x) is the fuel input amount at position x, j (x) is the degree of reaction progress at position x, c
1 and c 2 are constants.
【００２５】ここで、ｘ＝ｋ0 とし、ｉ0 およびｊ0 を
用いると、ｃ1 、ｃ2 を決定することができる。ｃ1 、
ｃ2 が決定すれば、ラマン散乱の測定によって得られる
Ａ（ｘ）、Ｂ（ｘ）に基づいてｉ（ｘ）、ｊ（ｘ）を求
めることができ、さらに、実効的なレーリー散乱断面積
σeff を求めることができる。これによって、レーリー
散乱信号によって得られた温度が補正でき、正しい温度
計測を行うことができる。Here, if x = k 0 and i 0 and j 0 are used, c 1 and c 2 can be determined. c 1 ,
Once c 2 is determined, i (x) and j (x) can be obtained based on A (x) and B (x) obtained by Raman scattering measurement, and further, the effective Rayleigh scattering cross section σ eff can be obtained. As a result, the temperature obtained from the Rayleigh scattering signal can be corrected, and correct temperature measurement can be performed.
【００２６】図３は図１に示した火炎温度測定装置の動
作を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the flame temperature measuring device shown in FIG.
【００２７】まず、分光器６によってＳ（ｘ）、Ｓ0
（ｘ）、Ｎ2 （ｘ）、Ｈ2 Ｏ（ｘ）およびＣＨ4 （ｘ）
を測定しメモリ７に記憶しておく（Ｆ−１）。図４は、
火炎３中の位置ｘを横軸、信号強度を縦軸にして、Ｎ2
（ｘ）、Ｈ2 Ｏ（ｘ）およびＣＨ4 （ｘ）をグラフで示
した図である。First, S (x), S 0 by the spectroscope 6.
(X), N 2 (x), H 2 O (x) and CH 4 (x)
Is measured and stored in the memory 7 (F-1). FIG.
The horizontal axis position x in the flame 3, the signal intensity on the vertical axis, N 2
FIG. 3 is a graph showing (x), H 2 O (x) and CH 4 (x) in a graph.
【００２８】次に、任意のｘ＝ｋにおいて、ＣＨ4
（ｋ）／Ｎ2 （ｋ）を演算しそれをＡ（ｋ）とし（Ｆ−
２）、Ｈ2 Ｏ（ｋ）／Ｎ2 （ｋ）を演算しそれをＢ
（ｋ）とし（Ｆ−３）、これを火炎３中の位置すべてに
ついて繰り返す。図５は、火炎３中の位置ｘを横軸、信
号強度の比率を縦軸にして、Ａ（ｘ）およびＢ（ｘ）を
グラフで示した図である。Next, at any x = k, CH 4
(K) / N 2 (k) is calculated and A (k) is calculated (F−
2) calculate H 2 O (k) / N 2 (k) and calculate it as B
(K) (F-3), and this is repeated for all positions in the flame 3. FIG. 5 is a graph showing A (x) and B (x) in a graph, with the position x in the flame 3 being the horizontal axis and the ratio of signal strength being the vertical axis.
【００２９】ステップ（Ｆ−４）では、入力装置９から
ｋ0 、ｉ0 、ｊ0 を入力する。ｋ0が決まれば、Ａ（ｋ0
）およびＢ（ｋ0 ）は決まるので、さらにｉ0 、ｊ0
を用いて、数４および数５によって、ｃ1 ｃ2 を演算す
る（Ｆ−５）。In step (F-4), k 0 , i 0 , and j 0 are input from the input device 9. If k 0 is determined, A (k 0
) And B (k 0 ) are determined, so that i 0 , j 0
Is used to calculate c 1 c 2 by Equations 4 and 5 (F-5).
【００３０】[0030]
【数４】 (Equation 4)
【００３１】[0031]
【数５】 次に、任意のｘ＝ｋにおいて、Ｂ（ｋ）、ｃ2 を用い
て、数６によってｊ（ｋ）を演算し（Ｆ−６）、Ａ
（ｋ）、ｊ（ｋ）、ｃ1 を用いて、数７によってｉ
（ｋ）を演算し（Ｆ−７）、ｉ（ｋ）、ｊ（ｋ）を用い
て、数８によってσeff （ｋ）を演算し（Ｆ−８）、こ
れを火炎３中の位置すべてについて繰り返す。図６は、
火炎３中の位置ｘを横軸にして、ｉ（ｘ）およびｊ
（ｘ）をグラフで示した図である。また、図７は、火炎
３中の位置ｘを横軸にして、σeff （ｘ）をグラフで示
した図である。(Equation 5) Then, at any x = k, B (k) , using a c 2, calculates the j (k) by the number 6 (F-6), A
(K), j (k) , using c 1, i the number 7
(K) is calculated (F-7), and using i (k) and j (k), σ eff (k) is calculated by Equation 8 (F-8). Repeat for FIG.
With the position x in the flame 3 as the horizontal axis, i (x) and j
It is the figure which showed (x) with the graph. FIG. 7 is a graph showing σ eff (x) in a graph with the position x in the flame 3 as the horizontal axis.
【００３２】[0032]
【数６】 (Equation 6)
【００３３】[0033]
【数７】 (Equation 7)
【００３４】[0034]
【数８】σeff （ｋ）＝σCO2 ×ｊ（ｋ）＋σH2O ×
（２ｊ（ｋ）＋１）＋σCH4 ×（ｉ（ｋ）−ｊ（ｋ））
＋σO2×（２１−２ｊ（ｋ））＋σN2×７８ 数８において、σeff （ｋ）は火炎３中の位置ｋにおけ
る実効的なレーリー散乱断面積、σCO2 はＣＯ2 の散乱
断面積、σH2O はＨ2 Ｏの散乱断面積、σCH4はＣＨ4
の散乱断面積、σO2はＯ2 の散乱断面積、σN2はＮ2 の
散乱断面積である。Σ eff (k) = σ CO2 × j (k) + σ H2O ×
(2j (k) +1) + σ CH4 × (i (k) −j (k))
+ Σ O2 × (21-2j (k)) + σ N2 × 78 In Equation 8, σ eff (k) is an effective Rayleigh scattering cross section at a position k in the flame 3, σ CO2 is a CO 2 scattering cross section, σ H2O is the scattering cross section of H 2 O, σ CH4 is CH 4
Scattering cross section, the sigma O2 scattering cross section of O 2, sigma N2 is the scattering cross section of N 2.
【００３５】ステップ（Ｆ−９）では、入力装置９から
σ0 、Ｔ0 を入力する。そして、Ｓ（ｋ）、Ｓ0
（ｋ）、σeff （ｋ）、σ0 、Ｔ0 を用いて、温度Ｔ
（ｋ）を求め（Ｆ−１０）、Ｔ（ｘ）を表示装置１０に
表示する（Ｆ−１１）。図８は、火炎３中の位置ｘを横
軸にして、温度Ｔ（ｘ）をグラフで示した図である。In step (F-9), σ 0 and T 0 are input from the input device 9. Then, S (k), S 0
Using (k), σ eff (k), σ 0 , and T 0 , the temperature T
(K) is obtained (F-10), and T (x) is displayed on the display device 10 (F-11). FIG. 8 is a graph showing the temperature T (x) in a graph with the position x in the flame 3 as the horizontal axis.
【００３６】なお、本実施の形態ではメタンを燃料とし
た火炎の温度測定について説明したが、本発明はこれに
限らず、燃焼反応の前後でモル数の変化がない燃料であ
れば、メタン以外による火炎の温度を測定することがで
きる。In this embodiment, the measurement of the temperature of a flame using methane as a fuel has been described. However, the present invention is not limited to this, and any fuel other than methane can be used as long as the fuel does not change in mole number before and after the combustion reaction. Can measure the temperature of the flame.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーリー散乱断面積による測定温度誤差が補正され、正
しい温度の計測が可能となる。一段反応の仮定をするこ
とで、わずか３種の分子からのラマン散乱測定のみで補
正が可能であるために、非常に簡便な方法である。この
一段反応の仮定は、特にガスコンロ、湯沸器等、都市ガ
スやプロパンガスを燃料とする青炎についてよい近似を
与える。As described above, according to the present invention,
The measurement temperature error due to the Rayleigh scattering cross-section is corrected, and the correct temperature can be measured. By assuming a one-step reaction, correction is possible only with Raman scattering measurements from only three types of molecules, which is a very simple method. This one-step reaction assumption gives a good approximation especially to a blue flame using a city gas or propane gas as a fuel, such as a gas stove or a water heater.
【図１】本発明による火炎温度測定装置の一実施の形態
のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a flame temperature measuring device according to the present invention.
【図２】火炎中の位置ｘについて説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a position x in a flame.
【図３】図１に示した火炎温度測定装置の動作を示すフ
ローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing an operation of the flame temperature measuring device shown in FIG.
【図４】Ｎ2 （ｘ）、Ｈ2 Ｏ（ｘ）およびＣＨ4 （ｘ）
をグラフで示した図である。FIG. 4. N 2 (x), H 2 O (x) and CH 4 (x)
FIG. 3 is a diagram showing a graph.
【図５】Ａ（ｘ）およびＢ（ｘ）をグラフで示した図で
ある。FIG. 5 is a diagram showing A (x) and B (x) in a graph.
【図６】ｉ（ｘ）およびｊ（ｘ）をグラフで示した図で
ある。FIG. 6 is a diagram showing i (x) and j (x) in a graph.
【図７】σeff （ｘ）をグラフで示した図である。FIG. 7 is a graph showing σ eff (x) in a graph.
【図８】温度Ｔ（ｘ）をグラフで示した図である。FIG. 8 is a graph showing a temperature T (x) in a graph.
１ レーザー ２、５ レンズ ３ 火炎 ４ ビームダンパー ６ 分光器 ７ メモリ ８ 演算装置 ９ 入力装置 １０ 表示装置 １１ バーナー １２ 内炎 REFERENCE SIGNS LIST 1 laser 2, 5 lens 3 flame 4 beam damper 6 spectrometer 7 memory 8 arithmetic unit 9 input device 10 display device 11 burner 12 internal flame
Claims (4)
に生じるレーリー散乱光に基づいて前記火炎の温度を求
めるレーリー散乱法を用いた火炎温度測定方法におい
て、 前記火炎が燃焼反応の前後でモル数が変化しない燃料に
よる火炎であり、該火炎に対してレーザー光を照射した
ときに生じるラマン散乱光のうち、少なくとも前記燃
料、窒素および水蒸気の３種からのラマン散乱光を測定
し、該ラマン散乱光の強度および燃焼の一段反応の化学
式に基づいて前記火炎における実効的な散乱断面積を求
め、該実効的な散乱断面積を前記レーリー散乱法で用い
ることを特徴とする火炎温度測定方法。A flame temperature measuring method using a Rayleigh scattering method for obtaining a temperature of the flame based on Rayleigh scattered light generated when the flame is irradiated with a laser beam, wherein the flame has a molarity before and after a combustion reaction. The flame is a flame of a fuel whose number does not change, and among the Raman scattered light generated when the flame is irradiated with laser light, Raman scattered light from at least three kinds of the fuel, nitrogen and water vapor is measured, and the Raman A flame temperature measuring method, wherein an effective scattering cross section of the flame is obtained based on the intensity of scattered light and a chemical formula of a one-step reaction of combustion, and the effective scattering cross section is used in the Rayleigh scattering method.
の火炎温度測定方法。2. The method according to claim 1, wherein the fuel is methane.
ザーと、前記火炎にレーザー光を照射したときに生じる
レーリー散乱光を測定するレーリー散乱光測定手段と、
該レーリー散乱光測定手段によって測定したレーリー散
乱光に基づいて前記火炎の温度を演算する温度演算手段
とを有する火炎温度測定装置において、 前記火炎が燃焼反応の前後でモル数が変化しない燃料に
よる火炎であり、該火炎に対してレーザー光を照射した
ときに生じるラマン散乱光のうち、少なくとも前記燃
料、窒素および水蒸気の３種からのラマン散乱光を測定
するラマン散乱光測定手段と、該ラマン散乱光測定手段
で測定したラマン散乱光の強度および燃焼の一段反応の
化学式に基づいて前記火炎における実効的な散乱断面積
を演算する実効散乱断面積演算手段と、該実効散乱断面
積演算手段で演算した実効的な散乱断面積を前記温度演
算手段で用いることを特徴とする火炎温度測定装置。A laser for irradiating the flame with laser light; a Rayleigh scattered light measuring means for measuring Rayleigh scattered light generated when the flame is irradiated with laser light;
A temperature calculating means for calculating the temperature of the flame based on the Rayleigh scattered light measured by the Rayleigh scattered light measuring means, wherein the flame comprises a fuel whose mole number does not change before and after a combustion reaction. And Raman scattered light measuring means for measuring at least three types of Raman scattered light of the fuel, nitrogen, and water vapor among Raman scattered light generated when the flame is irradiated with laser light; An effective scattering cross section calculating means for calculating an effective scattering cross section of the flame based on the intensity of Raman scattered light measured by the light measuring means and a chemical formula of a one-step reaction of combustion; A flame temperature measuring device, wherein the effective scattering cross section obtained is used in the temperature calculating means.
の火炎温度測定装置。4. The flame temperature measuring device according to claim 3, wherein the fuel is methane.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30196896A JPH10142061A (en) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | Method and apparatus for measuring temperature of flame |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30196896A JPH10142061A (en) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | Method and apparatus for measuring temperature of flame |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10142061A true JPH10142061A (en) | 1998-05-29 |
Family
ID=17903304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30196896A Pending JPH10142061A (en) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | Method and apparatus for measuring temperature of flame |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10142061A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2237023A1 (en) * | 2009-04-03 | 2010-10-06 | Siemens AG | Method for measuring a steam content |
| CN103644972A (en) * | 2013-11-29 | 2014-03-19 | 西北核技术研究所 | Multi-spectral radiation temperature measuring system and multi-spectral radiation temperature measuring method |
| CN109916531A (en) * | 2019-03-04 | 2019-06-21 | 东南大学 | A kind of translucent flame three-dimensional temperature field measurement method based on light field refocusing |
| CN113125038A (en) * | 2021-04-07 | 2021-07-16 | 中国科学院广州能源研究所 | Rayleigh scattering temperature measurement method based on heating rate zone flame |
| CN114062345A (en) * | 2021-11-01 | 2022-02-18 | 北京科技大学 | Method for in-situ measurement of components of phase change or oxidation ablation products of materials under extreme conditions |
-
1996
- 1996-11-13 JP JP30196896A patent/JPH10142061A/en active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109916531A (en) * | 2019-03-04 | 2019-06-21 | 东南大学 | A kind of translucent flame three-dimensional temperature field measurement method based on light field refocusing |
| CN109916531B (en) * | 2019-03-04 | 2020-09-11 | 东南大学 | Semitransparent flame three-dimensional temperature field measuring method based on light field refocusing |
| CN113125038A (en) * | 2021-04-07 | 2021-07-16 | 中国科学院广州能源研究所 | Rayleigh scattering temperature measurement method based on heating rate zone flame |
| CN113125038B (en) * | 2021-04-07 | 2023-07-25 | 中国科学院广州能源研究所 | Rayleigh scattering temperature measurement method based on heat generation rate zone flame |
| CN114062345A (en) * | 2021-11-01 | 2022-02-18 | 北京科技大学 | Method for in-situ measurement of components of phase change or oxidation ablation products of materials under extreme conditions |
| CN114062345B (en) * | 2021-11-01 | 2022-11-15 | 北京科技大学 | Method for in-situ measurement of components of phase change or oxidation ablation products of materials under extreme conditions |
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