热化学参数非均匀分布对双色激光吸收光谱测量碳烟火焰温度的影响

作者：刘宁博; 赵逸佳; 陆盛曜; 马柳昊^*

来源：光学精密工程, 2023, 31(19): 2799-2808.

• 激光吸收光谱技术
• 热化学参数非均匀分布
• 碳烟火焰
• 温度测量

针对视线效应(Line-Of-Sight,LOS)的双色激光吸收光谱(Laser Absorption Spectroscopy,LAS)火焰测温技术，研究了热化学参数的非均匀分布对碳烟火焰温度测量的影响。优先选出水汽(H2O)在1.3～3.0μm内的6对典型吸收谱线，针对氮气伴流碳烟火焰和空气伴流碳烟火焰，利用高保真光谱数值模拟仿真系统研究了非均匀温度和浓度分布对所选6对谱线的测温结果的影响，得到了氮气伴流碳烟火焰和空气伴流碳烟火焰的非均匀性条件。对于氮气伴流碳烟火焰，仿真得到的谱线对4 029.52 cm-1/4 030.73 cm-1和5 553.86 cm-1/5 554.18 cm-1的最大相对温度偏差分别是4.72%(最小)和12.40%(最大)。空气伴流碳烟火焰的谱线对相对温度偏差有正有负，且其最大正负值均出现在δ/L=80%的非均匀条件下，谱线对5 553.86 cm-1/5 554.18 cm-1相对温差的最大正负值分别为14.43%和-2.51%；谱线对4 029.52 cm-1/4 030.73 cm-1相对温差的最大正负值分别为3.22%和-13.21%。最后，通过典型谱线对4 029.52 cm-1/4 030.73 cm-1的吸收光谱进行了实验验证。实验结果表明：在两种典型碳烟火焰中，谱线对4 029.52 cm-1/4 030.73 cm-1对热化学参数的非均匀性不敏感，可以最大程度上减弱热化学参数非均匀分布对其测温结果的影响。

• 单位
  应用光学国家重点实验室; 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所; 武汉理工大学