湍流燃烧试验中需要测试的量一般为:温度、压力、燃烧图像和湍流参数。其中最为重要的就是要进行火焰图像的测试。目前,随着光学技术的发展,非接触式测量方法得到了广泛的应用。这也为对燃烧过程的深入测试分析提供了重要手段。一般用于记录燃烧火焰形态的非接触式光学测试方法有:PUF、直接高速摄影。
PLIF即平面激光诱导荧光法(Planar-laser Induced Fluorescence)是一种较高灵敏度的浓度测量方法。其原理是当激光光子的能量(以波长人来表征)符合分子某两个能级之间的能量差距时,受该光子照射的分子就会吸收光子的能量而从基态跃迁到高能态。而处于高能态的分子并不稳定,因此在一定时间内高能态的分子将会通过辐射和非辐射两种方式释放能量而返回到基态,在释放能量的过程中由分子的自发辐射而产生的光称为荧光。荧光可以利用光电倍增管接收,荧光强度与荧光物质的浓度成正比例。这一特性是荧光方法运用于定量分析的基础。
激光诱导荧光法的原理是,原子被激光源谐振激励成为受激态。这种状态不稳定,将向较低能级自发辐射光子而衰减。这种自发辐射的光子既为荧光,其存在时间为。激光束聚焦到被测场内,采集光路接受荧光,荧光通过色散器件然后被检测器转换为电信号。将激光束扩展成光屏,可把整个平面成像到阵列检测器上。其测试原理如图1所示。PLIF技术在燃烧场中可以测量某些活化中心如0H组分等也可用于测速,测浓度、测温等方面。因为PLIF可提供喷雾和燃烧过程详细的2D平面信息,测量量级很小的活性组分,故已成为喷雾、燃烧过程组分浓度及火焰结构研究的重要工具。
直接高速摄影(摄像)法顾名思义就是利用高速摄影技术将燃烧过程的火焰形态变化直接拍摄记录下来,并在拍摄中使用以燃烧火焰为光源。主要用于火焰显示,燃料凝相燃烧研究以及粒子尺寸与速度测量等。
