论文部分内容阅读
燃烧是人类利用能源的最主要的手段,但在燃烧过程中会大量氮氧化物、硫氧化物、碳氧化物以及可吸入颗粒等污染物,造成环境污染。燃烧检测技术可以对燃烧火焰特性如温度分布、组分浓度等进行检测,在燃烧诊断和污染物控制方面具有重要意义。激光检测击穿光谱技术作为典型的激光烧蚀光谱分析技术,可以通过等离子体辐射出的光谱信息进行样品的定性及定量检测,具有非接触、实时在线测量等优点,已被广泛地应用于具有超高温和复杂流场的燃烧火焰检测研究。本文基于激光击穿光谱技术对乙烯/空气部分预混燃烧火焰进行检测,通过火焰等离子体光谱信息对燃烧火焰元素比进行了分析。首先,搭建了一套激光诱导击穿光谱（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS）系统,对激光诱导击穿火焰的光谱信息进行了预处理,消除了背景噪声;对LIBS系统的光谱仪信号延迟接收时间进行了优化;基于乙烯/空气预混燃烧火焰中特征元素C（247.8 nm）、H（656.3 nm）、O（777.2 nm）光谱信息对激光能量进行了探究,结果表明火焰中特征元素的光谱强度随着激光能量的增加而增加,但激光能量对光谱强度比C/O和H/O没有影响。随后,通过LIBS系统对不同混合分数CO2/O2混合气进行定量分析实验,发现光谱强度比与原子数密度比之间呈线性相关;在此基础上,对乙烯燃烧火焰光谱元素比与当量比之间的关系进行了理论及实验分析,结果表明,光谱元素强度比C/O、H/O与当量比之间呈线性相关;沿着火焰轴向高度检测C、H光谱强度,结果表明,C、H光谱强度随着火焰高度而减小,C/H光谱强度比随着火焰高度增加先增加后减小。