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辐射光谱法测量系统示意图
光谱响应标定与测量验证
组合冲压发动机应用

辐射光谱测量方法及应用

辐射光谱测量方法是利用高温燃烧火焰或气固两相流自身辐射因温度、成分等而异的特点,通过测量高温燃烧火焰或气固两相流辐射光谱,基于普朗克辐射定律参数拟合来实现温度、辐射率等多参数实时在线测量方法,主要应用于煤粉燃烧火焰、锅炉高温烟尘、固体推进剂燃烧火焰及发动机羽流等。

    辐射光谱测量方法是利用高温燃烧火焰或气固两相流自身辐射因温度、成分等而异的特点,通过测量高温燃烧火焰或气固两相流辐射光谱,基于普朗克辐射定律参数拟合来实现温度、辐射率等多参数实时在线测量方法。

    光学辐射测温法是一种被动式测量手段,具有测温范围宽、响应快、高可靠等优势,特别是对于强自发光颗粒辐射对象,具有高信噪比特点,更适合用于开展复杂工业对象温度测量。为提高测量精度又逐步发展了双波长法、多波长/波段方法、光谱法。随着光纤光谱仪的出现及发展,通过光栅分光后的探测阵列接收使辐射高分辨光谱的获取更为简便。辐射光谱法采用数百波长辐射强度数据进行拟合,具有更高测温精度,可获得测量对象辐射率分布情况,还可重点讨论金属原子特征谱线等详细光谱特征。对此,研究组在辐射光谱测量方法研究及应用上形成了鲜明的研究特色,并以火焰辐射为示踪对象,结合互相关法开展流场速度、固体推进剂燃速等测量。主要研究包括:

    (1)测量方法方面:基于普朗克定律的辐射光谱拟合参数测量方法;基于维恩定律的辐射光谱快速寻峰参数测量方法;金属原子特征谱线测温方法;燃速颗粒速度测量方法;等。

    (2)实验验证方面:标准黑体辐射测量验证;光谱响应影响因素研究;等。

    (3)方法应用方面:煤粉燃烧火焰、锅炉燃烧器火焰、锅炉高温烟尘、碳氢燃料组合冲压发动机火焰、固体推进剂燃烧火焰、固体火箭发动机羽流等参数测量。

    该研究方向成果发表在《光谱学与光谱分析》、《航空动力学报》、《工程热物理学报》、《动力工程学报》、《实验流体力学》等学术期刊上。