Способ определения пространственного распределения физических параметров пламени Советский патент 1992 года по МПК F23N5/08 

Изобретение относится к измерительной технике для диагностики пламени.

Известен способ определения физических параметров племени путем облучения его пучком излучений и последующего выделения и регистрации сигнала, обусловленного взаимодействием зондирующего пучка и исследуемой среды.

Недостатком способа является низкая точность определения в условиях оптической неоднородности исследуемой среды.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения пространственного распределения физических параметров пламени, заключающийся в облучении его пучком излучения, выделения сигнала, обусловленного взаимодействием

зондирующего пучка и исследуемой среды, и регистрации пространственного распределения этого сигнала. Оптическое излучение просвечивает объект исследования, например, пламя. Результатом взаимодействия излучения и плазмы может быть ла- зерно-индуцированная флуоресценция, комбинационное рассеяние и т.д., также являющиеся излучением. Выделение сигнала, обусловленного этим взаимодействием, для разных областей пламени позволяет зарегистрировать его пространственное распределение.

Недостатком этого способа является низкая точность определения в условиях неоднородности объекта измерений, поскольку неравномерность оптической ПЛОТга

XS

О

так

ности пламени при зондировании разных точек выбранного сечения непосредственно влияет на результат измерения.

Цель изобретения - повышение точности определения пространственного распределения физических параметров пламени.

Цель достигается тем, что согласно способу определения пространственного распределения физических параметров пламени, заключающемуся в направлении электромагнитного излучения на фиксированной длине волны Ач в выбранные области пламени, измерении сигналов взаимодействия излучения со средой на второй длине волны А2, причем направления электромагнитного излучения выбирают коллинеарными, направления приема измеряемых сигналов взаимодействия излучения со средой сохраняют неизменным для всех выбранных областей пламени, измеряют сигналы взаимодействия излучения со средой на третьей длине волны Аз в выбранном и противоположном направлениях и пространственное распределение физических параметров пламени определяют по формулеj:-,

(A2)(A3) где - физический параметр в n-й точке сечения;

L- коэффициент пропорциональности; : Рп( Аа ) - интенсивность измеренного сигнала из n-й точки на второй длине волны А2 ;

Рп(Аз) ,Рп(Аз)- интенсивность измеренных сигналов из n-й точки на третьей длине волны АЗ в прямом и противоположном направлениях.

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит блок 1 управления, излучатель 2 с источником накачки, систему 3 сканирования луча, включающую в себя поворотное зеркало 4, шаговый двигатель 5 и линзу 6, исследуемый объект 7, расположенные на одной прямой приемные объективы 8 и 14, расщепитель 9 пучка, селективный элемент 10 на длину волны А2, излучения, обусловленного полезным эффектом взаимодействия зондирующего пучка и объекта исследования, селективные элементы 12 и 15 на длину волны Аз другого взаимодействия, фотоприемные устройства 11, 13,16с блоками предварительной обработки, вычислитель 17.

Излучатель 2 электрически соединен с блоком 1 управления и оптически связан с системой 3 сканирования, которая осуществляет просвечивание исследуемого объекта

7 в заданных направлениях. Поворотное зеркало 4 установлено в фокальной плоскости линзы 6 так, что при вращении зеркала

4объект7облучается параллельными пучка- ми, образующими неизменный угол рс общей оптической осью объективов 8 и 14.

Приемные объективы 8 и 14 расположены на одной оптической оси, вдоль которой измеряется пространственное распределение физического параметра, например концентрации молекул, объекта 7.

Фотоприемники 11 и 13 и селективные элементы 10 и 12 оптически связаны с расщепителем 9 пучка излучения, прошедшего

объектив 8. Фотоприемник 16 и селективный элемент 15 расположены на оптической оси объектива 14. Блок 1 управления соединен с входами излучателя 2с источником накачки, шагового двигателя 5, фотоприемникое 11, 13 и 16 и вычислителя 17. Выходы фотоприемников 11, 13 и 16 связаны с другими входами вычислителя 17.

Способ осуществляют с помощью устройства следующим образом.

Блок 1 управления запускает лазер 2 с

источником накачки, импульс излучения с длиной волны AI которого, пройдя сканирующую систему 3, направляется на подлежащую исследованию область 7 пламени. При

этом вращающееся зеркало 4, предварительно установленное шаговым двигателем

5по сигналу с блока 1 управления в необходимое угловое положение, направляет луч с помощью линзы 6 в заданную точку Mi пламени. При взаимодействии излучения с плазмой могут иметь место явления лазер- но-индуцированной флуоресценции, комбинационного рассеяния и другие. Результат взаимодействия несет в себе информацию

отаких параметрах пламени, как концентрация частиц, и их скорость, давление и т.д., также является излучением. Часть этого излучения собирается объективом 8 и, пройдя расщепитель 9 пучка (например, полупрозрачную пластину), выделяется селективным элементом 10 (интерференционным фильтром или монохроматором) на длине волны А2 и регистрируется фотоприемным устройством 11 с блоками предварительной обработки.

Одновременно с этим на фотоприемное устройство 13 через расщепитель 9 пучка и селективный элемент 12, а также на фотоприемное устройство 16 через объектив 14

и селективный элемент 15 поступают сигналы взаимодействия излучения со средой на длине волны Аз . Сигналы с выходов фотоприемных устройств 11, 13 и 16, включающих в себя блоки предварительной (кроме

Использование: измерительная техника для диагностики пламени. Сущность изобретения: направляют электромагнитное излучение и выбранные области пламени на длине волны AI, принимают из этих областей сигнал взаимодействия излучения со средой на длине волны Лг и по интенсивности принятых сигналов определяют пространственное распределение физических параметров. При этом направления зондирования выбирают коллинеарными, направление приема сигналов взаимодействия излучения со средой сохраняют неизменным при зондировании всех выбранных областей, принимают из этих областей сигналы взаимодействия излучения со средой на длине волны Аз в выбранном направлении приема, а также в противоположном ему направлении и определяют пространственное распределение физических параметров по алгоритму Д, LPnCfe) , -физический параметр в л-й точке сечения; L - коэффициент пропорциональности; РП(А2)- интенсивность принятого сигнала из п- и точки на длине волны (Аа) i Р(Аз), Рп (Аз) - интенсивности принятых сигналов из п-й точки на длине волны Аз б прямом и противоположном направлениях. 1 ил. КЛ