激光能量密度对激光诱导炽光技术测试碳烟粒径的影响

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激光能量密度对激光诱导炽光技术测试碳烟粒径的影响

高永利, 何旭, 李红梅, 刘凤山, 李向荣, 刘福水

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高永利, 何旭, 李红梅, 刘凤山, 李向荣, 刘福水. 激光能量密度对激光诱导炽光技术测试碳烟粒径的影响[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2425-2430.

引用本文:

高永利, 何旭, 李红梅, 刘凤山, 李向荣, 刘福水. 激光能量密度对激光诱导炽光技术测试碳烟粒径的影响[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2425-2430.

Gao Yongli, He Xu, Li Hongmei, Liu Fengshan, Li Xiangrong, Liu Fushui. Impact of laser fluence on test of soot particle size by laser induced incandescence[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(8): 2425-2430.

Citation:

Gao Yongli, He Xu, Li Hongmei, Liu Fengshan, Li Xiangrong, Liu Fushui. Impact of laser fluence on test of soot particle size by laser induced incandescence[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(8): 2425-2430.

激光能量密度对激光诱导炽光技术测试碳烟粒径的影响

1.
北京理工大学机械与车辆学院,北京 100081;
2.
加拿大国立研究院测量科学与标准,渥太华 K1A0R6

基金项目:

北京理工大学优秀青年教师资助计划（2011YR0306）;高等学校学科创新引智计划（B12022）

作者简介:
高永利（1990- ），男，博士生，主要从事激光诱导炽光研究碳烟特性方面的研究。Email：gaoyl1324@126.com

中图分类号: TK39

Impact of laser fluence on test of soot particle size by laser induced incandescence

1.
School of Mechanical Engineering,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China;
2.
Measurement Science and Standards,National Research Council,Ottawa K1A0R6,Canada

摘要: 激光诱导炽光（Laser Induced Incandescence，LII）技术，由于其具有高的时间和空间分辨率，被认为是一种适合于测试碳烟浓度的技术，也可以用来测试碳烟主小球粒径。在LII 测试过程中，不同激光能量密度对测试精度影响很大，高激光能量密度具有较高的信噪比，但是对于碳烟粒径测试，为了避免升华，应尽量使用低的激光能量密度。具体在利用激光诱导炽光技术推断碳烟粒径的实验中所用的低能量密度为何值，需要结合理论模型分析和实验进行确定。首先基于LII测试过程的数学模型进行了理论分析，然后在乙烯层流扩散火焰的相同位置上，测试得到了不同激光能量密度下的碳烟主小球粒径，分析确定了测试所需的最佳激光能量密度。为进一步测试碳烟的主小球粒径奠定了基础。
- 激光诱导炽光 /
- 激光能量密度 /
- 碳烟 /
- 主小球粒径
Abstract: Laser Induced Incandescence (LII) is considered a very effective method for soot volume fraction measurement and can also be used to measure primary soot particle diameter with high spatial and temporal resolution. The laser fluence can potentially have a significant influence on the measured results. A high laser fluence in general results in a higher signal-to-noise ratio. But for soot particle size measurement, lower laser fluences should be used in order to avoid soot sublimation. To determine the optimal values of laser energy during the experiment, a combined approach of theoretical analysis and experiment was required. A mathematical model was established and analyzed firstly, then the primary particle size was measured using different laser fluences in the same position of a coflow ethylene/air laminar diffusion flame. Lastly, the optimal laser fluence was determined in the flame conditions investigated. This article laid the foundation for further investigations of the primary soot particle size measurement using low-fluence LII.
- laser induced incandescence /
- laser fluence /
- soot /
- primary particle size

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激光能量密度对激光诱导炽光技术测试碳烟粒径的影响

1. 北京理工大学机械与车辆学院,北京 100081;

2. 加拿大国立研究院测量科学与标准,渥太华 K1A0R6

作者简介:
高永利（1990- ），男，博士生，主要从事激光诱导炽光研究碳烟特性方面的研究。Email：gaoyl1324@126.com

收稿日期: 2013-12-10
修回日期: 2014-01-15
刊出日期: 2014-08-25

基金项目:

北京理工大学优秀青年教师资助计划（2011YR0306）;高等学校学科创新引智计划（B12022）

中图分类号: TK39

关键词:

摘要: 激光诱导炽光（Laser Induced Incandescence，LII）技术，由于其具有高的时间和空间分辨率，被认为是一种适合于测试碳烟浓度的技术，也可以用来测试碳烟主小球粒径。在LII 测试过程中，不同激光能量密度对测试精度影响很大，高激光能量密度具有较高的信噪比，但是对于碳烟粒径测试，为了避免升华，应尽量使用低的激光能量密度。具体在利用激光诱导炽光技术推断碳烟粒径的实验中所用的低能量密度为何值，需要结合理论模型分析和实验进行确定。首先基于LII测试过程的数学模型进行了理论分析，然后在乙烯层流扩散火焰的相同位置上，测试得到了不同激光能量密度下的碳烟主小球粒径，分析确定了测试所需的最佳激光能量密度。为进一步测试碳烟的主小球粒径奠定了基础。

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