[发明专利]一种火焰温度和黑度的检测方法

说明书

技术领域

本发明属于火焰光谱分析方法，具体涉及一种火焰温度和黑度的检测方法。 

背景技术

在热辐射分析中，灰体是指光谱吸收率与波长无关的物体。在对火焰辐射进行分析时，很多学者为了方便将火焰看作为灰体，但这样的灰体假设是没有依据的，而且物体的灰体假设一般也是在一定的波长范围内成立，在其他的波长范围内不一定成立。如果不能确定物体符合灰体假设的波长范围而盲目作为灰体进行分析的话，可能会产生较大的误差，所以对火焰符合灰体假设的波长范围进行判定是很有必要的。 

以CCD阵列作为光谱测量元件的光纤光谱仪，能够获取较大范围内燃烧火焰的光谱辐射信息，通过对光谱的分析来实现对火焰的检测和诊断，为实现对火焰灰体假设的波长范围的判定提供了条件。 

与摄像型火焰检测系统相比，光纤光谱仪结构简单、成本低，数据处理量也小得多；而与普通光学式火焰检测系统相比，它所获得的火焰辐射信息要多得多，目前越来越受到国内外学者的重视。在国外，Romero C，Li X等学者开展了基于光纤光谱仪的光谱法测量电炉、玻璃窖炉的温度的研究，见Spectrometer-based combustion monitoring for flame stoichiometryand temperature control[J].Appl Them Eng 2005，25(5-6)：659-676，该文中同样在光谱辐射为灰性的前提下采用了双色法计算得到温度，但没有计算黑度的分布，也没有分析采用灰性假设的依据。 

国内学者蔡小舒开展了光谱法测量煤粉火焰温度和黑度的方法研 究，见蔡小舒，罗武德，“光谱法测量煤粉火焰温度和黑度的研究”，工程热物理学报，2000，21(6)：779-782；该方法对近似灰体辐射的煤粉火焰光谱采用最小二乘曲线拟合的方法来获得火焰的平均温度和黑度。国内学者周洁开展了光谱法测量碳氢气体火焰的温度和黑度的方法研究，见周洁，“采用优化算法分析燃烧火焰辐射光谱求取火焰温度”，2000，15(3)：223-225，该方法同样假设火焰为灰体辐射，采用Levenberg-Marquardt最优化算法对光谱曲线进行分析获得火焰的温度。上述方法不但要求光谱辐射必须为灰性的，而且没有给出黑度随波长的分布，对于在一定波长范围内光谱辐射是否为灰性没有提供理论支持。 

发明内容

本发明提出一种火焰温度和黑度的检测方法，解决现有检测方法在未判定被测对象光谱辐射是否符合灰性的情况下采用了基于灰性假设的简化计算模型，无法预料计算结果准确性的问题。 

本发明的一种火焰温度和黑度的检测方法，步骤为： 

(1)测量步骤：利用光纤光谱仪获得火焰的光谱曲线，并输出光纤光谱仪测量范围内火焰不同波长的光谱输出强度I(λ)； 

(2)修正步骤：根据不同波长下光纤光谱仪修正关系式f(λ)，对得到的火焰光谱输出强度I(λ)进行修正，修正后光谱辐射强度I_d(λ)为： 

I_d(λ)＝I(λ)/f(λ)； 

(3)计算步骤：对光谱辐射强度I_d(λ)，选取间隔为Δλ的任意两波长λ、λ+Δλ，计算得到火焰温度T_λ随波长λ的分布曲线：