[发明专利]一种单液滴自燃检测装置和方法

说明书

本发明公开了一种单液滴自燃检测装置和方法，该装置包括单色仪、光电倍增管、高压电源、高速数据采集卡、准直透镜和光纤束；所述准直透镜将单液滴周围的光信号汇聚到光纤束的入口端，经过光纤束的传输进入到单色仪；单色仪对宽光谱的光信号进行过滤，只有特定波长的光信号能进入到光电倍增管；光电倍增管将特定波长的光信号转变为放大的电信号，并保存在高速数据采集卡中。本发明装置价格低廉、灵敏度较高，有利于研究低温环境下的单液滴自燃问题。

技术领域

本发明属于内燃机设备技术领域，具体涉及一种单液滴自燃检测装置和方法。

背景技术

低温燃烧技术可使内燃机同时实现高效率和低排放，它的关键环节是喷雾自燃过程。由于实际内燃机结构复杂，对喷雾自燃过程进行详细和深入地研究十分困难。

喷雾可看作是大量液滴的总和，且喷雾和单液滴自燃过程类似，因此深入了解单液滴自燃过程是研究喷雾自燃的必要前提。现有的单液滴自燃检测方法包括背光法、自由基观测法和干涉法。每种方法均存在不同的问题或缺陷：背光法利用高速摄像机进行观测，但是只能得到明亮火焰出现时刻。自由基观测法利用高功率增强器和高速摄像机，通过研究关键自由基(包括羟基和甲醛基等)的演变规律，得到滞燃期。干涉法利用氦氖激光器和一系列光学元件，通过观测干涉条纹的变化得到液滴周围温度的变化，进而得到滞燃期。后面两种方法所采用的自燃检测设备价格昂贵，并且灵敏度不高。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题和缺陷，本发明提供了一种单液滴自燃检测装置和方法，该装置价格低廉、灵敏度较高，有利于研究低温环境下的单液滴自燃问题。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种单液滴自燃检测装置，包括单色仪、光电倍增管、高压电源、高速数据采集卡、准直透镜和光纤束，用于对单液滴的自燃过程进行检测；所述准直透镜的入口端正对单液滴，用于收集单液滴周围区域的光信号；所述光纤束位于准直透镜的出口端，用于传递光信号；所述单色仪的入口端与光纤束连接，单色仪的出口端与光电倍增管连接，用于对光信号进行过滤；所述光电倍增管用于将过滤后的光信号转变为放大的电信号，所述高压电源和高速数据采集卡均与光电倍增管电性连接，高压电源用于给光电倍增管提供电能，高速数据采集卡用于保存光电倍增管电信号的数据。

优选地，所述准直透镜置于准直透镜镜架的一端，准直透镜镜架的另一端设有第一金属接头，第一金属接头的端面放置在准直透镜的焦点附近位置；所述光纤束的输入端连接于第一金属接头，光纤束的输出端连接第二金属接头。

优选地，所述光纤束包含四根光纤丝，在第一金属接头端面的中心区域内，四根光纤丝按照正方形布置；在第二金属接头端面上，四根光纤丝按照一字型布置。

优选地，每根光纤丝的直径为1mm，光纤束的表面包层材料为PVC；四根光纤丝的一字型布置与单色仪的入口端刀口平行。

优选地，所述准直透镜的直径远大于单液滴的直径。

优选地，所述光纤束与单色仪的入口端机械连接，所述光电倍增管与单色仪的出口端机械连接；所述单色仪的入口端刀口宽度可调；所述单色仪的出口端刀口宽度可调。

优选地，所述高压电源的电压可调。

优选地，所述单液滴置于加热腔中，加热腔的四个侧面安装有四块石英玻璃，单液滴在加热腔中反应所产生的光信号透过石英玻璃后到达准直透镜。

一种单液滴自燃检测方法，采用上述的单液滴自燃检测装置进行检测，检测过程如下：准直透镜将单液滴释放出的光信号汇聚到光纤束的入口端，通过光纤束的传递进入到单色仪的入口端；单色仪对宽光谱的光信号进行过滤，只有特定波长的光信号通过单色仪的出口端进入到光电倍增管；光电倍增管将特定波长的光信号转变为放大的电信号，最终保存在高速数据采集卡中。