[发明专利]燃料射流浓度场分布测试装置及其实施方法

摘要

一种属于浓度场测试技术领域的燃料射流浓度场分布测试装置及其实施方法，包括激光器、倍频器、全反棱镜、片光生成镜组、定容弹系统、平面反光镜、滤镜、荧光信号探测器。本发明采用激光器产生准直的激光信号，经倍频器得到相应波长的准直激光信号，由一号全反棱镜和二号全反棱镜改变光路进入片光生成镜组，再经过片光生成镜组由准直光变成了片光，片光射入容弹内诱导示踪粒子产生荧光，荧光经过平面反光镜改变光路并经滤镜滤光后，被荧光信号探测器捕捉生成二维荧光图像，将生成的图像划分n个网格，并通过标定得到的浓度与光强的关系进行数值计算，从而得到定量的燃料喷雾浓度分布。本发明实验工况接近实际内燃机，对未来内燃机的开发有指导意义。

主权项

1.一种实施燃料射流浓度场分布测试装置的方法，其中：燃料射流浓度场分布测试装置，包括激光器(1)和倍频器(2)，还包括一号全反棱镜(3)、二号全反棱镜(4)、片光生成镜组(5)、定容弹系统(6)、平面反光镜(7)、滤镜(8)、荧光信号探测器(9)，激光器(1)和倍频器(2)布置在一起，激光器(1)产生的光源依次按照倍频器(2)、一号全反棱镜(3)、二号全反棱镜(4)、片光生成镜组(5)、定容弹系统(6)、平面反光镜(7)、滤镜(8)的路径传播，最后被荧光信号探测器(9)捕捉；其特征在于包括以下步骤：第一，先进行标定实验，激光器(1)产生准直的激光信号，经过倍频器(2)得到相应波长的准直的激光信号；第二，经倍频的准直激光信号经一号全反棱镜(3)和二号全反棱镜(4)改变光路进入片光生成镜组(5)，并被片光生成镜组(5)转化为片光(片状激光信号)；第三，片光经过定容弹内的定温(T)定压(p)的氛围气，激发氛围气中已知浓度并均匀分布的示踪粒子，产生荧光信号；第四，采用荧光信号探测器(9)对示踪粒子发出的荧光进行探测，获得二维荧光图像，作为标定图像；第五，将标定图像划分为n个网格，提取每个网格中的平均灰度值F，其中n为整数；第六，对于第i个网格，灰度值Fi和当地示踪粒子浓度Cl(x)的关系由公式Fl＝K·Cl(x)得到，由此关系计算出标定系数K；第七，喷射器喷射燃料，激光器同步再次发出激光，经倍频器、一号全反棱镜、二号全反棱镜、片光生成镜组进入已喷入燃料的温度为T，喷射背压为p的定容弹内，激发氛围气中的示踪粒子发出荧光，由荧光信号探测器获得二维荧光图像，作为计算图像；第八，将计算图像划分为n个网格，提取每个网格中的平均灰度值F，其中n为整数；第九，由得到的K值和荧光信号探测器得到的灰度值F，通过数值计算，可以定量地得到第i个网格的示踪粒子浓度分布Cl(x)＝Fl/K，燃料喷雾浓度Cj(x)则由公式Cj(x)＝1‑Ci(x)/C0计算得到，燃料喷雾中的氛围气浓度Ca(x)则由公式Ca(x)＝Ct(x)/Cc，其中C0为初始时刻混合均匀的氛围气中的示踪粒子浓度；标定图像和计算图像是在同一次实验过程中的两次间隔拍摄得到。