[发明专利]单色激光诱导白炽光纳米级碳烟粒径测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种单色激光诱导白炽光纳米级碳烟粒径测量装置及方法，属于碳烟颗粒的粒径测量技术，测量装置包括火焰发生单元、对火焰的碳烟颗粒进行加热的激光器、用于捕获火焰中白炽光信号的捕获单元、显示并记录所捕获的白炽光信号与时间的关系的示波器以及与示波器通信连接的处理单元；处理单元包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时能实现以下步骤：定义碳烟颗粒的激光诱导炽光信号强度降低到其峰值的1/e所需时间为信号特征时间，基于包含碳烟粒径与信号特征时间关系的粒径计算模型得出火焰中碳烟颗粒的粒径，并用标定物性参数的方法获得更加准确的粒径值，从而方便快捷地获得碳烟的二维粒径分布。

主权项

1.一种单色激光诱导白炽光纳米级碳烟粒径测量装置，其特征在于：包括火焰发生单元、对火焰的碳烟颗粒进行加热的激光器、用于捕获火焰中白炽光信号的捕获单元、显示并记录所捕获的白炽光信号与时间关系的示波器以及与所述示波器通信连接的处理单元；所述的捕获单元包括放置在火焰一侧的光电倍增管以及放置在所述光电倍增管前用于阻止火焰中除白炽光信号之外的光信号通过的窄带通滤光片；所述处理单元包括存储器和处理器，存储器存储计算机程序，该计算机程序被所述处理器执行时能实现以下步骤：建立火焰中碳烟颗粒的白炽光信号强度与时间的关系，定义碳烟颗粒的白炽光信号强度降低到其峰值的1/e时所需时间为信号特征时间τ_λ，基于包含碳烟粒径与信号特征时间τ_λ关系的粒径计算模型得出火焰中碳烟颗粒的粒径；所述的纳米级碳烟颗粒粒径计算模型为其中，C是由聚集体的屏蔽效应参数以及碳烟颗粒与周围气体的热力学参数组成的系数，T_g碳烟颗粒周围气体的温度，T_h‑max表示碳烟颗粒冷却过程中的最高温度，λ是光电倍增管的设定探测波长，h表示普朗克常数，c表示光速，k表示玻尔兹曼常数。