LIF&PLIF診斷系統(tǒng)
LIF&PLIF診斷系統(tǒng)
LIF(Laser Induced Fluorescence) 與PLIF(Planar Laser Induced Fluorescence) 是一種廣泛用于液態(tài)、氣態(tài)等物質(zhì)燃燒場(chǎng)中各種組分濃度與溫度場(chǎng)分析的重要分析方法，由于它是采用光學(xué)非接觸式測(cè)量，同時(shí)又具有很高的靈敏度以及時(shí)間與空間分辨率，因此很受廣大科研人員的歡迎。
目前，LIF以及PLIF的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：
過程工程學(xué)：例如攪拌器的混合，加熱以及冷卻系統(tǒng)
生物醫(yī)藥工程學(xué)
流體力學(xué)：擾動(dòng)混合，熱傳遞模型，燃燒，噴射，激波管等
LIF與PLIF目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于上述實(shí)驗(yàn)過程中的原子與分子相關(guān)參數(shù)例如溫度與濃度測(cè)量中。原子類粒子的檢測(cè)被稱為L(zhǎng)EAF（Laser Excited Atomic Fluorescence），這部分粒子可以直接測(cè)量，例如燃燒過程中的很多自由基以及粒子都可以通過LIF與PLIF的方法進(jìn)行直接測(cè)量。但是若實(shí)驗(yàn)過程本身并不包含有可以通過LIF與PLIF直接激發(fā)的粒子，則必須通過加入示蹤粒子的辦法進(jìn)行成像測(cè)量。
LIF與PLIF系統(tǒng)主要具有如下的應(yīng)用特點(diǎn)：
非接觸式測(cè)量
可以精確且定量的對(duì)溫度場(chǎng)以及濃度場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量
可以與速度測(cè)量結(jié)合在一起，待測(cè)系統(tǒng)的傳輸特性（例如紊流擴(kuò)散系統(tǒng)）可以同時(shí)得到
圖1. PLIF/LIF實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖
對(duì)于經(jīng)典的PLIF與LIF系統(tǒng)來說，整套系統(tǒng)的基本配置如下：
1.激光源系統(tǒng)：可以根據(jù)測(cè)試對(duì)象的不同，選擇不同的輸出波長(zhǎng)與能量；
2.柱面晶體：用于把激光變成可以用于PLIF系統(tǒng)的片狀光；
3.示蹤粒子：一般常用的示蹤粒子包括若丹明6G(濃度測(cè)量)，若丹明B（用于溫度測(cè)量）以及磷酸二氫鈉熒光粉（用于溫度或者濃度測(cè)量）；
4.測(cè)系統(tǒng)：根據(jù)要求可以采用合適的ICCD，進(jìn)行適當(dāng)?shù)难舆t后得到特定時(shí)刻的熒光信息；同時(shí)還可以加上光譜儀等設(shè)備，進(jìn)行光譜分析，以便得到更豐富的信息；
5.時(shí)序控制裝置：對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)序進(jìn)行控制；
6.附屬設(shè)備：附屬設(shè)備主要包括用于搭建光路所必須采用的光學(xué)平臺(tái)，光具座，調(diào)整架以及反射鏡等光學(xué)配件；
7.數(shù)據(jù)采集與分析軟件：可以對(duì)溫度以及濃度場(chǎng)進(jìn)行分析研究。
由先鋒科技貿(mào)易有限公司、北京卓立漢光儀器有限公司與中國(guó)科技大學(xué)科研人員歷經(jīng)多年共同研制開發(fā)的LIF與PLIF診斷系統(tǒng)，致力于為國(guó)內(nèi)廣大的LIF與PLIF相關(guān)研究人員提供一套完善的LIF與PLIF系統(tǒng)分析工具。
為了達(dá)到*好的分析效果，此系統(tǒng)內(nèi)的硬件配置，全部采用全世界*頂尖的相關(guān)產(chǎn)品，同時(shí)又集成了中國(guó)科技大學(xué)科研人員十幾年的研究經(jīng)驗(yàn)以及其根據(jù)實(shí)際使用體會(huì)編制的數(shù)據(jù)采集與分析軟件，可以針對(duì)用戶所提出的要求提出*佳的解決方案。
本套系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)如下：
*激發(fā)波長(zhǎng)：220-780nm連續(xù)可調(diào)，可以根據(jù)要求延展到200-4500nm
*線寬：0.8cm-1，可以根據(jù)要求*窄可以達(dá)到0.05cm-1
*柱面鏡：50mm
*球形聚焦透鏡：焦距500mm
*片光厚度：0.1-0.3mm
*光斑直徑：3-6mm
*重復(fù)頻率：10Hz
*影像*短采集時(shí)間：2ns
*延時(shí)范圍：0-2000s
*延遲通道：4通道，可根據(jù)要求延展到8通道
*ICCD芯片結(jié)構(gòu)：1024*1024
*ICCD像素大小：13um*13um
*像增強(qiáng)器直徑尺寸：18mm，可根據(jù)要求更換為25mm
*動(dòng)態(tài)范圍：16bit
*光譜采集范圍：200-875nm，可根據(jù)要求擴(kuò)展到920nm
*讀出速度：1MHz
*軟件自動(dòng)對(duì)溫度以及濃度場(chǎng)進(jìn)行分析
此套系統(tǒng)可以提供如下您需要的信息：
*OH、CH等眾多基團(tuán)的濃度分布測(cè)試
*燃燒場(chǎng)的溫度場(chǎng)測(cè)試
圖2 正激波溫度測(cè)量結(jié)果（激波自左至右，2% NO示蹤劑，馬赫數(shù)2.6）
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激波在75度的斜劈上的規(guī)則反射：
實(shí)驗(yàn)條件：P4=103 kPa，P1=4.0 kPa
馬赫數(shù)：2.6
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圖3激波在斜劈規(guī)則反射溫度測(cè)量結(jié)果（75°，激波自左至右）
下表為不同基團(tuán)的吸收波長(zhǎng)，用戶可根據(jù)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)情況選擇具體的自由基作為示蹤粒子。
基團(tuán) 吸收波長(zhǎng)/nm
OH 308 / 285
CH 431
CO 230
NO 226
SO 267
O2 217
SO2 320
NO2 590
NH 336
C2 516
法國(guó)Quantel公司TDL90染料激光器
TDL90染料激光器輸出波長(zhǎng)一覽表
英國(guó)Andor公司產(chǎn)ICCD
美國(guó)斯坦福公司DG645時(shí)序發(fā)生器
搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所需要的光學(xué)元件與光學(xué)配件
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