本发明专利技术公开了一种基于紫外宽带吸收光谱的火焰温度和OH自由基浓度测量方法，包括：利用光谱仪得到实验吸光度光谱；建立多项式形式的波长标定函数和三次样条形式的基线修正函数；根据理论吸光度模型确定标定函数参数初值和修正函数参数初值；将温度、浓度、光谱仪仪器函数展宽以及标定函数参数和修正函数参数作为待拟合变量，利用标定函数参数初值和修正函数参数初值，对实验吸光度和理论吸光度进行整体的最小二乘拟合，从而同时实现温度和浓度的测量、光谱仪仪器函数展宽的确定、基线自修正和波长自标定。本发明专利技术能够利用小型化的测量系统实现火焰温度和OH自由基浓度的测量，并且能够实现波长标定和基线修正，提高测量结果的准确度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃烧诊断和光谱测量，尤其涉及一种基于紫外宽带吸收光谱的火焰温度和oh自由基浓度测量方法。
技术介绍
1、随着能源动力行业的发展，燃烧环境的热工参数精确测量在科学研究和工业应用中，如工业锅炉炉膛、车辆轮船发动机、燃气轮机、航空航天动力装备等诸多领域的研究或应用中，均发挥重要作用。其中，温度是最重要的热工测量参数之一，其影响着燃烧反应的方向，表征了反应速度和剧烈程度，决定了产物的组成和污染物的生成，更制约着相关部件的材料选择和加工工艺等。而oh自由基，燃烧反应机理中最关键的活性自由基团之一，是燃烧中最重要的链分支反应的载体，同时也影响着nox等重要污染物的生成。因此，火焰温度和oh自由基浓度的精确定量测量，对于研究反应机理、监测燃烧效率和燃烧均匀程度，乃至于优化炉膛或动力装备性能、降低热点温度、提高安全性和稳定性等均具有重要意义，是燃烧诊断
的重要发展方向。
2、现有的测量技术在火焰温度和oh自由基浓度测量方面存在诸多问题。常用的接触式测量技术存在干扰流场、响应速度慢、温度测量上限低、无法测量自由基浓度等问题，在燃烧诊断中存在较大局限。目前已有的非接触式温度和oh自由基测量技术使用紫外宽带吸收光谱技术可以实现火焰温度和oh自由基浓度的高灵敏度测量，但体积庞大、光学系统复杂精密、环境适应性差，局限于实验室应用中，且价格昂贵、实验难度高、难以推广应用，并且在测量中存在光谱仪波长坐标不够准确，以及易受到连续光谱、散射、折射率等因素干扰使得基线产生较大偏移的问题，严重影响测量的正常进行。
>技术实现思路1、本专利技术的目的是提供一种基于紫外宽带吸收光谱的火焰温度和oh自由基浓度测量方法，能够利用小型化的测量系统实现火焰温度和oh自由基浓度的测量，并且能够实现波长标定和基线修正，提高测量结果的准确度。
2、为了实现上述目的，本专利技术的一个方面提供一种基于紫外宽带吸收光谱的火焰温度和oh自由基浓度测量方法，利用火焰温度和oh自由基浓度测量系统进行火焰温度和oh自由基浓度测量，所述火焰温度和oh自由基浓度测量系统包括：
3、紫外led光源，用于产生宽带光谱输出；
4、第一光束准直器，与所述紫外led光源连接，用于准直光束并控制光束直径；
5、第二光束准直器，接收并汇聚穿过待测火焰的透射光；
6、光谱仪，用于对输入的透射光进行吸收光谱测量，得到实验吸光度光谱；
7、所述方法包括：
8、步骤s1：利用光谱仪得到实验吸光度光谱，其中
x是数据点位置，并且建立理论吸光度光谱模型，其中
λ是波长；
9、步骤s2：建立
m阶多项式形式的波长标定函数和
n个样条点的三次样条形式的基线修正函数，其中，是标定函数参数，是修正函数参数；
10、步骤s3：根据理论吸光度模型确定标定函数参数初值和修正函数参数初值；
11、步骤s4：将温度
t、浓度
x、光谱仪仪器函数展宽以及标定函数参数和修正函数参数作为待拟合变量，利用步骤s3中确定的标定函数参数初值和修正函数参数初值，如下对实验吸光度和理论吸光度进行整体的最小二乘拟合：
12、，
13、从而同时实现温度
t和浓度
x的测量、光谱仪仪器函数展宽的确定、基线自修正和波长自标定。
14、优选地，在步骤s2中，如下建立基线修正函数：
15、选取
n个样条点，建立三次样条函数，各样条点位置的实验吸光度光谱和理论吸光度光谱取值分别为和，如下计算得到修正函数参数：。
16、优选地，在步骤s3中，如下确定修正函数参数初值：
17、利用标定函数参数初值，得到初步的波长标定函数，代入理论吸光度中得到以数据点为横坐标的理论吸光度，将实验吸光度和理论吸光度的横坐标统一，对实验吸光度反向寻峰得到一系列的吸收谷值，其数据点位置为，对应位置的实验吸光度和理论吸光度分别为和，由对应位置的实验吸光度和理论吸光度计算得到修正函数参数初值。
18、优选地，在步骤s2中，如下建立波长标定函数：根据数据点个数确定m+1个切比雪夫节点，利用这m+1个切比雪夫节点进行牛顿均差法插值，得到切比雪夫节点对应的波长作为标定函数参数。
19、优选地，在步骤s3中，如下确定标定函数参数初值：
20、对实验吸光度和理论吸光度寻峰得到一系列数量为
b的吸收峰值，对应的实验数据点位置为，理论波长位置为，对波长标定函数进行最小二乘拟合，得到标定函数参数初值。
21、优选地，所述第一光束准直器由小孔光阑和平凸透镜组成，能够将光束直径准直控制在光阑孔径和透镜成像光斑直径以内。
22、优选地，所述光谱仪为小型化高分辨率光谱仪，采用高刻线光栅和低狭缝宽度。
23、根据本专利技术上述方面的基于紫外宽带吸收光谱的火焰温度和oh自由基浓度测量方法，能够利用小型化的测量系统实现火焰温度和oh自由基浓度的测量，并且能够实现波长标定和基线修正，提高测量结果的准确度。
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【技术保护点】
1.一种基于紫外宽带吸收光谱的火焰温度和OH自由基浓度测量方法，其特征在于，利用火焰温度和OH自由基浓度测量系统进行火焰温度和OH自由基浓度测量，所述火焰温度和OH自由基浓度测量系统包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤S2中，如下建立基线修正函数：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在步骤S3中，如下确定修正函数参数初值：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：在步骤S2中，如下建立波长标定函数：根据数据点个数确定m+1个切比雪夫节点，利用这m+1个切比雪夫节点进行牛顿均差法插值，得到切比雪夫节点对应的波长作为标定函数参数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：在步骤S3中，如下确定标定函数参数初值：
6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一光束准直器由小孔光阑和平凸透镜组成，能够将光束直径准直控制在光阑孔径和透镜成像光斑直径以内。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述光谱仪为小型化高分辨率光谱仪，采用高刻线光栅和低狭缝宽度。
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【技术特征摘要】
1.一种基于紫外宽带吸收光谱的火焰温度和oh自由基浓度测量方法，其特征在于，利用火焰温度和oh自由基浓度测量系统进行火焰温度和oh自由基浓度测量，所述火焰温度和oh自由基浓度测量系统包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤s2中，如下建立基线修正函数：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在步骤s3中，如下确定修正函数参数初值：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：在步骤s2中，如下建立波长标定函数：根据数据点个数确定m+...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨鑫宇，蔡静，常海涛，钱宝健，杨永军，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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