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实验室全貌
仪器设备
激光诱导炽光法碳烟测量系统
系统简介：
激光诱导白炽光(Laser-induced incandescence，LII)法通过高能激光束将火焰中的碳烟粒子加热近4000K进而产生高温准黑体辐射。通过分析高速相机捕捉到的高温碳烟辐射信号并进行数据分析后可以获得碳烟浓度及碳烟的初级粒径等信息。
系统组成：
高能脉冲激光器 (Nd-YAG Laser, Qantel QSmart-850), ICCD相机 (Princeton instruments PIMAX 4 emICCD), 延迟发生器（SRS DG535），光学元件(半波片，偏振片，透镜、光阑、紫外镜头等), 精密三轴移动平台，对冲扩散火焰燃烧器 (测量对象)。
系统特点：
LII测量系统基于光学原理，对火焰无侵入式干扰，信噪比高，能够获取火焰流场碳烟浓度的二维空间分布。
基于红外跨谱带吸收光谱技术的高温燃烧场测量系统
系统简介：
吸收光谱高温燃烧场测量系统主要是利用可调谐半导体激光器的窄线宽和波长随注入电流改变的特性，通过调制激光器的波长，使激光器的波长扫描过被测气体分子的吸收峰。基于比尔朗伯（Beer-Lambert）定律，结合层析成像算法从吸光度重建出火焰温度、组分浓度等火焰流场参数的空间分布。
系统组成：
光电探测器(Thorlabs, PDA 10PT-EC1.0-5.8 µm , PDA20CS2 800-1700nm),自由空间偏压探测器(DET100A2 )，光学成像元件 (透镜、反射镜、光阑等)，高精密三轴移动平台，层流预混McKenna燃烧器。
系统特点：
该系统具有高灵敏度、高稳定性、高响应速度、原位测量无干扰等优点，可实现各种复杂恶劣环境下温度和气体浓度的定量，免标定测量。
平面光消光法碳烟测量系统
系统简介：
平面消光法是一种路径积分技术。对于碳烟浓度分布均匀的火焰对象，通过测量扩散光源穿过火焰前后视线方向上的累积信号强度的变化，结合层析反演算法，可以直接得到碳烟浓度二维场区的真实分布。
系统组成：
石英卤素光源 (Newport, QTH6333)，科研相机 (Andor Zyla 4.2 Plus)，光学成像元件 (透镜、积分球、光阑等)，高精密三轴移动平台，对冲扩散火焰燃烧器 (测量对象)。
系统特点：
平面消光法与传统单点扫描消光法相比具有更高的时间、空间分辨率，系统便于搭建，实验操作简单，可用于非稳态火焰碳烟浓度测量。
傅里叶变换红外光谱仪-热重联用系统
系统简介：
利用迈克尔逊干涉仪获得吸收光谱信息，通过傅里叶数学变换，把时间域函数干涉图变换为频率域函数图。通过微探针火焰取样，结合长光程气体池，可测量燃烧过程中间气体产物组分及浓度。通过与热重分析仪联用，可测量生物质、碳烟等固体反应物分解生成产物成分及浓度。
系统组成：
傅里叶红外光谱仪(FTIR-BRUKER INVENIOR )，热重分析仪(TGA-IR)，同步热分析仪(STA 2500 Regulus)
系统特点：
FTIR-TGA联用系统可以实现快速测量,化学特异性高，通过官能团表征物质，适合在线分析呈现中等至强红外吸收的物质。
气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)
系统简介：
气相色谱 (GC, Gas Chromatography) 是一种把混合物分离成单个组分的实验技术。它被用来对样品组分进行鉴定和定量测定。待测气体进入色谱柱后，根据吸附剂对每个组分的吸附力不同可实现混合物组分分离，结合质谱(MS, Mass Spectrometry)、FID、TCD等检测器可实现燃烧中间产物定性及定量分析。
系统组成：
气象色谱仪(7890B), 质谱仪(5977), 熔融石英微探针(Agilent PN:160-2625-5), 颗粒物过滤(Valco PN:SS-4TF-2), 加热带(Omega PN FGR-060/240V), 对冲扩散火焰燃烧器(测量对象)。
系统特点：
GC-MS联用系统具有更好的MS分辨率和更低的质量偏差，以及超强的灵敏度和图谱完整性。自动化的图谱解卷积、鉴别和定量软件简化了运行后的分析。
高频粒子示踪测速仪 (PIV)
系统简介：
高频粒子示踪测速系统，通过在流场中布撒示踪粒子，并用脉冲激光片光源入射到所测流场区域中，通过连续两次或多次曝光，粒子的图像被CCD相机记录。
系统组成：
固体脉冲激光器(Nd-YLF double pulse laser), 高速相机(Phantom Miro LAB 320)，光学元件(反射镜、柱面镜等)，高精密三轴移动平台，对冲扩散火焰燃烧器 (测量对象)。
系统特点：
高频粒子示踪测速系统 (PIV) 是一种非接触式的测量方法。平面流场显示的整体结构和瞬态图像，可在同一时刻记录下整个流场的有关信息，并且可分别给出平均速度、脉动速度及应变率等。
系统简介：
SMPS 系统包括静电分级器(Electrostatic Classifier, EC)和粒子计数器(Condensation Particle Counter, CPC)，差分电迁移率分析仪(DMA Differential Mobility Analyzer)三部分。被吸入的碳烟颗粒先经过静电分级器 EC，由 EC 对碳烟颗粒的尺寸进行分级，接着碳烟颗粒进入粒子计数器 CPC，由 CPC对分好级的颗粒进行计数，这样就获得了碳烟粒径分布、数密度等数据。
系统组成：
静电分级器EC (TSI 3082)，凝聚核粒子计数器CPC (TSI 3750)，纳米增强仪（TSI 3757）差分电迁移率分析仪DMA(TSI 3086)。
系统特点：
SMPS系统结合了TSI在粒子分级和计数方面的传统优势，并采用了能够测量小于1纳米粒子的新技术，可以以高分辨率和高速度测量粒径和数量浓度，并监测小于1nm的工程和天然气溶胶粒子的反应动力学和新粒子生成。可用于纳米技术研究和材料合成，大气研究和环境检测，燃烧和发动机排放研究，室内空气质量测量等多个领域。
燃烧组分及污染物定量染料激光诊断系统
系统简介：
火焰中的组分（自由基）在吸收染料激光提供的紫外线激发后会从电子基态跃迁到电子激发态，激发态的组分（自由基）回到基态时会发出荧光。荧光强度与组分（自由基）浓度正相关。
系统组成：
高分辨率纳秒染料激光器(Q-scan)，波长范围200nm-4.5µm
系统特点：
Q-Scan超乎寻常的线性度(<2pm) 确保其在扫描过程中可以保证相当高的波长精确性。系统能够快速改变和即插即用的染料盒以及集成的非线性晶体的查找表使得宽范围的波长扫描快速而便捷。
相位多普勒粒径分析仪(PDPA)
系统简介：
相位多普勒法基于光散射干涉原理，能够在较小的、无损的由两束激光束交叉区域定义的光学探头测量区域内完成示踪粒子流速及粒径尺寸分布测量。当粒子通过探头测量区域时，它将光束中的光散射到一个位于离轴采集角度处的多探测器接收探头中。来自不同探测器的多普勒脉冲信号之间的相移与球形粒子的粒径成正比。
系统组成：
PowerSight固态激光器（TSI），激光多普勒测速（LDV）系统。
系统特点：
相位多普勒粒子分析仪系统 (TSI) 能够提供从简单流体到高速低信噪比流体的各种测量情况下的准确可靠的流速和粒子粒径数据。系统具有高达800MHz采样率和光子计数水平灵敏度。
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