(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210615044.X (22)申请日 2022.05.31 (71)申请人 上海交通大 学四川研究院 地址 610213 四川省成 都市成都科学城天 府菁蓉中心 A区10号楼二楼 (72)发明人 黄小彬　盛浩强　刘洪　 (74)专利代理 机构 成都瑞创华盛知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 51270 专利代理师 辜强 (51)Int.Cl. G01N 15/06(2006.01) G01N 21/53(2006.01) G01N 21/59(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 基于光谱仪的消光法碳烟产率测量系统及 测量方法 (57)摘要 本发明提供一种基于光谱仪的消光法碳烟 产率测量系统及测量方法， 该系统通过光谱仪接 收He‑Ne激光器发射的通过航空煤油燃烧火焰 前、 后的激光信号， 然后根据激光信号的变化实 时测量出航空煤油燃烧 过程中碳烟产率。 本发明 通过光谱仪接收通过火焰前后H e‑Ne激光器激光 信号的变化从而测量基于消光法的碳氢燃料燃 烧过程中碳烟产率， 具有结构简单， 安全、 实用性 强特点， 能够实时检测和测量碳氢燃料如Jet系 列、 JP系列、 RP系列JP7等不同航空煤油燃烧过程 中碳烟产率变化的功能。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 115015065 A 2022.09.06 CN 115015065 A 1.一种基于光谱仪的消光法碳烟产率测量系统， 其特征在于， 该系统通过光谱仪接收 He‑Ne激光器发射的通过航空煤油燃烧火焰前、 后的激光信号， 然后根据激光信号的变化 实 时测量出航空煤油燃烧过程中碳烟产率。 2.根据权利要求1所述的一种基于光谱仪的消光法碳烟产率测量系统， 其特征在于， 该 系统还包括光阑、 平面反射镜、 光纤固定器、 光纤、 光谱仪、 光电倍增管、 高压电源仪、 光子计 数器和控制模块， 所述He ‑Ne激光器发出的激光经过光阑调节 穿过火焰， 再经平 面反射镜改 变光路到达光纤固定器后， 通过光纤进入光谱仪， 所述光谱仪接 收的激光信号由光电倍增 管转换形成相应的电压信号， 该电压信号被传送到光子计数器， 光子计数器将获得 的数据 传输到控制模块， 高压电源仪给系统提供电源。 3.根据权利要求1所述的一种基于光谱仪的消光法碳烟产率测量系统， 其特征在于， 航 空煤油燃烧火焰由燃烧器产生。 4.一种基于 权利要求1所述测量系统的测量方法， 其特 征在于， 该 方法包括 步骤： (1)光阑调节及仪器启动； (2)通过控制模块设置接收波长为632.8nm， 然后测量无火焰 时He‑Ne激光器初始入射 光强I0； (3)测量透过燃料火焰的He ‑Ne激光器透射 光强I； (4)计算碳烟的产率SY， 其中， [c]为碳烟的摩尔浓度， [c0]为燃料中碳的摩尔浓度， ρ c为碳烟浓度， λ是激光波长， μc是碳 的摩尔质量， L 为光程， m为碳烟的复折 射率。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115015065 A 2基于光谱 仪的消光法碳烟产率测量系统及测量方 法 技术领域 [0001]本发明涉及 一种航空燃料领域的技术， 具体是一种基于光谱仪的消光法碳烟产率 测量系统及测 量方法， 用于碳氢燃料燃烧过程中碳烟产率测量， 基于光谱仪并利用消 光法 测量碳烟产率实验 装置研究碳氢燃料燃烧过程中碳烟产率的变化。 背景技术 [0002]碳氢燃料如Jet系列、 JP系列、 RP系列JP7等不同航空煤油在使用时常会出现排放 大量碳烟现象， 此现象归因于重油本身分子量较大， 导致在燃烧过程中很难实现完全燃烧。 尤其在发动机超负荷、 部分气缸燃油雾化较差或气缸空气供应不足等情况下， 产生大量黑 色碳烟的现象更为严重。 碳烟的产生不仅降低能源利用率， 还会形成积碳堵塞发动机以及 造成严重的空气 污染。 因此， 需要有效的测量手段检测燃烧过程中碳烟的变化， 从而能够服 务于寻找有效燃烧过程中抑制碳烟生成策略， 从而解决重油在燃烧过程中产生大量碳烟的 问题。 但现有消光法碳烟产率测量系统无法实时准确检测和测量燃烧过程中碳烟产率的变 化并且结构复杂。 发明内容 [0003]本发明的目的在 于： 针对碳氢燃料如Jet系列、 JP系列、 RP系列JP7等不同航 空煤油 燃烧过程中碳烟产率无法有效测量的问题， 提出一种基于光谱仪的消光法碳烟产率测量系 统及测量方法， 通过光谱仪接收通过火焰前后He ‑Ne激光器激光信号的变化从而测量基于 消光法的碳氢燃料燃烧过程中碳烟产率， 具有结构简单， 安全、 实用性强特点， 具有能够实 时检测和测量碳氢燃料燃烧过程中碳烟产率变化的功能。 [0004]本发明的发明目的通过以下技 术方案来实现： [0005]一种基于光谱仪的消光法碳烟产率测量系统， 该系统通过光谱仪接收He ‑Ne激光 器发射的通过航空煤油燃烧火焰前、 后的激光信号， 然后根据激光信号的变化实时测量出 航空煤油燃烧过程中碳烟产率。 [0006]作为进一步的技术方案， 该系统还包括光阑、 平面反射镜、 光纤固定器、 光纤、 光谱 仪、 光电倍增管、 高压电源仪、 光子计数器和控制模块， 所述He ‑Ne激光器发出的激光经过光 阑调节穿过火焰， 再经平面反射镜改变光路到达光纤固定器后， 通过光纤进入光谱仪， 所述 光谱仪接收的激光信号由光电倍增管转换形成相应的电压信号， 该电压信号被传送到光子 计数器， 光子计数器将获得的数据传输 到控制模块， 高压电源仪给系统提供电源。 [0007]作为进一 步的技术方案航空煤油燃烧火焰由燃烧器产生。 [0008]一种基于光谱仪的消光法碳烟产率测量方法， 该 方法包括 步骤： [0009](1)光阑调节及仪器启动； [0010](2)通过控制模块设置接 收波长为632.8nm， 然后测 量无火焰时He ‑Ne激光器初始 入射光强I0； [0011](3)测量透过燃料火焰的He ‑Ne激光器透射 光强I；说　明　书 1/3 页 3 CN 115015065 A 3