一种基于光谱辐射强度测量火焰温度和发射率分布的方法

摘要

一种基于光谱辐射强度测量火焰温度和发射率分布的方法，该方法首先利用光谱仪获得待测火焰光谱辐射强度，采用双色法根据两个中间波长下的辐射强度求解温度及发射率作为初值，采用牛顿迭代法求解发射率随波长变化的多项式关系的各阶系数和待求温度，从零开始逐步增加多项式关系的阶数，求解每一阶的系数和温度，除零阶采用双色法结果作为初值外，其余均采用上一阶结果作为初值；当求解结果不随求解阶数增加而变化时，即结果随阶数变化收敛，视为得到最终结果。本发明提供的方法能够根据待测火焰光谱强度得到待测火焰的温度和随波长变化的发射率分布，不依赖于假设或先验条件，结果可靠。

主权项

一种基于光谱辐射强度测量火焰温度和发射率分布的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：1)利用光谱仪获得待测火焰光谱辐射强度，输出光谱仪测量范围内的响应值及相应火焰不同波长的光谱辐射强度；2)将发射率表示为波长的函数，将光谱辐射强度表示为：$I(\lambda ,T)=ϵ\left(\lambda \right)·I_b(\lambda ,T)=ϵ\left(\lambda \right)·\frac{c_1}{{\mathrm{\pi \lambda }}^5{e}^{c_2/\mathrm{\lambda T}}}=(a_0+a_1·\lambda +a_2·{\lambda }^2+...a_n·{\lambda }^n)·\frac{c_1}{{\mathrm{\pi \lambda }}^5{e}^{c_2/\mathrm{\lambda T}}}---\left(I\right)$式中，I为辐射强度，λ为波长，T为温度，ε为发射率，I_b为黑体辐射强度，a₀、a₁…a_n表示未知的多项式系数；n为多项式的阶数，为大于等于0的整数；c₁和c₂为普朗克常数；3)采用双色法根据两个中间波长下的辐射强度求解温度T_i及发射率ε_i作为初值；4)假设n＝0，将ε_i和T_i作为初值，其中，求解a_0,n＝0和T_n＝0；5)假设n＝1，将a_0,n＝0、0和T_n＝0作为初值，求解a_0,n＝1、a_1,n＝1和T_n＝1；6)逐步增大多项式关系的阶数n，并采用上一阶求解结果作为初值，求解每一阶的系数和温度，直至求解结果不随求解阶数增加而变化，即结果随阶数变化收敛；7)根据收敛的系数计算发射率分布，将计算的发射率分布和收敛的温度视为火焰发射率分布和温度的测量结果。