搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于火焰发射光谱的转动温度和振动温度的测量

彭志敏 丁艳军 翟晓东

引用本文:
Citation:

基于火焰发射光谱的转动温度和振动温度的测量

彭志敏, 丁艳军, 翟晓东

Measurements of rotational and vibrational temperatures based on flame emission spectroscopy

Peng Zhi-Min, Ding Yan-Jun, Zhai Xiao-Dong
PDF
导出引用
  • 利用光学多通道分析仪(OMA)对酒精和煤油在大气中燃烧时的火焰发射光谱进行了分析.实验发现上述火焰发射光谱在275600 nm波段范围内存在多支辐射强度很大的带状分子光谱,其中以OH自由基A2+X2r(300330 nm),CH自由基A2X2(410440 nm)和C2自由基A3gX3u(500520 nm)电子带系的发射光谱最为强烈.实验中采用高分辨率光栅对OH自由基A2+X2r和CH自由基A2X2电子带系发射光谱的精细结构进行了分析.与此同时,本文基于分子光谱理论计算了不同转动温度和振动温度条件下OH自由基A2+X2r和CH自由基A2X2电子带系发射光谱的强度分布,同时通过理论计算光谱和实验光谱进行比较确定了酒精燃烧火焰的转动温度和振动温度.
    This study addresses emission spectra of Air-ethanol and Air-kerosene flames by using optical multichannel analysis system (OMA). Experimental results show that there are several bands of molecular spectrum in a range from 275 to 600nm. Among them, the OH A2+X2r(300330 nm), the CH A2X2(410440 nm), and C2 A3gX3u (500 520 nm) emissions have the strongest intensity. In turn, the fine structures of OH (A2+X2r) and CH (A2X2) emission are studied by using a high resolution grating in experiment, and the distributions of spectra intensity are calculated at different rotational and vibrational temperatures based on the molecular spectroscopy. Moreover, by comparing the simulated spectra with the experimental spectra of OH (A2+X2r) and CH (A2X2) emissions, the rotational and the vibrational temperatures of Air-ethanol flame are determined in this paper.
    [1]

    Zhang P, Cheng X L 1998 Journal of Solid Rocket Technology 21 66 (in Chinese) [张 平、程雪玲 1998 固体火箭技术 21 66]

    [2]
    [3]

    Hu Z Y, Liu J R, Guan X W, Zhang Z R, Huang M S, Liu J S, Yuan X, Ye X S 2002 High Power Laser and Particle Beams 14 702 (in Chinese) [胡志云、刘晶儒、关小伟、张振荣、黄梅生、刘建胜、袁 孝、叶锡生 2002 强激光与粒子束 14 702]

    [4]
    [5]

    Anderson M G, Mcamis R W, Brasier C W 1996 AIAA paper 2613 1

    [6]

    Bryant R A, Ratner A, Driscoll J F 1999 AIAA paper 0774 1

    [7]
    [8]

    Jeong E, Jeung I S, Byrne S O, Houwing A F 2008 J. Propul Power. 24 1258

    [9]
    [10]

    Yang S R, Zhao J R, Sung C J 1998 AIAA paper 0727 1

    [11]
    [12]

    Konstantin A V, Valery V S, Oleg M S, Victor I F, Vladimir A S, Vladimir V I, Walter C, Michael O 2001 Aerosp Sci Technol. 5 347

    [13]
    [14]
    [15]

    Griffiths A D, Houwing A F P 2005 Appl. Opt. 44 6653

    [16]
    [17]

    Rieker G B, Jeffries J B, Hanson R K, Gruber M R, Carter C D 2009 Proc. Combust Inst. 32 831

    [18]
    [19]

    Boyarshinov B F, Fedorov S Y 2003 Combust Explo Shock 39 243

    [20]
    [21]

    Boyarshinov B F, Fedorov S Y 2004 Combust Explo Shock 40 511

    [22]

    Kawahara N, Tomita E, Takemoto S, Ikeda Y 2009 Spectrochimica Acta B 64 1085

    [23]
    [24]

    Laux C O, Kruger C H, Zare R N 2003 Plasma Sources Sci. T 12 125

    [25]
    [26]

    Laux C O, Gessman R J, Kruger C H, Roux F, Michaud F, Davis S P 2001 J. Quant Spectrosc RA 68 473

    [27]
    [28]

    Chun F S, Tracy M, Fang Y Y 2003 AIAA paper 3750 1

    [29]
    [30]

    James S, Serguei Z U. S. Patent 6914246b2

    [31]
    [32]
    [33]

    Yang Q S, Yu X L, Jiang N B, Zhu N Y, Lin Z B 2001 Experiments and Measurements in Fluid Mechanics 14 57(in Chinese) [杨乾锁、余西龙、姜乃波、竺乃宜、林贞彬 2001 流体力学实验与测量 14 57]

    [34]

    Liu D B, Yang D, Jiang R G, Li Y, Wang J D 2002 Spectrosc Spect Anal. 23 670 (in Chinese) [刘大斌、杨 栋、蒋荣光、李 燕、王俊德 2002 光谱学与光谱分析 23 670]

    [35]
    [36]

    Liu L Y, Zhang J L, Ma T C, Deng X L 2002 Spectrosc Spect Anal. 22 1013 (in Chinese) [刘莉莹、张家良、马腾才、邓新绿 2002 光谱学与光谱分析 22 1013]

    [37]
    [38]

    Tu X, Lu S Y, Yan J H, Ma Z Y, Pan X C, Cen K F 2002 Spectrosc Spect Anal. 22 1013 (in Chinese) [屠 昕、陆胜勇、严建华、马增益、潘新潮、岑可法 2006 光谱学与光谱分析 26 1785]

    [39]
    [40]

    Dong L F, Li Y H, Chen W J, Li X C 2007 Spectrosc Spect Anal. 27 2406 (in Chinese) [董丽芳、李永辉、陈文军、李雪辰 2007 光谱学与光谱分析 27 2406]

    [41]
    [42]
    [43]

    Peng Z M, Ding Y J, Yang Q S, Jiang Z L 2011 Acta Phys Sin. 60 053302 (in Chinese) [彭志敏、丁艳军、杨乾锁、姜宗林 2011 物理学报 60 053302]

    [44]
    [45]

    Jorge L, David R C 1998 J. Chem. Phys. 109 439

    [46]
    [47]

    Jorge L, David R C 1996 SRI Report. No MP 96-001

    [48]

    Jorge L, David R C 1996 J. Chem. Phys. 104 2146

    [49]
    [50]
    [51]

    Peng Z M 2010 Ph. D. Thesis (Beijing: Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences) (in Chinese) [彭志敏 2010 博士学位论文(中国科学院力学研究所)]

    [52]
    [53]

    Charles D I 2000 J. Phys. D: Appl. Phys. 33 1697

    [54]
    [55]
    [56]

    Carla S T M, Leila R dos Santos, Maria E S, Luiz G B 2009 Quim Nova. 32 2073

    [57]
    [58]

    Dermeval C J, Luiz G B, Celso A B, Alberto M dos Santos 2010 J. Braz Chem Soc. 00 1

  • [1]

    Zhang P, Cheng X L 1998 Journal of Solid Rocket Technology 21 66 (in Chinese) [张 平、程雪玲 1998 固体火箭技术 21 66]

    [2]
    [3]

    Hu Z Y, Liu J R, Guan X W, Zhang Z R, Huang M S, Liu J S, Yuan X, Ye X S 2002 High Power Laser and Particle Beams 14 702 (in Chinese) [胡志云、刘晶儒、关小伟、张振荣、黄梅生、刘建胜、袁 孝、叶锡生 2002 强激光与粒子束 14 702]

    [4]
    [5]

    Anderson M G, Mcamis R W, Brasier C W 1996 AIAA paper 2613 1

    [6]

    Bryant R A, Ratner A, Driscoll J F 1999 AIAA paper 0774 1

    [7]
    [8]

    Jeong E, Jeung I S, Byrne S O, Houwing A F 2008 J. Propul Power. 24 1258

    [9]
    [10]

    Yang S R, Zhao J R, Sung C J 1998 AIAA paper 0727 1

    [11]
    [12]

    Konstantin A V, Valery V S, Oleg M S, Victor I F, Vladimir A S, Vladimir V I, Walter C, Michael O 2001 Aerosp Sci Technol. 5 347

    [13]
    [14]
    [15]

    Griffiths A D, Houwing A F P 2005 Appl. Opt. 44 6653

    [16]
    [17]

    Rieker G B, Jeffries J B, Hanson R K, Gruber M R, Carter C D 2009 Proc. Combust Inst. 32 831

    [18]
    [19]

    Boyarshinov B F, Fedorov S Y 2003 Combust Explo Shock 39 243

    [20]
    [21]

    Boyarshinov B F, Fedorov S Y 2004 Combust Explo Shock 40 511

    [22]

    Kawahara N, Tomita E, Takemoto S, Ikeda Y 2009 Spectrochimica Acta B 64 1085

    [23]
    [24]

    Laux C O, Kruger C H, Zare R N 2003 Plasma Sources Sci. T 12 125

    [25]
    [26]

    Laux C O, Gessman R J, Kruger C H, Roux F, Michaud F, Davis S P 2001 J. Quant Spectrosc RA 68 473

    [27]
    [28]

    Chun F S, Tracy M, Fang Y Y 2003 AIAA paper 3750 1

    [29]
    [30]

    James S, Serguei Z U. S. Patent 6914246b2

    [31]
    [32]
    [33]

    Yang Q S, Yu X L, Jiang N B, Zhu N Y, Lin Z B 2001 Experiments and Measurements in Fluid Mechanics 14 57(in Chinese) [杨乾锁、余西龙、姜乃波、竺乃宜、林贞彬 2001 流体力学实验与测量 14 57]

    [34]

    Liu D B, Yang D, Jiang R G, Li Y, Wang J D 2002 Spectrosc Spect Anal. 23 670 (in Chinese) [刘大斌、杨 栋、蒋荣光、李 燕、王俊德 2002 光谱学与光谱分析 23 670]

    [35]
    [36]

    Liu L Y, Zhang J L, Ma T C, Deng X L 2002 Spectrosc Spect Anal. 22 1013 (in Chinese) [刘莉莹、张家良、马腾才、邓新绿 2002 光谱学与光谱分析 22 1013]

    [37]
    [38]

    Tu X, Lu S Y, Yan J H, Ma Z Y, Pan X C, Cen K F 2002 Spectrosc Spect Anal. 22 1013 (in Chinese) [屠 昕、陆胜勇、严建华、马增益、潘新潮、岑可法 2006 光谱学与光谱分析 26 1785]

    [39]
    [40]

    Dong L F, Li Y H, Chen W J, Li X C 2007 Spectrosc Spect Anal. 27 2406 (in Chinese) [董丽芳、李永辉、陈文军、李雪辰 2007 光谱学与光谱分析 27 2406]

    [41]
    [42]
    [43]

    Peng Z M, Ding Y J, Yang Q S, Jiang Z L 2011 Acta Phys Sin. 60 053302 (in Chinese) [彭志敏、丁艳军、杨乾锁、姜宗林 2011 物理学报 60 053302]

    [44]
    [45]

    Jorge L, David R C 1998 J. Chem. Phys. 109 439

    [46]
    [47]

    Jorge L, David R C 1996 SRI Report. No MP 96-001

    [48]

    Jorge L, David R C 1996 J. Chem. Phys. 104 2146

    [49]
    [50]
    [51]

    Peng Z M 2010 Ph. D. Thesis (Beijing: Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences) (in Chinese) [彭志敏 2010 博士学位论文(中国科学院力学研究所)]

    [52]
    [53]

    Charles D I 2000 J. Phys. D: Appl. Phys. 33 1697

    [54]
    [55]
    [56]

    Carla S T M, Leila R dos Santos, Maria E S, Luiz G B 2009 Quim Nova. 32 2073

    [57]
    [58]

    Dermeval C J, Luiz G B, Celso A B, Alberto M dos Santos 2010 J. Braz Chem Soc. 00 1

  • [1] 单良, 赵腾飞, 黄荟云, 洪波, 孔明. 基于阻尼LSQR-LMBC的火焰三维温度场重建. 物理学报, 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211421
    [2] 郑健捷, 朱文越, 刘强, 马宏亮, 刘锟, 钱仙妹, 陈杰, 杨韬. 1 μm波段水分子吸收光谱双光程同步测量方法研究. 物理学报, 2021, 70(16): 163301. doi: 10.7498/aps.70.20210100
    [3] 李仕春, 王大龙, 李启蒙, 宋跃辉, 刘丽娟, 华灯鑫. 绝对探测大气温度的纯转动拉曼激光雷达系统. 物理学报, 2016, 65(14): 143301. doi: 10.7498/aps.65.143301
    [4] 刘俊池, 李洪文, 王建立, 刘欣悦, 马鑫雪. 基于最大熵估计Alpha谱缩放与平移量的温度与发射率分离算法. 物理学报, 2015, 64(17): 175205. doi: 10.7498/aps.64.175205
    [5] 高启, 张传飞, 周林, 李正宏, 吴泽清, 雷雨, 章春来, 祖小涛. Z箍缩Al等离子体X辐射谱线的分离及电子温度的提取. 物理学报, 2014, 63(9): 095201. doi: 10.7498/aps.63.095201
    [6] 李晋华, 王召巴, 王志斌, 张敏娟, 曹俊卿. 氧气A带吸收系数的温度依赖关系研究. 物理学报, 2014, 63(21): 214204. doi: 10.7498/aps.63.214204
    [7] 王琪, 樊群超, 孙卫国, 冯灏. 精确研究NbN分子d1+b1+电子态跃迁的P线系发射光谱. 物理学报, 2012, 61(4): 043301. doi: 10.7498/aps.61.043301
    [8] 刘冬, 严建华, 王飞, 黄群星, 池涌, 岑可法. 火焰烟黑三维温度场和浓度场同时重建实验研究. 物理学报, 2011, 60(6): 060701. doi: 10.7498/aps.60.060701
    [9] 郭卿超, 张家良, 刘莉莹, 王德真. 大气压Ar射频容性放电模式转变的温度表征. 物理学报, 2011, 60(2): 025207. doi: 10.7498/aps.60.025207
    [10] 彭志敏, 丁艳军, 杨乾锁, 姜宗林. 基于OH自由基A2Σ + →X2Πr 电子带系发射光谱的温度测量技术. 物理学报, 2011, 60(5): 053302. doi: 10.7498/aps.60.053302
    [11] 哈静, 何寿杰, 段平光, 李霞, 韩育宏, 王龙. 有机溶液中圆锥泡声致发光. 物理学报, 2009, 58(1): 602-606. doi: 10.7498/aps.58.602
    [12] 董丽芳, 杨丽, 李永辉, 张彦召, 岳晗. 空气介质阻挡放电单个微放电通道发光强度及振动激发温度的空间分布. 物理学报, 2009, 58(12): 8461-8466. doi: 10.7498/aps.58.8461
    [13] 黄群星, 刘 冬, 王 飞, 严建华, 池 涌, 岑可法. 非对称碳氢扩散火焰内烟黑浓度与温度联合重建模型研究. 物理学报, 2008, 57(12): 7928-7936. doi: 10.7498/aps.57.7928
    [14] 郑瑞伦, 吴 强. CdS/HgS/CdS球状纳米系统高能级斯塔克线度效应. 物理学报, 2008, 57(12): 7841-7847. doi: 10.7498/aps.57.7841
    [15] 黄群星, 刘 冬, 王 飞, 严建华, 池 涌, 岑可法. 基于截断奇异值分解的三维火焰温度场重建研究. 物理学报, 2007, 56(11): 6742-6748. doi: 10.7498/aps.56.6742
    [16] 阎宏, 常哲, 郭汉英. q变形转动振子模型(Ⅰ)——q振子与双原子分子振动谱. 物理学报, 1991, 40(9): 1377-1387. doi: 10.7498/aps.40.1377
    [17] 资剑, 张开明. 小颗粒Si的振动特性及熔化温度. 物理学报, 1989, 38(2): 343-348. doi: 10.7498/aps.38.343
    [18] 苏子敏, 彭少麒. 用内光发射瞬态电流温度谱测定a-Si:H的隙态密度分布. 物理学报, 1986, 35(6): 731-740. doi: 10.7498/aps.35.731
    [19] 李宏成, 王瑞兰, 王平书, 管惟炎. 隧道电子谱的温度修正. 物理学报, 1986, 35(3): 393-396. doi: 10.7498/aps.35.393
    [20] 吴钦义, 张和琪, 王彦顺. 利用CN振动带光谱及中色散攝谱仪测量碳弧温度和利用原子常数测量照象乳剂的相对光谱灵敏度. 物理学报, 1959, 15(4): 202-209. doi: 10.7498/aps.15.202
计量
  • 文章访问数:  9492
  • PDF下载量:  1540
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-12-15
  • 修回日期:  2011-01-19
  • 刊出日期:  2011-05-05

/

返回文章
返回