燃油喷雾尺寸和尺寸分布测量

机器人

在对脉冲爆震燃烧过程的研究中，需要了解燃料的雾化情况，以便配以合理的蒸发、混合策略，提高燃烧效率。燃烧烟粒或燃料油珠的直径范围可从约0.01μm的细小颗粒到1coμm左右的较大颗粒。目前常用光学采样法。     1．激光多普勒测速仪用于粒度测量     条纹间距是激光多普勒测速仪的已知参量，而多普勒信号可见度可用一台脉冲高度分析仪从光电倍增管测得的多普勒调制信号中求得。这样，由信号可见度和球形颗粒度的关系式可求出颗粒尺寸。从理论上讲，在颗粒的散射光强和颗粒尺寸之间存在有线性的正比关系。散射光强又和交流信号的调制深度以及直流信号的振幅有关，与信号的振幅成粗略的正比关系。用激光多普勒测边仪测量多粒度分布流场时，测得的只是颗粒的平均值，且该值与颗粒的形状、浓度和尺寸范围有关，现在采用掺人已知粒度的颗粒对可见度进行实验标定，可更精确地测定颗粒尺寸。     2．激光夫琅和费衍射粒度分析仪用于粒度分析     实验已经证明夫琅和费衍射粒度分析仪是测量颗粒云的平均粒度分布的最方便和可靠的仪器之一，通常称为Malvern仪。它特别适用于测量不同类型喷嘴内喷出的雾滴的总体特性。它不需标定，并可测出大于4μm的粒子。其原理是基于运动粒子引起的激光束的夫琅和费衍射效应。     平行激光束与颗粒云相互作用，形成衍射图样。根据粒子尺寸的大小可使光线偏折不同的程度，用傅里叶变换透镜将稳定的光线分布图样聚焦在一组光电检测器阵列上，以测量衍射光的能量分布。如果光束中有不同直径的粒子存在，就会产生一组不同半径的聚焦衍射光环，每一个光环是粒度的函数。光电检测器的输出经过一个模一数转换器，通过计算机分析光能量的分布并给出粒子的直径分布。该方法的一个突出优点是由粒子产生的衍射图样（光束的整体）与光束中粒子所处的位置无关，故可以测量在任意速度下运动的粒子。采用这一技术的主要困难在于许多实际的雾滴会使激光束的挡光量大于50%，过浓的雾滴甚至达到90%。     除了上述几种方法以外，还可用激光阴影法、全息摄影法等照相方法和电视成像技术测量颗粒的尺寸。激光阴影法是用一台脉冲激光器照射颗粒，用得到的“冻结的”颗粒投影进行尺寸测量。颗粒阴影可拍摄在照相底版上或记录在录相带上，供以后作测量分析之用。这种方法具有与一般显微镜相同的景深。被测颗粒直径可小至10μm。照相技术用于粒度测量较成熟、可靠和精确，但人工分析十分费时，操作者易因感觉疲劳而产生测量误差。采用自动图像分析、相片的计算机分析和直接的电子学处理可对数据进行快速分析，但成本较高。     电视成像技术预计可取代静片拍摄系统。该系统是一台带有对图像敏感的摄像管的电视摄像机。检测回路用来确定液滴是否在聚焦点上。靠监控扫描行的电压变化来实现聚焦对摄像管扫描可以获得粒度信息，然后以每秒15行的速度移至下一行。该系统采用10 nm的脉冲激光，粒度分辨率为4μm。