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燃烧过程中各种自由基的能级阶跃会产生化学发光,火焰化学发光的信息与火焰温度、基团浓度、热释放等参数有着密切关系。火焰化学发光包含了丰富的信息,基于火焰化学发光的特性可以对火焰动力学进行深入的研究,了解燃烧特性,增进对燃烧的认识。本文以火焰CH~*基团和OH~*基团的化学发光特性为抓手,搭建了三套用于火焰动力学研究的实验系统。火焰传递函数测量系统:使用光纤直接获得火焰整体的化学发光,以此表征热释放率,用于火焰传递函数的研究;火焰化学发光动态连续采集测量系统:使用卡塞格林光学镜头捕获定点的化学发光,以此获得动态连续的化学发光强度信号,用于火焰锋面结构的研究;火焰化学发光图像采集系统:使用滤光片加ICCD相机获得二维平面的火焰化学发光,以此进行化学发光图像的断层重建,用于火焰结构分析及动力学变化研究。具体成果如下:(1)、设计搭建火焰传递函数测量系统传递函数测量系统总体方案的设计,开发了基于LabVIEW的实验数据处理软件。为了克服声场作用下燃烧系统固有频率及LabVIEW波形测量模块局限性造成的火焰传递函数数据处理失真的影响,进行了底层单边傅里叶变换编程,获得准确的火焰传递函数数据。通过比较手工计算得到的数据,验证了测量系统的准确性。(2)、搭建完善基于卡塞格林光学镜头的动态连续采样测量系统完成了火焰化学发光动态连续采集测量系统的硬件和软件搭建工作,讨论确定了采样模式并进行了准确性分析,实现了火焰测量微米级别的移动分辨率,能准确的捕获火焰锋面结构的详细信息,用于火焰锋面厚度定量化的工作。提出用“半高全宽”法的思想进行锋面定量化工作,并设计标定实验,确定“半高全宽”法中“半”的取值为0.8。把锋面定量化数据与前人的实验数据对比分析,验证数据的准确性。(3)、搭建火焰化学发光图像采集系统组建了硬件系统,使用滤光片加ICCD相机的模式,获得火焰化学发光图像。编写了图像断层重建的程序,对火焰化学发光图片进行了基于傅里叶级数展开的Abel逆变化处理,获取高空间分辨率的断层图像。用“半高全宽”的方法提取火焰锋面厚度,以此为锚对Abel逆变换获得的断层图像进行准确性分析。对比前一章节的火焰锋面定量化数据,确定了“75”的级数展开参数。丰富锋面厚度定量化工具的同时,也以锋面厚度为抓手验证了断层图像的准确性。