研究目的
研究一种基于可调谐二极管激光吸收层析成像（TDLAT）技术的在线测量系统，用于监测动态火焰中温度和H2O摩尔分数的二维分布，包括探究光束分布和网格数量对重建结果的影响。
研究成果
TDLAT传感器能以低于1秒的时间分辨率有效重建二维温度与H2O浓度分布。其测量结果与模拟值及理论值吻合良好，温度相对误差小于5.6%，浓度相对误差小于8.6%。该技术具备实时燃烧监测与反馈控制的潜力，但需提升扫描频率与算法以实现更高分辨率。
研究不足
该方法需要预先了解燃烧场的对称性，并受限于激光束数量的有限性，这制约了空间分辨率并使得密集网格化无法实现。由于空气混合和流动扰动，误差可能高达10%。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用可调谐二极管激光吸收光谱技术（TDLAS）结合计算机断层扫描（CT）实现温度与H2O浓度的二维重建。通过改进的自适应代数重建技术（MAART）对吸收光谱导出的线性方程组进行迭代求解。
2：样本选择与数据来源：
包含四种模拟火焰分布（1至4个火焰）的数值模拟，以及使用甲烷燃料在不同当量比下配置单/双平面火焰燃烧器的实验装置。数据来源包括燃烧场的模拟视线积分与实验测量值。
3：实验设备与材料清单：
分布反馈式二极管激光器（1395nm）、波长计（621B-IR）、1×16光纤耦合器、准直器、光电二极管、平面火焰燃烧器、流量计、B型热电偶、A/D采集卡及LabVIEW 2014软件。
4：实验流程与操作步骤：
激光束按8×8网格排列（共16束），间距4cm。激光扫描两条H2O吸收谱线，信号由光电二极管检测，通过洛伦兹拟合计算积分吸光度，采用MAART重建并结合三次样条插值平滑处理。
5：数据分析方法：
计算平均相对误差（eT和eC）评估重建精度。统计分析包含与热电偶测量值及理论值的对比。
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获取完整内容-
Wavelength meter
621B-IR
Bristol Instruments
Measures the output wavelength of the laser for calibration.
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DFB diode laser
1395 nm
Used for scanning two H2O absorption lines in TDLAS measurements.
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Fiber coupler
1x16
Splits the laser output into 16 channels for multiple beam paths.
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Flat flame burner
Holthuis & Associates
Generates premixed flames for combustion experiments.
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Flowmeter
Shuanghuan
Controls volumetric flow rates of gas fuel and air.
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Thermocouple
B-type
Huakong
Measures core flame temperature for validation.
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A/D acquisition card
16-channel synchronous
Acquires signals from photodiodes for data processing.
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Software
LabVIEW 2014
National Instruments
Used for data acquisition and processing in the experiment.
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