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LIF/PLIF 燃烧诊断系统

作为一套现代化、模块化的数据采集分析和成像系统,平面激光诱导荧光(PLIF) 是对燃烧实验 进行诊断的独特工具。通过对燃烧自由基、污染物、燃料示踪剂等的测量,该系统可以对诸如燃 料注入、点火现象和火焰锋面等现象进行研究,从而加深对燃烧过程的理解
 
 
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产品概述
作为一套现代化、模块化的数据采集分析和成像系统,平面激光诱导荧光(PLIF) 是对燃烧实验进行诊断的独特工具。通过对燃烧自由基、污染物、燃料示踪剂等的测量,该系统可以对诸如燃料注入、点火现象和火焰锋面等现象进行研究,从而加深对燃烧过程的理解。
PLIF 中的LIF- 激光诱导荧光(LIF) 技术
LIF 技术的工作原理为:调谐激光波长,使激光的光子输出频率和燃烧场内待探测离子的某一对上下能级间的跃迁频率相同,形成共振吸收,将下能态粒子泵浦到上能态,当相应的上能态粒子向下跃迁时,会产生荧光信号,然后通过分析荧光信号的强度或光谱形态,获得燃烧场内探测分子浓度、分布及温度等燃烧参量信息。
激光诱导荧光LIF 技术对燃烧诊断的优点
  • 调谐激光实现待测分析或离子的共振吸收,选择性激发荧光,选择性探测荧光,极大的提升探测灵敏度与信噪比。
  • 可通过后数据分析获得被探测分子浓度,分布场和温度等丰富的燃烧参量信息。
该系统具有如下特点
1、激光辅助光学诊断,是光学非侵入式燃烧组分分析与成像的手段, 配套标准化光学测试系统,可用于航空航天、先进能源等燃烧过程检测
2、集成一体式可调谐染料激光系统,稳定,易操作,易维护
3、宽动态范围的高灵敏度的影像强化ICCD 实现纳秒级别的影像或光谱采集
4、PLIF 系统具有亚纳秒级的同步时间精度
5、具有系统搭建、数据采集、数据分析、结果可视化的完整软件平台
6、系统具备燃烧自由基LIF 和燃料示踪剂LIF 的专用分析软件
7、可实现单组份及多组份测试需求
8、可根据用户实际需求, 提供个性化光学实验方案
9、可扩展离子图像测速技术(PIV)
平面激光诱导荧光(PLIF)
PLIF: (Planar Laser Induced Fluorescence) 即所谓的“平面激光诱导荧光”,平面激光诱导荧光实验系统为二维测量系统。
如下图所示:
实验中通过柱面透镜,将激光光束厚度进行整形,形成激光片(laser sheet), 激光片穿过火焰与火焰相交,形成一个二维截面,通过光学成像的办法,测量火焰中探测粒子的二维荧光图像,从而求出探测粒子在火焰中的浓度分布及温度场的分布等信息。
小结:平面激光诱导荧光PLIF 是在LIF 基础上,将激光整形成片状光,切入到燃烧场内,从而激发并探测二维的燃烧场信息。
 
本公司代理ICCD 拍摄的PLIF 图像OH LIF, CO LIF, reaction rate (RR), temperature (T),and mixturefraction (f)
平面激光诱导荧光(PLIF)系统架构
• 染料激光系统:可以根据测试对象的不同,调谐输出不同的输出波长与能量;
• 激光整形与传输光路:用于把激光变成可以用于PLIF 系统的片状光;
• 探测系统:根据要求采用合适的ICCD,进行适当的延迟后得到特定时刻的荧光信息;同时还可以加上光谱仪等设备,进行光谱分析,以便得到更丰富的信息;
• 时序控制装置:对整个实验的时序进行控制;
• 附属设备:附属设备主要包括用于搭建光路所必须采用的光学平台,光具座,调整架以及反射镜,激光功率能量计等光学配件;
• 数据采集与分析软件:可以对温度以及浓度场进行分析研究。

PLIF图像处理框图
配套推荐设备分项参数
可调谐染料激光器及片光源整形传输光路
• 激发波长:220-780nm 连续可调,可以根据要求延展到200-4500nm
• 线宽: 0.06cm-1
• 单脉冲能量:110mJ@560nm
• 柱面镜焦距:50mm
• 球形聚焦透镜:焦距500mm
• 片光厚度:0.1-0.3mm
• 重复频率:10Hz
常用激发波长对应测试自由基及本设备对应激光能量
时间延迟同步装置
• 时间延时范围:0-2000s
• 时间延迟精度5ps
• 延迟同步通道:4 通道,可根据要求延展到8 通道
像增强相机
本公司提供多种纳秒超快探测器ISCMOS

国内首推科学级制冷型超快IsCMOS 相机,采用高效超快像增强器,采用**光纤面板耦合工艺技术,配合>95% 量子效率 科研制冷型sCMOS 相机, 实现低噪声、高速、超快门控拍照。

IsCMOS像增强型相机

● 科学级制冷型IsCMOS

● 18/25mm 大口径二代高效像增强器

● 光谱响应范围:S20 光阴极,200-850nm

● 光学快门: <3ns

● 延迟与门控精度:10ps

● 增强器阴极门控*高同步频率 300KHZ;

● 内置时序控制器DDG

● 耦合方式:1:1 光纤面板耦合

● sCMOS 芯片: 高分辨2048*2048阵列

● 位深: 16bit

● 制冷温度: 室温减35度

● *快帧速: 35fps.

● 专业化数据采集控制软件

独特亮点

制冷型IsCMOS

-10度芯片制冷温度,有效减低芯片暗噪声,安静读出

超快光学门宽

<3ns 阴极光学门宽,实现**测量

内置DDG

内置精度<10ps  门控与延迟控制发射器,方便随心控制

高效光纤锥耦合

1:1 高效光纤锥耦合增强器与相机,高通光量

高分辨率读出

400万像素高分辨率图像读出,不忽略细节

16bit, 95% QE

高动态范围,高量子效率,不留缺憾

IOC 模式

>300kHZ阴极快门同步频率,IOC  芯片累积模式下提升信噪比

专业化软件

采集控制,数据处理专业化界面,简单 快捷

常见型号列表:

 

SIC-25U-UV-4M-F

25mm 增强器,UV-VIS 200-900nm, 2048*2048, 光纤面板耦合

IsCMOS

SIC-18U-UV-4M-F

18mm 增强器,UV-VIS 200-900nm, 2048*2048, 光纤面板耦合

SIC-18U-VIS-4M-F

18mm 增强器,VIS 380-850nm, 2048*2048, 光纤面板耦合

 

SIC-18F-VN-4M-F

18mm 增强器,VIS -NIR 400-1100nm, 2048*2048,光纤面板耦合

 

ICCD

SIC-18U-UV-6M-L

18mm 增强器,UV-VIS 200-850nm, 2750*2200, 高分辨率镜头耦合

SIC-18F-VN-6M-L

18mm 增强器,VIS-NIR 400-1100nm, 2750*2200, 高分辨率镜头耦合

 
技术参数
 

sCMOS相机

像素阵列

2048*2048

阵面尺寸

13.3*13.3mm

像素大小

6.5um*6.5um

传感器类型

背照式sCMOS

量子效率

>95% @600nm

读出噪声

CMS: 1.1e-(Median) / 1.2e-(RMS)

暗电流

0.15e- / pixel / s@-15℃

曝光时间

1ms-10s

位深

16bit

数字接口

UBS3.0

像增强器MCP

光阴极

S20B

S25R

光谱范围

200-850nm

380-1100nm

峰值量子效率

20% @440nm

22%@720nm

等效噪声(EBI)

< 2 x 10-7 lux @ 20 °C ± 2 °C

< 5 x 10-7  Lux

光子增益

1*104 photon/photon

1.4*104

有效口径尺寸

18mm & 25mm

18mm

荧光屏

P20 /P43

P43

输出窗口

1:1光纤面板

光学门控宽度

Fast: <3ns;  Slow option > =50ns

Fast < 5ns

内部DDG 控制

延迟和门宽调节范围

0-10s

延迟和门宽调节精度

10ps

同步接口

外触发输入,触发输出,直接触发(Direct gate)

触发信号

触发阈值 1-5V, 阻抗50欧姆,抖动<100ps

触发固有延迟

<120ns@ 外触发,<40ns  @ Direct gate 直接触发

 

 
sCMOS 量子效率曲线
增强器光阴极量子效率曲线
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