《表1 基于结构光照明的瑞利散射成像测量实验参数》

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《结构光照明技术在瑞利散射成像去杂散光应用中的研究》

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结构光照明测量装置主要由激光光源、片光系统、Ronchi光栅、EMCCD相机组成，如图2(a）所示。激光光源为大功率、窄线宽、连续激光器，波长532nm，线宽5 MHz，激光能量3 W。Ronchi光栅的周期为2/mm。激光经过扩束镜组后变成光斑直径约为51mm的光束，该光束再经过Ronchi光栅和柱面镜镜组后成为正弦光强分布的激光片光。激光片光照射测试流场产生的瑞利散射光信号最后进入EMCCD相机。本文设计了5种不同背景条件下的实验环境，分别记为CASE 0，CASE 1，CASE 2，CASE 3和CASE 4，前3种用于冷态流场实验，后2种用于燃烧场实验。CASE 0和CASE 3为最优条件（杂散光干扰最小），CASE 1是将金属障碍物M放置于流场侧后方来增加杂散光干扰，CASE 2是将柱形物体N放置于流场正后方来增加杂散光干扰，CASE 4是将金属屏幕F放置于流场侧后方来增加杂散光干扰，玻璃片G(CASE 1、CASE 2和CASE 4）放置于激光片光传输末端来进一步增加杂散光干扰，5种条件下的流场参数及其EMCCD采集参数如表1所示。测试对象为McKenna平面火焰炉，该燃具是一套广泛用于研究气体燃料层流稳定燃烧特性的实验系统，是目前国际公认的实验条件最接近层流稳定燃烧状态的反应系统，如图2(b）所示。火焰炉B的主体由燃具炉面、烧结多孔铜环、气体通道及其内部循环冷却系统组成。其中燃具炉面主要由不锈钢或者紫铜制成，燃具壳体内部嵌有循环冷却水系统用于保持燃具炉面温度恒定，炉面下方安装有烧结多孔铜环用于整流。预混燃气（包含有预混合氧化剂和燃料）通入到壳体底部并均匀分布于炉面上进行燃烧，惰性气体的通入使得炉面上的火焰不受外界影响而稳定燃烧。McKenna平面火焰炉与光学测试系统的尺寸如图2(c）所示，炉面尺寸为60mm，测量区域片激光的厚度约0.5mm，宽度约51mm，激光下边缘距炉面约15mm。