《表9 LII测试系统参数总结》

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《内燃机光学诊断试验平台和测试方法综述》

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获取高质量的LII信号是碳烟定量测试的关键，合理选择激发波长和探测波长，可以优化信噪比。当使用可见光时，柴油机中大多数碳烟粒子会发生瑞利散射，粒子的吸收效率近似与波长的折射率和尺寸呈反比变化。因此较短的波长可能会更有效地加热碳粒。然而紫外波长会引发PAH的荧光。例如使用266nm的激光时，会观测到400nm附近产生大量荧光，与LII信号相干扰。采用532nm波长对于激发效率和信噪比是个比较好的折中选择。当采用532nm的激光时，任何PAH或其他分子产生的荧光属于长波段或者红外，可以用滤镜去掉。1064nm波长的激光由于不会产生荧光信号，也可以作为激发波长，但不可见的红外激光调节难度较大，需要操作人员具有较丰富经验。研究表明LII信号在400nm左右获得较好的信噪比，但考虑到探测器件特性，为增强LII信号强度，也有选择700nm附近的波长[275]。但无论选择哪种波长，一定要注意避开其他物质的荧光区域。被碳烟粒子、灰尘或壁面散射的少量激光通过滤镜会和LII信号发生严重干涉，带阻滤光片可以用来阻挡激光并允许其他波长的光线通过，因此采用带阻滤光片可以获得更好的信噪比。此外，调节增强型CCD相机的开始采集时间，也可以优化信噪比。这主要因为液滴和壁面对激光的散射主要发生在几个纳秒的激光脉冲内，被诱导出来的荧光衰减很快，生存周期仅为20ns，而炽光信号可以持续数百纳秒，因此可以将增强型CCD的采集时间推迟，来减少散射光和荧光的干扰。激光能量也是影响LII信号的关键因素，太小不足以加热粒子，太大造成碳粒汽化，碳烟体积浓度降低，炽光信号衰减。因此对于LII测试系统存在一个最佳激光能量范围，在此范围内，炽光信号不依赖于激光能量，仅与当地碳烟浓度有关。通常选择激光能量大约为1×107～1×108 W/cm2[276]。典型LII测试系统的激发和探测波长如表9所示。