1 上海理工大学能源与动力工程学院/上海市动力工程多相流动与传热重点实验室, 上海 200093
2 上海航天动力技术研究所, 上海 201109
火焰燃烧参数能直接反映火焰燃烧状态, 并对燃烧过程进行诊断、 预测和优化。 火焰温度及辐射率是燃烧状态的重要表征参数, 火焰温度及辐射率的准确测量对于建立燃烧模型、 优化燃烧过程和控制污染物排放有着非常重要的意义。 随着数字图像技术与光谱学的发展, 多光谱成像技术逐步应用于火焰燃烧温度及辐射率测量。 针对光谱仪空间分辨率低和RGB彩色相机光谱分辨率低的问题, 多光谱成像技术能获得兼顾空间分辨率及光谱分辨率的火焰光谱图像, 实现火焰温度及辐射率分布测量, 具有高时空分辨率、 响应快速及测温范围宽等优点。 因此, 提出了基于多光谱成像技术的火焰温度及辐射率测量方法, 搭建标准高温黑体辐射实验测量系统, 对多光谱相机665～960 nm波段开展高温黑体辐射响应系数标定实验, 获得多光谱相机25波段光谱响应标定系数, 通过四阶多项式拟合建立多光谱相机各波段下仪器响应值与理论辐射强度之间的关系, 并开展多光谱成像技术测量验证实验, 结果显示温度与辐射率测量的相对偏差分别小于1%与4%。 在此基础上, 以蜡烛火焰为研究对象, 建立了火焰多光谱成像测量系统, 获得了蜡烛火焰多光谱辐射图像, 基于普朗克辐射定律参数拟合方法, 实现了蜡烛火焰温度与辐射率分布测量。 测量结果表明： 火焰竖直平面上火焰中心区温度及辐射率均高于火焰上部和底部; 蜡烛火焰温度测量结果范围约为1 350～2 050 K, 火焰中心区最高温度约为2 050 K; 蜡烛火焰辐射率测量结果范围约为0.04～0.36, 火焰中心区最高辐射率为0.36。 测量结果与蜡烛火焰燃烧过程及辐射特性分布规律一致。
多光谱成像 燃烧诊断 辐射测温法 蜡烛火焰 火焰辐射率分布 Multispectral imaging Combustion diagnostics Radiation temperature measurement Candle flame Flame emissivity distribution 光谱学与光谱分析
2023, 43(11): 3644
兰州大学信息科学与工程学院, 甘肃 兰州 730000
百合鳞茎, 百合科百合属多年生草本球根植物生长的肥厚鳞片构成的地下变态茎, 是一种典型的药食同源作物, 含有丰富营养成分的同时还具有抗肿瘤、 抗抑郁、 降血糖、 提高免疫力等保健作用。 不同产地百合鳞茎的市场价格差异较大, 依赖于人工经验感官的传统评测方法主观性强、 确定性差, 难以广泛推广在现代生产环节。 以化学检验法为主的先进检测方法耗时长、 费用高, 而且难以满足产地鉴别这一要求。 针对百合鳞茎现场快速地产地判断和品质评价的需求, 提出了一种使用拉曼光谱和机器学习的百合鳞茎检测方法。 拉曼光谱是一种基于非弹性散射的振动光谱, 能够做到快速准确的无损检测, 将拉曼光谱与机器学习算法相结合, 建立了我国分布最为广泛的三种百合鳞茎(兰州百合、 宜兴百合和龙牙百合)的产地分类模型, 着眼于基质光谱上479, 870, 942和1 606 cm-1等特征峰, 提出了一种基于拉曼光谱的成分含量判断产地和评价百合鳞茎品质的无损检测方法。 首先采集百合鳞茎样本的光谱, 经过光谱数据预处理后, 使用人工先验法提取百合鳞茎代表物质并确定特征峰, 再使用主成分分析和t-分布随机邻域嵌入方法降维提取光谱数据特征。 并将获得的数据特征分别应用于支持向量机、 决策树和随机森林算法。 实验结果显示, 这些分类模型在同一个测试集上均表现出较为理想的分类准确率, 其中基于主成分分析和决策树算法的模型准确率可达91.7%, 基于t-分布随机邻域嵌入和支持向量机的模型分类准确率为93.7%, 基于主成分分析和随机森林算法的组合模型, 准确率高达95.8%。 综上, 该方法可以实现现场快速识别和鉴定百合鳞茎的产地, 提高现代生产过程中质量评估环节的准确性, 为现代化生产的产地鉴别和百合鳞茎质量分析提供参考。
百合鳞茎 拉曼光谱 成分分析 特征提取 产地鉴别 Lily bulb Raman spectroscopy Component analysis Feature extraction Origin identification
1 上海理工大学颗粒与两相流测量研究所, 上海 200093
2 西北工业大学燃烧、 热结构与内流场重点实验室, 陕西 西安 710072
3 上海航天动力技术研究所, 上海 201109
针对固体火箭发动机恶劣环境下的高温燃烧测量问题, 提出了利用辐射光谱法来开展固体火箭推进剂燃烧温度在线测量的方法, 采用200～1 100 nm光纤光谱仪测量了高压实验燃烧器下固体火箭推进剂燃烧火焰辐射光谱, 总结了其光谱特性, 并基于普朗克定律和光谱拟合方法获得了相应的推进剂燃烧温度, 这对固体火箭推进剂燃烧诊断与燃烧机理研究具有重要的参考价值。
燃烧诊断 固体火箭推进剂 辐射光谱 测温法 Combustion diagnostics Solid rocket propellant Radiation spectroscopy Thermometry 光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1958
1 西北工业大学燃烧、 热结构与内流场重点实验室, 陕西 西安 710072
2 上海理工大学颗粒与两相流测量研究所/上海市动力工程多相流动与传热重点实验室, 上海 200093
针对可调谐半导体激光器吸收光谱（TDLAS)基于多普勒效应测速方法在燃气流速测量中频移量小、 误差较大的问题, 提出了结合固定波长吸收光谱法与互相关法的燃气速度测量方法。 考虑碳氢燃料燃烧产物特点, 选取H2O分子7 185597 cm-1吸收谱线, 通过布置上下游两束固定波长吸收光谱测点, 分析两信号的互相关特性来计算得到燃气速度。 利用平面火焰炉实验系统对该方法测量燃气速度开展实验研究, 获得了变工况下燃气速度随时间的变化情况。 在相同工况下开展数值计算, 将测量结果与数值模拟计算结果进行对比, 相对偏差不超过8%。 同时将该方法初步应用于煤油燃料火箭基组合循环发动机（RBCC)的高速羽流速度测量, 获得了上下游探测器脉动信号, 通过互相关分析计算得到了羽流速度, 验证了该方法的可行性。 实验结果表明, 该燃气速度测量方法具有测量范围宽、 测量精度高, 环境干扰小等优点。 提出的方法为发动机燃气速度测量提供一种简单可靠的测量方法。
吸收光谱 互相关法 速度测量 燃烧诊断 Absorption spectroscopy TDLAS TDLAS Cross-correlation Velocity measurement Combustion diagnosis
中国人民解放军92941部队93分队, 辽宁 葫芦岛 125000
针对目前机电设备测试性验证试验中,因样本分配不合理导致试验结论置信度低的问题,通过分析影响试验结论置信度的4个关键因素即故障模式数、故障率、故障扩散强度总和与危害度,提出了基于多因子的样本分配方案。方案依据多因子综合相对比值,得出各UUT所分配的样本量,达到优化样本结构,提高样本集代表性的目的。对单步故障扩散算法进行了改进,改进后的算法可以更有效地计算故障扩散强度,并以某机电设备稳定跟踪平台为例进行了样本分配,比较分析抽样结果证明,应用该方案得到的样本结构更加合理,可以使试验结论有较好的置信度。
机电设备 测试性验证 多因子 样本分配 故障扩散算法 electromechanical equipment testability verification multi-factor sample allocation failure propagation algorithm
1 黑龙江省农科院佳木斯分院, 黑龙江 佳木斯 154007
2 佳木斯市种子管理处, 黑龙江 佳木斯 154007
3 穆棱种子管理站, 黑龙江 穆棱 157500
以大豆合丰25为试验材料, 经过航天搭载与60Co-γ辐射的复合诱变处理, 对M2代4个株系的主要农艺性状进行研究。结果表明经过复合诱变后大豆群体株高、底荚高度、主茎节数、单株荚数、单株粒数等主要农艺性状发生不同程度的变化, 存在着与对照达到显著或极显著的株系; 只有1个株系主茎节数存在单株变异率, 其它株系主茎节数单株变异不明显; 株高、底荚高度、单株荚数、单株粒数等农艺性状均有不同程度的单株变异率, 可以为大豆种质创新所利用。
大豆 复合诱变 农艺性状 soybean composite mutagenesis agronomic characters
