3.2 光學診斷技術的特點

3.2.1 非接觸性

探針對燃燒特性的測量一般都需要對火焰進行直接接觸才能測量，圖3.1所示為熱電偶測量火焰溫度，從圖中可以看出，由于探針的侵入對原本火焰的發展產生了一定的干擾，這會對測試結果產生一定的誤差。而對于內燃機中的光學診斷，雖然我們需要對發動機做一些可視化的改變，但是可以認為光譜或者激光輻射等對分子/原子的化學物理過程是不會產生影響的，或者影響極小，是可以忽略不計的。

圖3.1 熱電偶測量預混火焰溫度

a）原始火焰形態 b）熱電偶干擾后的火焰形態

3.2.2 時間分辨率

時間分辨率是指測試過程的持續時間。一般理想狀態下測試時間越短越好，這樣就可以假設在測試時間內測試分子或者粒子并沒有移出測試范圍，并認為此時間內的化學過程和物理過程的變化是可以忽略不計的。大多數用于燃燒診斷的激光系統都是納秒量級的，已經具有了足夠高的時間分辨率。然而，由于實驗條件的限制，很多時候激光器的重復頻率較低，例如只有10Hz，這樣就不能捕捉同一次噴霧（毫秒量級）的瞬態變化過程。而高速數碼相機可以很好地解決這一問題。

3.2.3 空間分辨率

空間分辨率是指光學診斷技術所能夠測得目標物的空間尺度。按照光源、光學設備以及光學設備布置的局限性，可以把光學技術分為一維、二維、三維，以及光學路徑累積技術。圖3.2所示為在一個光學發動機中同時應用了四種不同的光學診斷技術，它們擁有著不同的空間分辨率。比如激光誘導熾光法（LII）所測結果為激光片光上的信息，是一個二維技術。點激光消光法（LEM）測得信息為一個點光源在噴霧光學路徑上累積的結果，是一個一維技術。而OH*化學發光法和雙色法（two-color）都是光學路徑上累積的光強信息。后續章節將對這些技術做進一步的詳細介紹。

圖3.2 光學發動機中多重光學診斷技術同步測量示意圖