1.一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测系统,包括火焰燃烧机构和消光采样机构,其特征在于:还包括层流火焰采样机构,所述的火焰燃烧机构包括燃烧器(2)和燃烧器安装架,燃烧器安装架用于调节燃烧器(2)的高度;
消光采样机构中的氙光灯(81)、凸透镜、小孔光阑(86)、中性密度衰减片(88)和CCD相机(89)与燃烧器(2)设置在同一直线上,用于检测碳烟浓度分布;
层流火焰采样机构可拆卸安装在燃烧器(2)上,层流火焰采样机构中设置有SiC纤维,通过SiC纤维采集层流火焰的碳黑颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测系统,其特征在于:所述的燃烧器安装架包括导柱(71)、滑套(72)和调节螺杆(73),滑套(72)与导柱(71)滑动连接,滑套(72)的侧壁与燃烧器底座(23)固连,所述调节螺杆(73)的下端与工作台螺纹连接,调节螺杆(73)的上端活动设置在燃烧器底座(23)的底部中心。
3.根据权利要求1所述的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测系统,其特征在于:消光采样机构中沿氙光灯(81)的照射方向依次为第一凸透镜(82)、火焰(83)、第二凸透镜(84)、滤波片(85)、小孔光阑(86)、第三凸透镜(87)、中性密度衰减片(88)、CCD相机(89),其中的凸透镜、滤波片(85)、小孔光阑(86)和中性密度衰减片(88)均设置在工作台上,第一凸透镜(82)、第二凸透镜(84)、滤波片(85)、小孔光阑(86)、第三凸透镜(87)、CCD相机(89)的光学中心位于同一直线上。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测系统,其特征在于:所述层流火焰采样机构包括上安装架台(1)、下安装架台(3)和安装架立柱(6),上安装架台(1)与下安装架台(3)同轴设置,安装架立柱(6)竖直设置在上安装架台(1)与下安装架台(3)之间,且安装架立柱(6)关于上安装架台(1)的轴线对称分布;沿安装架立柱(6)长度方向设置有至少2个SiC纤维安装杆(54),在相互对应的两个SiC纤维安装杆(54)上安装SiC纤维,用于采集碳黑颗粒。
5.根据权利要求4所述的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测系统,其特征在于:安装架立柱(6)上设置有旋钮滑槽(63),在旋钮滑槽(63)中安装高度调节旋钮(5),SiC纤维安装杆(54)固定在高度调节旋钮(5)的内端;高度调节旋钮(5)能够沿旋钮滑槽(63)上下移动来调节SiC纤维高度。
6.根据权利要求5所述的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测系统,其特征在于:SiC纤维安装杆(54)一端设有安装卡扣(55),纤维安装杆(54)另一端设有挂丝口(56),安装卡扣(55)与高度调节旋钮(5)上的安装座固定槽(53)卡合,挂丝口(56)用于卡住SiC纤维。
7.根据权利要求4所述的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测系统,其特征在于:下安装架台(3)的侧壁设置有侧壁螺纹孔(31),在侧壁螺纹孔(31)中螺纹连接有安装架紧固螺栓(4),通过安装架紧固螺栓(4)卡住燃烧器(2)。
8.根据权利要求5所述的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测系统,其特征在于:安装架立柱(6)的外侧设置有标尺(62),该标尺(62)沿安装架立柱(6)的长度方向分布。
9.一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测方法,采用采样检测系统进行检测,其步骤为:
步骤1、检查气体管路,调整光学设备的轴线位于同一直线上,关闭所有光源,采用CCD相机(89)拍照,并将数据传输到计算机;
步骤2、只打开疝光灯(81),疝光灯(81)发出的平行光传输到CCD相机(89)内,拍摄图像;然后点火,待火焰稳定后,通过调节螺杆(73)调节燃烧器(2)的高度,利用CCD相机(89)拍摄单独火焰工况和疝光灯(81)与火焰同时发光时的图像,结合层析反演算法从轴对称层流扩散火焰中获取二维的碳烟浓度分布;
步骤3、步骤2完成后,调整好SiC纤维间距,把层流火焰采样机构套在燃烧器(2)上,一定时间后,关闭火源,把SiC纤维取下后固定在硬纸板上,并进行编号;
步骤4、利用场发射扫描电子显微镜对采集样品进行分析,得到扫描图片;
步骤5、综合碳黑浓度和碳黑形貌特征,对层流火焰中碳黑颗粒的分布特性进行分析。
10.根据权利要求1所述的一种碳氢燃料层流火焰中碳黑检测方法,其特征在于:步骤2中的层析反演算法为Abel层析反演算法。