3.2 光学诊断技术的特点

3.2.1 非接触性

探针对燃烧特性的测量一般都需要对火焰进行直接接触才能测量，图3.1所示为热电偶测量火焰温度，从图中可以看出，由于探针的侵入对原本火焰的发展产生了一定的干扰，这会对测试结果产生一定的误差。而对于内燃机中的光学诊断，虽然我们需要对发动机做一些可视化的改变，但是可以认为光谱或者激光辐射等对分子/原子的化学物理过程是不会产生影响的，或者影响极小，是可以忽略不计的。

图3.1 热电偶测量预混火焰温度

a）原始火焰形态 b）热电偶干扰后的火焰形态

3.2.2 时间分辨率

时间分辨率是指测试过程的持续时间。一般理想状态下测试时间越短越好，这样就可以假设在测试时间内测试分子或者粒子并没有移出测试范围，并认为此时间内的化学过程和物理过程的变化是可以忽略不计的。大多数用于燃烧诊断的激光系统都是纳秒量级的，已经具有了足够高的时间分辨率。然而，由于实验条件的限制，很多时候激光器的重复频率较低，例如只有10Hz，这样就不能捕捉同一次喷雾（毫秒量级）的瞬态变化过程。而高速数码相机可以很好地解决这一问题。

3.2.3 空间分辨率

空间分辨率是指光学诊断技术所能够测得目标物的空间尺度。按照光源、光学设备以及光学设备布置的局限性，可以把光学技术分为一维、二维、三维，以及光学路径累积技术。图3.2所示为在一个光学发动机中同时应用了四种不同的光学诊断技术，它们拥有着不同的空间分辨率。比如激光诱导炽光法（LII）所测结果为激光片光上的信息，是一个二维技术。点激光消光法（LEM）测得信息为一个点光源在喷雾光学路径上累积的结果，是一个一维技术。而OH*化学发光法和双色法（two-color）都是光学路径上累积的光强信息。后续章节将对这些技术做进一步的详细介绍。

图3.2 光学发动机中多重光学诊断技术同步测量示意图