电-热传感信息融合成像的火焰检测方法

减少CO2排放是二十一世纪全人类面临的重大课题之一。富氧燃烧以及生物质与煤粉共燃等被认为是行之有效并具发展前景的减少CO2排放的燃烧技术。然而这些燃烧技术具有的特殊性给传统的监测带来挑战。如何实时测量燃烧过程特征参数，评估燃烧状态起至关重要的作用。本项目研究上述燃烧过程中的热学感应机理与电学感应机理，感应机理的融合，以及相应的燃烧火焰分布成像的重建算法，建立融合热学感应机理测量信息与电学感应机理测量信息的新型传感系统以及多机理测量平台，重建富氧燃烧过程中的温度分布。研究成果将为研究富氧以及生物质共燃燃烧过程中所涉及的复杂物理与化学机制、工程实践提供科学依据，为国家的"节能减排"战略做出贡献。

本项目研究燃烧过程中的热学感应机理与电学感应机理，感应机理的融合，以及相应的燃烧火焰分布成像的重建算法，建立融合热学感应机理测量信息与电学感应机理测量信息的新型传感系统以及多机理测量平台，重建燃烧过程中的温度分布。研究成果将为研究燃烧过程中所涉及的复杂物理与化学机制、工程实践提供科学依据，为国家的“节能减排”战略做出贡献。研究的另一个重要目的，是在复杂热物理量场的检测方面取得创新和突破，开辟新的方法，在自然科学现象的探索和学科的发展方向上，取得显著的进展。. 研究在科学问题、关键技术、以及人才培养等方面取得的成果如下：. （1）基于红外/光学/紫外辐射检测信号的温度场重构：在空间感应敏感场的构建上有较大的数学上的难度。研究提出了直线光路上多波长的辐射强度与火焰温度分布之间的数学关系式，从而重建出温度场分布，开辟了一个新的方法。. （2）对于全开放平面型电极布置，执行半无穷大空间内的测量任务，将遇到弱信号以及新型敏感场的建立问题。研究中首次构造全开放平面型电极这种新型的三维测量敏感场，并获得了特有的测量敏感度的空间分布规律，确定了适合高温燃烧装置燃烧特性检测的新型传感器结构。. （3）高效图像重建算法，在信息融合、点信息构造场信息、以及多源信息动态重建等方面，首次建立了多项高效图像重建算法，例如融合声速与声弛豫机理的燃烧空间温度场、速度场、燃烧产物浓度场的三场同时重建等，成为研究方法以及应用技术上的创新。. （4）通过数值计算对燃烧机理和参数的分布进行了研究。得到的富氧燃烧的规律不但为燃烧效率的提高、污染排放的减少，以及控制方法的完善提供了高度价值的信息，也为检测方法的验证和发展提供了重要的依据。. （5）研究中也培养了高质量的人才，接收了一名博士后，毕业博士1人，在读博士3人，毕业硕士2人，在读硕士2人。. （6）研究中进行了大量的国际交流。在国际会议和国内会议中做了主题报告，并作为大会主席，召开了第二届IET可再生能源发电国际会议。提高了我国在国际上的影响力和科研地位。. （7）研究成果包括9篇SCI收录的国际期刊文章，2项发明专利的授权。