Detector calibration and measurement issues in multi-color time-resolved laser-induced incandescence
Detector calibration and measurement issues in multi-color time-resolved laser-induced incandescence
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多色时间分辨激光诱导白炽光中的探测器校准和测量问题
DOI：
10.1007/s00340-019-7235-7
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
C. Schulz
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
R. Mansmann;T.A. Sipkens;J. Menser;K.J. Daun;T. Dreier;C. Schulz
时间分辨激光诱导白炽光被用来从脉冲激光加热后的粒子温度的时间分辨高温测量中推断气载纳米粒子的尺寸分布。该方法对通常从业者没有考虑到的测量策略的各个方面高度敏感，这往往会导致在名义上相同的条件下进行的测量之间的差异。因此，本文提出了一种记录良好的LII系统校准程序，并对该程序引入的高温温度的不确定度进行了量化。校准步骤包括校正：(1)信号基线，(2)通过光学组件的可变透射率，以及(3)探测器特性(即，增益和光谱灵敏度)。评估候选光源作为校准基准的适宜性，并确定计算的校准系数中的不确定度。误差分析用LII在煤烟层流扩散火焰上进行的测量进行了验证。我们给出了用双色和多色探测技术测定激光加热粒子的温度轨迹的结果，并讨论了不同光谱探测通道组合的温差。我们还总结了可能会对LII信号处理产生偏差的测量伪影，并提出了错误识别和预防的策略。
Time-resolved laser-induced incandescence is used to infer the size distribution of gas-borne nanoparticles from time-resolved pyrometric measurements of the particle temperature after pulsed laser heating. The method is highly sensitive to aspects of the measurement strategy that are often not considered by practitioners, which often lead to discrepancies between measurements carried out under nominally identical conditions. This paper therefore presents a well-documented calibration procedure for LII systems and quantifies the uncertainty in pyrometric temperatures introduced by this procedure. Calibration steps include corrections for: (1) signal baseline, (2) variable transmission through optical components, and (3) detector characteristics (i.e., gain and spectral sensitivity). Candidate light sources are assessed for their suitability as a calibration reference and the uncertainty in calculated calibration factors is determined. The error analysis is demonstrated using LII measurements made on a sooting laminar diffusion flame. We present results for temperature traces of laser-heated particles determined using two- and multi-color detection techniques and discuss the temperature differences for various combinations of spectral detection channels. We also summarize measurement artifacts that could bias the LII signal processing and present strategies for error identification and prevention.
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