燃烧监测新利器 —— 红外多光谱相机

一直以来红外热成像技术的应用都十分广泛，在燃烧领域尤为突出。但众所周知，大多数燃烧气体（如二氧化碳CO₂、水蒸气H₂O、一氧化碳CO）会在离散能级（即极窄的光谱范围内）对红外辐射进行选择性吸收/发射。

因此，如果不预先掌握燃烧气体的光谱发射率特性或做出相关假设，通过传统宽波段成像得到的多数燃烧过程温度分布结果都会存在误差。采用光谱滤波器，不仅能够对这些关键发射率参数进行估算，还可对燃烧气体的化学组分进行选择性识别。

但是由于多数火焰具有湍流特性，所以在获取上述信息时不能牺牲时间分辨率。为此，Telops公司研发了一套时间分辨型多光谱成像系统——Telops MS-IR，该系统将高性能宽波段相机与旋转式光谱滤光轮进行同步联动，可自动在各个光谱通道采集图像，不需要人工更换或者选择滤光片。Telops MS-IR红外相机的滤光片轮最多可装载 8 片不同滤光片，相比市面上大多数滤光片轮系统具有更高的灵活性。

为了阐明该系统在燃烧实验表征中的优势，研究人员利用 Telops MS-IR MW中波红外相机，在一种结构极为简单、可代表层流火焰的燃烧装置 —— 蜡烛火焰上开展了测量实验。通过对不同光谱滤光片所获信息推导得到的波段内辐射亮度（IBR）分布进行建模，反演得到了温度分布。又在测量过程中，通过添加黑火药产生湍流，来进一步展示了时间分辨多光谱成像的优势，并将所得结果与传统宽波段成像得到的对应温度分布进行对比。结果表明：Telops MS-IR 系列相机能够在高时间分辨率下，对层流及湍流燃烧系统进行有效表征。