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2026燃烧学学术年会技术观察高速摄像机与紫外成像在燃烧诊断中的应用

2026年10月15—18日，中国工程热物理学会燃烧学学术年会在重庆举行。千眼狼（Revealer）携NEO 25高速摄像机及NEO 25（UV）高速紫外摄像机参展，与参会研究人员交流燃烧实验中的瞬态成像与光学诊断需求。

图1-燃烧大会开幕式

点火是否成功、火焰如何传播、燃烧振荡何时出现，这些问题都需要连续的时间信息。高速摄像机将短暂过程记录为图像序列，使研究人员能够提取事件时刻、前沿位置和结构变化；配合窄带滤光、紫外光学或激光诊断，还可以观察选定发射带的变化，并与压力、流场等数据进行对照。

高速成像的研究价值，取决于图像提供了什么信息，以及这些信息能否支持对燃烧过程的判断。

一、高速摄像机记录含能液体燃料点火与传播的时间过程

燃烧实验中的许多关键差异，首先表现为事件发生时间和发展顺序的不同。液滴接触氧化剂后何时出现发光，点火核能否继续发展，颗粒何时喷出，仅靠单张图像难以判断。

高速摄像机能够连续记录这些变化。经过空间标定和图像识别，可得到前沿位置、投影轮廓或颗粒轨迹随时间的变化，再进一步计算前沿移动速度、摆动幅值和特征频率。

西安交通大学高煦尧老师科研团队在离子液体与醇类燃料复配研究中，关注液滴尺寸、碰撞速度和燃料配比对自燃点火的影响。团队采用千眼狼X113高速摄像机，以1280×1024像素、5000 fps记录液滴接触氧化剂及后续点火过程，从连续帧中辨识接触、形态变化和首次发光等事件，获得不同工况下的点火现象与点火延迟数据。

这类测量使原本难以连续观察的点火过程具备了可比较的时间依据。

图2-西安交通大学使用千眼狼高速摄像机记录点火过程

二、高速紫外摄像机通过分波段记录弱紫外发光，观察不同发光结构

连续图像提供时间信息，波段选择则影响图像主要记录哪一类辐射。宽谱可见光成像适合观察可见发光结构、炽热颗粒，以及外部照明下的液滴和颗粒运动。不过，高温颗粒的辐射可能掩盖较弱的分子带发射，明亮轮廓未必对应实际反应区边界。高速紫外成像为观察紫外发射信号提供了条件。燃烧诊断中常用的OH*化学发光位于约308—310 nm，属于紫外波段；CH*常用化学发光带位于约431 nm，属于可见光波段。

清华大学研究团队采用千眼狼NEO25(UV)高速紫外摄像机，搭配紫外镜头、窄带滤光片，并根据波段和信号强度配置像增强器。在该实验条件下，310 nm通道无像增强器时可在100 fps记录火焰轮廓，加入像增强器后实现了1000 fps连续成像；430 nm可见光通道则在无像增强器条件下实现了1000 fps成像。

这组实验获得了不同通道下的火焰发光图像，也明确了弱信号条件下需要如何组合曝光、光学通量和增强配置，为后续分波段燃烧观测提供了依据。

图3-甲烷+氨气燃烧430nm-1000fps-最大曝光-100mm/F2.0光圈(无像增强器)

三、高速成像追踪甲烷—煤粉爆燃过程，支持抑制效果评价

除了点火时刻和特征波段的发光，火焰传播过程也是燃烧研究的重要观测对象。在甲烷—煤粉混合爆燃实验中，抑制剂可能改变火焰前沿形态、传播速度及压力发展过程。高速摄像机能够连续记录这些变化，为评价抑制效果提供过程数据。

重庆大学等单位的李海涛等研究人员通过图像序列分析火焰前沿形态、火焰高度、传播速度及到达时间。结果显示，抑制剂的作用具有明显的浓度依赖性：MFAC2在50 g/m³时出现促进火焰传播的现象，最大火焰传播速度较空白工况增加15%；含氮、磷改性体系PMFAC则在研究范围内表现出更强的抑制作用。例如，PMFAC2在125 g/m³时，最大火焰传播速度较空白工况降低67%。

高速成像使抑爆评价能够进一步区分火焰在哪一阶段加速、前沿如何变形，以及传播是否延迟。将这些结果与压力曲线对照，可以更完整地比较不同抑制剂的作用。