研究并了解火焰的燃烧特性,有利于人们及早发现酝酿中的火灾现象,减小危害;有利于实时监测内燃机、电站锅炉等的工作状态,进一步提高工作效率,减少对空气的污染;有利于研制快速响应的火焰匹配探测器,提高装甲车内的全自动灭火抑爆装置性能。目前对火焰的研究主要有光谱法和图像法,光谱法根据光谱仪的探测波段不同又分为紫外、可见光和红外检测,由于单一设备的局限性,往往只能在某一波段范围内进行光谱研究。图像法是通过高速摄像机采集燃烧火焰的图像来分析火焰温度和燃烧速率等信息,这种方法只利用了火焰的可见光信息,研究内容很有限。本文旨在全面研究火焰特性,首先完成了火焰光谱和图像综合测试分析系统的研制。该系统针对标准点火平台、SR-5000红外光谱仪、AvaSpec-2048紫外光谱仪和高速CCD摄像机等分立设备,设计了一套综合控制平台。该平台在配套按键面板和相应操作软件控制下,能够启动某一设备单独工作,也能完成任何两个或多个设备的同时启动和数据同步采集,最终获得目标火焰在全波段范围内的光谱数据(200nm至14.5μm),并得到每一帧对应的火焰图像。其次,本文根据综合测试系统各种测量模式下得到的测量结果,对火焰特性做了全面研究。分析火焰的发射光谱,讨论了火焰的平均温度、光谱发射率、生成物质、闪烁频率和其它辐射特性;分析火焰数字图像,讨论了火焰锋面位置、火焰面积、平均灰度的计算方法。最后对火焰探测器进行研究,将探测器的性能要求与光谱图呈现的火焰特性相关联,对探测器的各项特性参数做了定量的匹配设计。