研究背景与意义

安全工程领域，火焰的传播速度和特性直接影响火灾蔓延和危害程度。其中蓝色火焰因燃烧充分、温度高，其传播动力学机制是火灾安全研究中的核心问题。传统图像采集设备在弱光下的灵敏度不足(量子效率＜30%)，难以捕捉蓝色火焰的瞬态行为。sCMOS科学相机凭借高量子效率、低读出噪声、高动态范围等特点，可有效捕捉火焰的微小变化和瞬态行为，助力研究蓝色火焰传播机制。

近日，千眼狼技术工程师与某安全工程实验室研究人员联合开展了基于sCMOS科学相机的观测实验。

实验设备

sCMOS科学相机：采用千眼狼Revealer Gloria 4.2 , 源自GSENSE2020BSI芯片，分辨率2048×2048， 410nm波段下量子效率＞70%。

燃烧实验装置，尺寸1.2m×0.8m×0.6m，通过调节燃烧环境中的氧气体积分数，模拟富氧条件，可确保燃烧的稳定性和重复性。带通滤光片，中心波长410nm，半宽10nm，用于抑制背景光谱干扰，提高信噪比。科学成像分析软件RPC，用于实时采集和存储sCMOS科学相机获取的图像数据。

实验过程与数据

预混甲烷-氧气，当量比Φ=0.9，流速5L/min，氧气浓度梯度25%~35%。架设sCMOS科学相机于燃烧装置侧向点火系统处，搭配50mm C口镜头，并将滤光片安装在相机镜头前。调节sCMOS科学相机的焦距、光圈，增大曝光时间和增益，确保清晰捕捉燃烧区域。

采用LabView控制点火、供气与科学相机同步，同步误差＜50μs。改变氧气浓度实验工况，获取不同条件下蓝色火焰的图像数据。研究人员基于自编程的二值化分析方法，提取蓝色火焰的边缘轮廓，根据提取的火焰边缘位置信息，计算火焰在不同时间点的位移，进一步计算蓝色火焰的传播速度。