平面激光誘導(dǎo)熒光（Planar laser induced fluorescence, PLIF）技術(shù)是利用片狀的可調(diào)諧激光選擇性激發(fā)待測(cè)環(huán)境中的特定組分，通過測(cè)量激發(fā)態(tài)組分輻射的熒光而獲取片光區(qū)域該組分的二維空間分布信息。該技術(shù)是一種基于光譜學(xué)的燃燒及等離子體放電診斷技術(shù)，是當(dāng)前研究復(fù)雜流場(chǎng)、燃燒學(xué)、等離子體放電重要的技術(shù)手段之一，先后被應(yīng)用于穩(wěn)態(tài)層流火焰、湍流擴(kuò)散火焰、超聲速燃燒、爆轟及激波誘導(dǎo)燃燒等診斷中。
相對(duì)于其他診斷技術(shù)PLIF 具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1）非接觸式測(cè)量，不干擾待測(cè)環(huán)境；
2）時(shí)間/空間分辨率高，時(shí)間分辨可達(dá)納秒量級(jí)，可獲得二維空間信息；
3）靈敏度高，個(gè)別組分探測(cè)下限可達(dá)106個(gè)粒子/cm3；
4）測(cè)試目標(biāo)范圍廣，可實(shí)現(xiàn)原子、分子、離子以及自由基團(tuán)的診斷。
基本原理 PLIF基本原理是待測(cè)環(huán)境（如火焰）中痕量組分的分子或原子在入射激光的作用下由低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，能級(jí)差與入射光共振，以達(dá)到在高能態(tài)布聚的效率，為獲得熒光信號(hào)提供前提，隨后部分粒子從受激的高能態(tài)回落到不同的低能態(tài)，從而輻射出由不同波長(zhǎng)組成的熒光光譜帶，通過總熒光強(qiáng)度測(cè)量實(shí)現(xiàn)流場(chǎng)可視化。
由于熒光的檢測(cè)時(shí)間分辨為納秒量級(jí)，對(duì)于個(gè)別壽命較短的組分，尤其是化學(xué)反應(yīng)中的中間產(chǎn)物，熒光測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)組分分布的瞬態(tài)凍結(jié)，從而可以從中提取有用的信息。例如針對(duì)燃料的燃燒過程，能夠誘導(dǎo)熒光的痕量組分有OH、NO、CHO、H2、H2O和NO2等，它們是火焰化學(xué)反應(yīng)中是活躍和重要的因素，通過對(duì)自由基濃度和分布的分析，可以得到火焰結(jié)構(gòu)、反應(yīng)機(jī)理、燃燒效率等方面的信息。
一般情況下，熒光的強(qiáng)度與溫度、壓力、組分濃度以及一些已知的實(shí)驗(yàn)參數(shù)有關(guān)，通過采取適當(dāng)措施，可以使熒光強(qiáng)度與組分濃度相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)濃度場(chǎng)的定量測(cè)量。另外可以利用粒子從受激能態(tài)向低能態(tài)回落與溫度的相關(guān)性，通過比較兩個(gè)單脈沖激光誘導(dǎo)的熒光強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。由于光與物質(zhì)相互作用發(fā)生的時(shí)間非常短暫，激光誘導(dǎo)熒光方法具有很高的靈敏度。與拉曼散射和瑞利散射相比，激光誘導(dǎo)熒光的信號(hào)強(qiáng)度要高出5~15個(gè)數(shù)量級(jí)，這樣更有利于瞬態(tài)信息的捕捉、量化。
PLIF系統(tǒng)采用片狀激光激發(fā)待測(cè)環(huán)境的瞬態(tài)組分，測(cè)量輻射相關(guān)特定熒光光譜，對(duì)該特定光譜進(jìn)行記錄，通過圖像處理，得到相關(guān)成分濃度或者診斷場(chǎng)溫度的空間分布。以火焰為例，通過不同技術(shù)可獲取燃燒過程中組分的一維、二維、三維空間分布，從而確定不同環(huán)境燃燒情況、燃燒效率及燃燒過程。
熒光激發(fā)物理過程示意圖
應(yīng)用
1. 燃?xì)廨啓C(jī)
2. 汽車引擎
3. 工業(yè)燃燒
4. 清潔能源
5. 爆震與爆轟
6. 航空發(fā)動(dòng)機(jī)
7. 空氣動(dòng)力學(xué)
8. 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
9. *航空航天動(dòng)力
10. 湍流燃燒與CFD驗(yàn)證
典型射流火焰瞬態(tài)組分分布
射流擴(kuò)散火焰OH二維濃度分布
