方槽實驗設備主要包含微槽組成、氣體供應系統及高壓點火系統。
實驗所使用的氣體由氣瓶提供，並由質流量控制器調整氣體混合比，並 且混合氣體在進入微槽之前完成預混。在完成填氣步驟之後，利用火花 放電對混合器進行點火。滋將微槽設計、氣體供應系統及火花點火系統 分別討論如下：
矩形截面微槽組成
在許多DDT的研究中，火焰速度的量測通常採用侵入式量測工具，
如壓力感測器(pressure transducer)、離子探針(ion probe)或光電二極體 (photodiode)透過量測火焰傳遞過程中的壓力、離子濃度及亮度變化來完 成火焰速度的量測。此方法受限於裝設感測數目及裝設位置，無法完整 解析火焰傳遞動態。如果進行直接拍攝或是紋影顯影，也只能夠在於觀 察窗的區域進行觀察。本研究所設計之管槽兩面採用透明石英玻璃，以 利使用非侵入式高速取像顯影以及紋影系統以解析火焰傳遞的動態。
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圖 3-1 微槽中心剖面爆炸圖。
本研究微槽是以兩片厚玻璃板夾持金屬薄板做為組合。金屬薄板刻 有長槽，除了可依照實驗需求選用不同的薄板厚度，也可藉由薄板上的 不同形狀來設定流道幾何。圖 3-1為微槽中心剖面爆炸圖。為了使兩塊玻 璃板與金屬薄板相互定位，所以使用鋁質夾具來對其固定。夾具設有凹 槽放置玻璃板，為了避免金屬夾具與玻璃間因點接觸而導致破裂，兩者 之間墊有厚0.15 mm塑膠片，由於兩側夾具採對稱設計，螺絲從夾具一端 定位孔穿入並與鎖入另一端做為緊迫及固定。
圖 3-2 為一端夾具之詳細幾何。實驗所使用的微槽是由厚1 mm不銹 鋼片經線切割而成，幾何如圖 3-3 所示，所切割之狹縫長度為93 cm、寬 度為1 mm，兩側均以長98 cm、寬15.5 mm及厚4 mm透明玻璃夾持，圖 3-4 為兩玻璃板的孔位幾何。在微槽幾何中心位置鑽有0.7 mm孔洞安裝點火 電極，並在左端玻璃板上，距離微槽兩端5 mm位置(距點火點位置46 cm) 開有0.7 mm孔洞作為進排氣。孔洞與轉接器對準以外部氣體供應系統連
26 為50 psi，其餘氣體為40 psi。氣體流量可直接於MKS Type 247D四頻道質 流量電源供應器進行設定。並且搭配不同操作範圍的電子流量計，即可 藉由不同通道的流量調整得到不同比例的混合氣體。所使用電子流量控 制器為MKS Type 1179A，其操作範圍為500 sccm(乙烯)及2000 sccm (氧氣 及稀釋氣體)。產品規格上所列之精確度為 1 %。
由於所採用的電子流量計為熱線式流量計。藉由流體經過內部熱線 圈的溫度變化作為流量依據，所以在電子流量計使用之前，必須對其工 作氣體來進行設定，包含流量計的操作範圍及氣體所對應的轉換因子。
為了方便實驗過程氣體更換及流量設定，本研究使用LabVIEW撰寫程 式，搭配NI USB-6259資料擷取卡(DAQ)來驅動流量控制器。
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本研究稀釋比例採用稀釋氣體與氧化劑間的體積百分比，稀釋比例 為稀釋氣體體積相對於稀釋氣體與氧化劑總體積之比例，實驗中稀釋氣 體計算方式則比照此方法進行計算。
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圖 3-2 固定夾具工程圖(單位：mm)。
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圖 3-3 矩形溝槽夾板工程圖(單位：mm)。
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圖 3-4 鑽洞玻璃板工程圖(單位：mm)。
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圖 3-5 氣體供應轉接器工程圖(單位：mm)。
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(a)
(b)
圖 3-6 方形微槽總組成 (a) 3D爆炸圖(b) 實體圖。
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圖 3-7 突擴溝槽夾板工程圖(單位：mm)。
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圖 3-8 微管槽實體組合圖。
圖 3-9 管槽內部突擴部份之形狀及尺寸。
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火花點火系統
本實驗系統之特點之一為點火電極安裝位置於微槽長度方向中點，
點火系統設計上採直徑0.6 mm磨尖銅線插入玻璃上預設電極孔位，以真 空膠(Torr seal, Varian)黏著。跳火所需之電壓則由20 kV點火線圈(PBK40, Information Unlimited)提供，系統可以選擇手動開關或是搭配繼電器以電 子訊號(TTL)控制點火時間。
實驗過程中為了降低跳火對於點火之後火焰傳遞的影響，必須控制 點 火 時 間 使 點 火 器 進 行 單 次 跳 火 。 跳 火 電 極 兩 端 使 用TEKTRONIX P6015A 高 壓 探 棒 作 為 跳 火 過 程 電 壓 的 量 測 。 同 時 點 火 電 路 串 接 TEKTRONIX CT-2高頻率電流探測器測量放電過程的電流值。電壓及電 流讀值皆連接數位示波器(DPO-2014, TEKTRONIX)來進行紀錄。
點火之時點控制以及其與攝影系統之同步，是利用同步器(IDT Timing Hub)完成。當按下同步器上的點火訊號鈕，同步器會送出所設定 時間長度的TTL驅動繼電器，使得點火器電池開始進行供電。電池提供的 低電壓由內部的變壓器進行增壓。高壓電容逐漸且持續的累積電壓，當 累積電壓達到電極兩端導通門檻，則產生一次的跳火。為了使相機的拍 攝 可 以 與 點 火 進 行 同 步 ， 故 另 以 延 遲 訊 號 產 生 器(DG645, Stanford Research Systems)來對跳火瞬間所產生的電壓降進行觸發。觸發同時訊號 產生器將傳送處發訊號至攝影機，以獲得所需時點之影像。
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致火焰直接形成爆震焰。
另如果設定的點火時間不足以達到跳火門檻，電壓及電流量測值則 如圖 3-12所示，當供應電源斷開後，電容內累積電壓會於點火電圈停止 供電之後逐漸降低，以電壓及電流讀值可確認沒有產生跳火產生。
圖 3-10 典型單次跳火與觸發訊號 (Ch1電壓訊號，Ch2電流訊號，Ch3觸 發訊號)。
圖 3-11 跳火過程電壓及電流變化圖 (Ch1電壓訊號，Ch2電流訊號)。
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圖 3-12 充電時間不足時，電壓及電流變化趨勢 (Ch1電壓訊號，Ch2電 流訊號)。