專利名稱：一種基于均勻圓金屬片的吸收系數(shù)標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸收系數(shù)標(biāo)定方法，尤其涉及一種基于均勻圓金屬片的吸收系數(shù)標(biāo)定方法。
背景技術(shù)：
高溫流場(chǎng)輻射射線在介質(zhì)中傳播時(shí)，由于介質(zhì)的吸收作用，輻射射線的能量在初始狀態(tài)基礎(chǔ)上以指數(shù)的形式衰減，這種衰減與吸收系數(shù)有著密切的關(guān)系。吸收系數(shù)是流場(chǎng)中空間位置函數(shù)，在以往的高溫流場(chǎng)測(cè)試中，通常應(yīng)用一些成熟的經(jīng)驗(yàn)公式得到吸收系數(shù)， 但是經(jīng)驗(yàn)公式只適合某一種、或者某一類物質(zhì)。事實(shí)上，對(duì)于不同的物質(zhì)，吸收系數(shù)是不斷變化的。針對(duì)基于微元間輻射能量理論和輻射光譜層析技術(shù)重建流場(chǎng)的三維溫度分布和濃度分布重建過程中，吸收系數(shù)是較難確定的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種基于均勻圓金屬片的吸收系數(shù)標(biāo)定方法，以解決高溫軸對(duì)稱流場(chǎng)溫度分布精確測(cè)試的問題。本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，方法步驟為首先在軸對(duì)稱流場(chǎng)的軸向取一截面，其吸收系數(shù)為同心圓分布，通過激光穿過截面前后的能量對(duì)比，測(cè)得這個(gè)截面各輻射線路徑上的吸收系數(shù)投影累計(jì)值，即吸收率，由阿貝爾逆變換的求解方法得到吸收系數(shù)與半徑的關(guān)系， 同時(shí)將一個(gè)已知發(fā)射率的均勻薄層圓形金屬片放在流場(chǎng)的上方，并使得它的中軸和軸對(duì)稱流場(chǎng)的中軸重合，通過紅外熱像儀成像及已知的金屬片發(fā)射率測(cè)得金屬片的溫度分布，根據(jù)金屬片和流場(chǎng)溫度之間的熱交換關(guān)系建立模型，求得流場(chǎng)溫度和半徑的關(guān)系，這樣得到了吸收系數(shù)以及流場(chǎng)溫度與半徑的關(guān)系，采用半徑為中間變量，可得到吸收系數(shù)與溫度之間的關(guān)系。本發(fā)明的技術(shù)效果是解決了在軸對(duì)稱流場(chǎng)測(cè)量中以往靠經(jīng)驗(yàn)公式來確定吸收系數(shù)從而帶來較大測(cè)量誤差的問題，并可根據(jù)測(cè)量得到的吸收系數(shù)與溫度關(guān)系及輻射層析重建算法精確求解軸對(duì)稱流場(chǎng)溫度分布。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖中，1、待測(cè)軸對(duì)稱流場(chǎng)2、半反半透鏡3、半導(dǎo)體激光器4、反射光路光功率計(jì) 5、均勻圓形薄層金屬片6、中心主軸7、紅外熱像儀8、隔熱夾9、透射光路光功率計(jì)10、步進(jìn)電機(jī)。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，首先在不放置待測(cè)軸對(duì)稱流場(chǎng)1的情況下， 打開半導(dǎo)體激光器3，分別讀出激光經(jīng)過半反半透鏡2分束后的入射到反射光路光功率計(jì)4及透射光路光功率計(jì)9的讀數(shù)，設(shè)反射的光功率為L(zhǎng)fan，透射的光功率為L(zhǎng)tou，則 吐^^/ Ltou為半反半透鏡2的反光系數(shù)，測(cè)試10組值，求取平均值，即為半反半透鏡3的反光系數(shù)a.關(guān)閉半導(dǎo)體激光器3，放置待測(cè)軸對(duì)稱流場(chǎng)1.在沒有激光光源2的情況下，讀取透射光路光功率計(jì)9的讀數(shù)，作為流場(chǎng)背景輻射Lb.然后打開半導(dǎo)體激光器3，讓激光穿過待測(cè)軸對(duì)稱流場(chǎng)1中的某一截面，并測(cè)量記錄該截面的高度H，步進(jìn)電機(jī)10以一定的步長(zhǎng)從流場(chǎng)的左側(cè)平移到流場(chǎng)右側(cè)，由反射光路光功率計(jì)4測(cè)得激光光源的一組反射光功率值Lfs，由透射光路光功率計(jì)9測(cè)得激光光源經(jīng)過流場(chǎng)衰減以后的一組光功率L。從而有
Lfs y , ,Lfs-(L- Lh )a
丄推導(dǎo)得_L^_L aLfs
這樣就得到流場(chǎng)介質(zhì)的吸收率％，也就是在一條激光射線路徑上的介質(zhì)吸收系數(shù)的累計(jì)投影。再根據(jù)阿貝爾逆變換的方法求得介質(zhì)吸收系數(shù)與半徑的關(guān)系。同時(shí)將一個(gè)均勻圓形薄層金屬片5用隔熱夾8固定在待測(cè)軸對(duì)稱流場(chǎng)1的正上方，使金屬片的中心軸和流場(chǎng)中心主軸6重合，隨著時(shí)間的變化，用紅外熱像儀7拍攝金屬片的紅外熱像序列，結(jié)合已知金屬材料的發(fā)射率及通過對(duì)熱像數(shù)據(jù)的處理，可得到金屬片溫度隨半徑及時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系，建立金屬片與流場(chǎng)高度為H截面之間熱交換時(shí)域模型，結(jié)合金屬片溫度函數(shù)，可推導(dǎo)得到該流場(chǎng)截面溫度與半徑的關(guān)系。這樣以半徑為中間變量，就可以得到吸收系數(shù)與溫度的關(guān)系。
權(quán)利要求
1. 一種基于均勻圓金屬片的吸收系數(shù)標(biāo)定方法，其特征是方法步驟為首先在軸對(duì)稱流場(chǎng)的軸向取一截面，其吸收系數(shù)為同心圓分布，通過激光穿過截面前后的能量對(duì)比，測(cè)得這個(gè)截面各輻射線路徑上的吸收系數(shù)投影累計(jì)值，即吸收率，由阿貝爾逆變換的求解方法得到吸收系數(shù)與半徑的關(guān)系，同時(shí)將一個(gè)已知發(fā)射率的均勻薄層圓形金屬片放在流場(chǎng)的上方，并使得它的中軸和軸對(duì)稱流場(chǎng)的中軸重合，通過紅外熱像儀成像及已知的金屬片發(fā)射率測(cè)得金屬片的溫度分布，根據(jù)金屬片和流場(chǎng)溫度之間的熱交換關(guān)系建立模型，求得流場(chǎng)溫度和半徑的關(guān)系，這樣得到了吸收系數(shù)以及流場(chǎng)溫度與半徑的關(guān)系，采用半徑為中間變量，可得到吸收系數(shù)與溫度之間的關(guān)系。
全文摘要
一種基于均勻圓金屬片的吸收系數(shù)標(biāo)定方法，方法步驟為首先在軸對(duì)稱流場(chǎng)的軸向取一截面，其吸收系數(shù)為同心圓分布，通過激光穿過截面前后的能量對(duì)比，測(cè)得這個(gè)截面各輻射線路徑上的吸收系數(shù)投影累計(jì)值，即吸收率，由阿貝爾逆變換的求解方法得到吸收系數(shù)與半徑的關(guān)系，這樣得到了吸收系數(shù)以及流場(chǎng)溫度與半徑的關(guān)系，采用半徑為中間變量，可得到吸收系數(shù)與溫度之間的關(guān)系。本發(fā)明的技術(shù)效果是解決了在軸對(duì)稱流場(chǎng)測(cè)量中以往靠經(jīng)驗(yàn)公式來確定吸收系數(shù)從而帶來較大測(cè)量誤差的問題，并可根據(jù)測(cè)量得到的吸收系數(shù)與溫度關(guān)系及輻射層析重建算法精確求解軸對(duì)稱流場(chǎng)溫度分布。
文檔編號(hào)G01J5/58GK102322962SQ20111024884
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月27日
發(fā)明者萬雄, 劉蕊, 張志敏 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)