專利名稱：一種基于高壓氣體瑞利-布里淵散射頻譜測量溫度的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于高壓氣體瑞利-布里淵散射頻譜來反演不同壓強下氣體溫度的實驗裝置。
背景技術：
在工業(yè)生產中，普遍使用熱電偶、熱電阻、玻璃液體溫度計等溫度傳感器測量溫度。測量高溫、高壓氣流時，傳感器在測量端熱平衡時，面對著復雜的傳熱影響。因此，在測量過程中，溫度傳感器的溫度并不等于氣流的實際溫度。而高溫氣體瞬時溫度的測量更是溫度測量中的難點，主要原因是溫度高、壓強大，溫度變化速度快。目前測量高溫高壓氣體的常用方法分為接觸式和非接觸式。用接觸式測溫法測量時，由于感溫元件對溫度場的擾動、傳感器的熱慣性以及測溫區(qū)域的局限性，因此其測量結果不甚理想。非接觸式測溫法，特別是光學測溫法，由于其測量范圍大、響應快、不干擾被測溫度場和瞬態(tài)響應好等優(yōu)點，因而在溫度場的測量方面具有獨特的優(yōu)越性。文中提出了一種新型的、通過測量大氣布里淵頻移實現(xiàn)對高壓氣體溫度實時探測的方法。由于高壓氣體的布里淵頻移與大氣溫度成一一對應的關系，因此只要準確的測量出高壓氣體的布里淵頻移量即可反演出溫度大小。

發(fā)明內容
為了實現(xiàn)高壓氣體溫度的精確測量，我們提出了一種利用高壓瑞利-布里淵散射頻譜來反演溫度的新方法。該方法是通過公式(I)測量高壓氣體的布里淵頻移，來實現(xiàn)聲速的測量，理論研究表明，理想氣體的溫度與聲速服從公式(2)，所以可以推導溫度與布里淵的頻移服從公式(3)
權利要求
1.一種基于高壓瑞利-布里淵散射頻譜來反演氣體溫度的裝置，該裝置包括注入式脈沖激光器或連續(xù)激光器(I)，355nm的全反鏡(2、3、4、13),濾光系統(tǒng)(7),準直和濾光系統(tǒng)(12)，狹縫(10、18、21、23)，凸透鏡(5、8、11、14、17、19、20、22)，散射池(6)，掃描干涉儀 (15)，能量回收池(9)，信號探測裝置(16)。激光器(I)輸出波長為355nm的豎直偏振的窄帶光，經(jīng)355nm全反鏡(2)將95%的光反射到全反鏡(3)，5%的光透射到濾光系統(tǒng)(7)，經(jīng)凸透鏡⑶后，射入散射池(6)中，用于光路的校正。經(jīng)過全反鏡(3)的光經(jīng)過全反鏡(4)及聚焦透鏡(5)，射入到散射池(6)中， 與氣體分子相互作用，產生散射信號，最終透過散射池進入能量回收池(9)。裝置從90°方向探測散射信號，為了保證散射信號能最大效率的耦合到分光系統(tǒng)(15)中，散射信號經(jīng)過濾光狹縫(10)，準直與濾光系統(tǒng)(11、12)，全反鏡(13)，被凸透鏡(14)聚焦到掃描干涉儀 (15)中，最終散射信號被信號探測裝置(16)和計算機進行觀測。
2.如權利要求I所述的基于高壓瑞利-布里淵散射頻譜來反演氣體溫度的裝置，其特征在于散射池￠)的設計，一、采用布儒斯特窗，可以大大減小散射池的反射光；二、能通過外部溫度、壓力的調節(jié)來模擬不同溫度和壓強的氣體，實現(xiàn)不同壓強下高溫氣體的測量。
3.如權利要求I所述的基于高壓瑞利-布里淵散射頻譜來反演氣體溫度的裝置，其特征在于f_P掃描干涉儀的放置和參數(shù)的選擇，實現(xiàn)了微弱散射信號的探測，一、將f_P置于溫度可控的恒溫箱中，可以保證f_P使用的穩(wěn)定性和可靠性；二、f_P的主要參數(shù)為自由光譜范圍30GHZ，F(xiàn)-P的鏡面反射率為99%，中心波長355nm，帶寬230MHZ，精細度130.
4.如權利要求I所述的基于高壓瑞利-布里淵散射頻譜來反演溫度的裝置，其特征在于探測光路中50um狹縫(21)的選擇，實現(xiàn)空間濾波，濾除散射信號中的雜散光，使散射信號的探測成為可能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于高壓氣體瑞利-布里淵散射頻譜來反演溫度的實驗裝置。該裝置是通過探測不同壓強下瑞利-布里淵散射頻譜中的布里淵頻移量來實現(xiàn)不同壓強下聲速的測量，從而實現(xiàn)溫度反演。355nm的單模激光入射到高壓氣體中，與氣體中的各種氣體分子相互作用，散射信號經(jīng)過F-P掃描干涉儀，被光子探測器接收，可以得到高壓氣體的瑞利-布里淵散射譜，通過譜函數(shù)的分析與計算，實現(xiàn)不同壓強下氣體溫度的精確測量。
文檔編號G01J3/28GK102589714SQ20121004238
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月23日 優(yōu)先權日2012年2月23日
發(fā)明者丁文超, 何興道, 吳濤, 張曉 , 江榕宏 申請人:南昌航空大學