基于激光诱导光栅测量气体温度和热扩散率的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于激光诱导光栅测量气体温度和热扩散率的方法，包括使用脉冲激光激发诱导光栅、使用连续激光作为探测光进而产生信号光、确定光栅间距、提取信号光振荡的频率值后计算得出温度值、对信号衰减曲线进行拟合得到时间常数和计算得出热扩散率。本发明专利技术还公开了一种基于激光诱导光栅测量气体温度和热扩散率的装置，包括激发光单元、探测光单元、信号接收单元。本发明专利技术提供的基于激光诱导光栅测量气体温度和热扩散率的方法及装置实现了对燃烧场以及气体环境中温度和热扩散率的高精度、瞬态测量，不仅克服了现有测温手段中存在的弊端，具有抗干扰能力强、复杂环境适应性强等特点，并且能够同步获得气体组分的热扩散率。

【技术实现步骤摘要】
基于激光诱导光栅测量气体温度和热扩散率的方法及装置
本专利技术属于气体温度、热扩散率测量领域，具体涉及一种基于激光诱导光栅测量气体温度和热扩散率的方法及装置。
技术介绍
在能源、环境、化工、冶炼、航空航天等行业中，气体温度和热扩散率的实时准确测量对生产工艺优化、节能减排和安全生产等具有重要的意义。传统的测温方法包括接触式和非接触式方法。热电偶测温法是一种典型的接触式测量法，得到了广泛应用；然而，热电偶的布置干扰了被测环境的流场，在测量精度上表现也较差；同时在特种高温环境中，热电偶往往需要加装铠装外壳才能够使用；并且，一般的热电偶不具备高频瞬时响应性，无法应用于高速燃烧以及高频变化的温度场。红外辐射测温是一种基于热辐射原理的非接触式方法；但被测表面的发射率、反射率以及环境温度都对测量结果有较大的影响，这些因素直接影响了它的准确性和适用性。拉曼散射测温是一种非接触式光学测温法；一般而言，拉曼散射测温主要与分布式光纤系统结合，应用于大型区域的空间温度场进行检测。它的测温精度和瞬时响应性都有一定限度。相干反斯托克斯拉曼散射是一种基于非线性四波混频原理的非接触式方法，该方法通过拟合光谱线形得出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光诱导光栅测量气体温度和热扩散率的方法，包括以下步骤：(1)由脉冲激光器产生的激发光源被分光镜分为两束激发光，两束激发光经过布置光路后，以角度θ相交于O点位置，在O点位置激发诱导光栅；(2)连续激光器产生探测光，探测光以布拉格角度β入射到两束激发光的相交位置O点，在诱导光栅处发生散射，产生信号光；(3)信号光经过信号采集光路中的滤波镜、聚焦透镜组后，其光电信号被光电倍增管接收，高速采集仪记录振幅强度变化的信号；(4)对信号光的振幅强度变化曲线进行傅里叶频率分析得到信号光振荡频率fc，结合光栅间距Λ和fc计算目标温度参数T；(5)对信号光的振幅强度变化曲线进行数据拟合得到信号强度衰...

【技术特征摘要】
1.一种基于激光诱导光栅测量气体温度和热扩散率的方法，包括以下步骤：(1)由脉冲激光器产生的激发光源被分光镜分为两束激发光，两束激发光经过布置光路后，以角度θ相交于O点位置，在O点位置激发诱导光栅；(2)连续激光器产生探测光，探测光以布拉格角度β入射到两束激发光的相交位置O点，在诱导光栅处发生散射，产生信号光；(3)信号光经过信号采集光路中的滤波镜、聚焦透镜组后，其光电信号被光电倍增管接收，高速采集仪记录振幅强度变化的信号；(4)对信号光的振幅强度变化曲线进行傅里叶频率分析得到信号光振荡频率fc，结合光栅间距Λ和fc计算目标温度参数T；(5)对信号光的振幅强度变化曲线进行数据拟合得到信号强度衰减曲线，进而得到其时间常数τ0，并根据时间常数τ0计算气体热扩散率a。2.根据权利要求1所述的基于激光诱导光栅测量气体温度和热扩散率的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的布置光路包括对称布置的第一反射镜和第二反射镜，两束激发光分别经第一反射镜和第二反射镜反射后以角度θ相交于O点位置。3.根据权利要求2所述的基于激光诱导光栅测量气体温度和热扩散率的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的角度θ为2°-4°。4.根据权利要求1所述的基于激光诱导光栅测量气体温度和热扩散率的方法，其特征在于，所述步骤(2)中布拉格角度β满足：λprobe＝2Λsinβ其中，Λ为光栅的间距，λprobe为探测光的波长；其中，λpump为激发光波长，θ为两束激发光夹角。5.根据权利要求1所述的基于激光诱导光栅测量气体温...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴迎春，吴学成，陈玲红，邱坤赞，高翔，岑可法，林志明，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33