[發明專利]一種測量混合氣體流場組分濃度分布的光學方法

有效

• 申請號: 201610310835.6
• 申請日: 2016-05-11
• 公開（公告）號: CN105784640B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 陳云云;于洋;陳麗珠;溫艷
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發明提供了一種測量混合氣體流場的組分濃度分布的光學方法。所述混合氣體流場包括相互混合在一起的第一已知氣體和第二已知氣體，而且所述測量混合氣體流場的組分濃度分布的光學方法包括如下步驟：a、向所述混合氣體流場發射單波長的激光；b、在用于形成莫爾條紋的光學組件中，利用通過所述混合氣體流場后的激光形成莫爾條紋；c、利用重建算法根據所述莫爾條紋計算得到所述混合氣體流場的立體折射率分布；d、根據所述立體折射率分布計算得到所述第一已知氣體和所述第二已知氣體的立體濃度分布。本發明的有益效果在于：所述測量混合氣體流場組分濃度分布的光學方法實時、穩定、非接觸地獲得具有雙組分混合氣體流場的組分濃度分布。

技術領域

本發明屬于光學探測技術領域，具體地涉及一種測量混合氣體流場組分濃度分布的光學方法。

背景技術

目前，混合氣體流場的組分濃度分布的測量，對很多領域都顯得尤為基礎而關鍵。然而，此問題至今尚未得到很好的解決。

因此，有必要提供一種具有實時、穩定、非接觸等特點，并可以給出3-D濃度分布的測量混合氣體流場的組分濃度分布的光學方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有實時、穩定、非接觸等特點，并可以給出3-D濃度分布的測量混合氣體流場的組分濃度分布的光學方法。

本發明的技術方案如下：一種測量混合氣體流場的組分濃度分布的光學方法，所述混合氣體流場包括相互混合在一起的第一已知氣體和第二已知氣體，而且所述測量混合氣體流場的組分濃度分布的光學方法包括如下步驟：a、向所述混合氣體流場發射單波長的激光；b、在用于形成莫爾條紋的光學組件中，利用通過所述混合氣體流場后的激光形成莫爾條紋；c、利用重建算法根據所述莫爾條紋計算得到所述混合氣體流場的立體折射率分布；d、根據所述立體折射率分布計算得到所述第一已知氣體和所述第二已知氣體的立體濃度分布。

優選地，步驟c包括如下步驟：

采用圖像傳感器采集所述莫爾條紋，并將所述莫爾條紋發送至計算機；

利用所述計算機根據重建算法計算所述混合氣體流場的立體折射率分布。

優選地，在步驟d中，根據如下公式計算所述第一已知氣體的濃度分布：

其中，μ是第一已知氣體的濃度分布，n_t是測量得到的所述混合氣體流場的折射率，n₁和n₂分別是所述第一已知氣體和所述第二已知氣體的折射率。

優選地，所述第二已知氣體的濃度分布為1-μ。

優選地，在步驟d中，在所述光學組件中，所述激光依次穿過光柵組件、成像透鏡組件和莫爾條紋接收屏，從而在所述莫爾條紋接收屏上形成所述莫爾條紋。

優選地，所述成像透鏡組件包括相對間隔設置的第一透鏡和第二透鏡，且在所述第一透鏡和所述第二透鏡之間還設置有濾波器，所述濾波器與所述第一透鏡和所述第二透鏡同光軸設置。

本發明的有益效果在于：所述測量混合氣體流場組分濃度分布的光學方法可以實時、穩定、非接觸地獲得具有雙組分混合氣體流場的組分濃度分布；而且，所述測量混合氣體流場組分濃度分布的光學方法所采用的實驗裝置簡單，操作便捷，適合一定規模的混合氣體流場濃度的檢測。

附圖說明

圖1為與本發明實施例提供的測量混合氣體流場組分濃度分布的光學方法相關的測量裝置的結構示意圖；

圖2為本發明的實施例提供的測量混合氣體流場組分濃度分布的光學方法的流程框圖。

具體實施方式