[發明專利]一種波長調制吸收法同步測量流場壓強、溫度、濃度的方法

有效

• 申請號: 201610961885.0
• 申請日: 2016-11-04
• 公開（公告）號: CN106568479B
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 陶波;胡志云;張振榮;葉景峰;王晟;趙新艷
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01N21/39
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

1.一種波長調制吸收法同步測量流場壓強、溫度、濃度的方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：調制二極管激光器波形，輸出激光，所述激光穿過待測流場后由光電探測器將光強信號轉化為電壓信號，經鎖相檢測輸出波長調制吸收信號；獲得調制吸收信號的寬度隨待測流場壓強變化的曲線；

步驟二：利用調制吸收信號的寬度反演壓強；

計算公式為：

P＝f(w) (1)

式中，P為流場的壓強，f(w)表示壓強隨調制信號寬度變化曲線，w表示調制吸收信號寬度；

步驟三：計算壓強修正系數K，其表達式為：

式中，P為步驟二中獲得的壓強，T₀為參考溫度，H(P,T₀)為在參考溫度T₀下調制吸收信號強度H隨壓強P變化曲線，下標1，2表示吸收線1與吸收線2；

步驟四：引入壓強修正系數，利用TDLAS雙線法測量原理計算流場的溫度；

式中，h是普朗克常量(J·s)，c是光速(cm·s^-1)，k是波爾茲曼常量(J·K^-1)，E是吸收譜線下能級的能量(cm^-1)，T₀為參考溫度(K)，H為測量的吸收線調制吸收信號強度；I(ν)為吸收線處的激光光強，下標1，2表示吸收線1與吸收線2；

步驟五：利用任意一條調制吸收信號強度計算組分濃度，計算公式為：

式中，X是吸收組分的摩爾分數，H為測量的任意一條吸收線的調制吸收強度，P為步驟二中獲得的壓強(atm)，L為激光在吸收介質中的傳播長度(cm)，S(T)為吸收線的譜線強度(cm^-2·atm^-1)，H(P,T₀)為在參考溫度T₀下調制吸收信號強度H隨壓強P變化曲線。

2.根據權利要求1所述的波長調制吸收法同步測量流場壓強、溫度、濃度的方法，其特征在于：所述的吸收線1與吸收線2分別對應水在1342.114nm與1454.826nm處的吸收譜線。

3.根據權利要求1所述的波長調制吸收法同步測量流場壓強、溫度、濃度的方法，其特征在于：I(ν)采用同步監測激光光強或一次諧波信號的方式獲取。

4.根據權利要求1所述的波長調制吸收法同步測量流場壓強、溫度、濃度的方法，其特征在于：所述二極管激光器的波長受一個鋸齒波和正弦波疊加的波形調制。