[發(fā)明專利]一種實時監(jiān)測可調(diào)諧激光器輸出激光波長和能量的裝置及方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810065441.8 | 申請日： | 2018-01-23 |
| 公開（公告）號： | CN108303184A | 公開（公告）日： | 2018-07-20 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 彭江波;于楊;馬欲飛;呂澤方;李曉暉;常光;楊超博;樊榮偉 | 申請（專利權(quán)）人： | 哈爾濱工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | G01J9/00 | 分類號： | G01J9/00 |
| 代理公司： | 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206 | 代理人： | 高媛 |
| 地址： | 150000 黑龍*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 可調(diào)諧激光器 平面激光光束 平面火焰 實時監(jiān)測 凸透鏡 輸出激光波長 光電倍增管 平凸柱透鏡 中心區(qū)域 參考光 濾光片 探頭 激光脈沖能量 穿過 分光鏡反射 平焰燃燒器 激光波長 激光光束 激光能量 實時獲得 試驗測量 試驗過程 試驗效果 熒光收集 偏移 分光鏡 探測區(qū) 波長 熒光 分出 可用 入射 矯正 聚焦 截止 輸出 激發(fā) 失敗 試驗 | ||
本發(fā)明公開了一種實時監(jiān)測可調(diào)諧激光器輸出激光波長和能量的裝置及方法，所述裝置由分光鏡、平凸柱透鏡、平焰燃燒器、濾光片、凸透鏡、光電倍增管和能量探頭構(gòu)成，激光光束沿X軸入射，經(jīng)分光鏡反射分出一束參考光，參考光通過平凸柱透鏡形成平面激光光束，平面激光光束穿過平面火焰中心區(qū)域并進(jìn)入能量探頭；平面激光光束穿過平面火焰中心區(qū)域時激發(fā)平面火焰中的OH并產(chǎn)生熒光，凸透鏡將濾光片截止范圍內(nèi)的熒光收集并聚焦于光電倍增管探測區(qū)。本發(fā)明可實時監(jiān)測試驗過程中可調(diào)諧激光器所輸出的波長和能量，避免因激光波長偏移而導(dǎo)致的試驗效果差甚至導(dǎo)致試驗失敗，同時實時獲得的激光脈沖能量可用于矯正激光能量波動而帶來的試驗測量誤差。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于激光光譜診斷技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種實時監(jiān)測可調(diào)諧激光器輸出激光波長和能量的裝置及方法。
背景技術(shù)
今天，隨著飛機(jī)的渦輪發(fā)動機(jī)、軍用飛機(jī)超燃沖壓發(fā)動機(jī)和火箭發(fā)動機(jī)內(nèi)部燃燒室中燃燒場的研究日益深入，面對傳統(tǒng)燃燒場測量方法的諸多弊端，激光光譜診斷技術(shù)已經(jīng)成為一類非常熱門的研究課題，該技術(shù)擁有替代傳統(tǒng)燃燒場診斷技術(shù)的巨大潛力。
激光光譜診斷技術(shù)雖然相對燃燒場診斷技術(shù)具有諸多優(yōu)點，如時間分辨率高、非入侵式和可實現(xiàn)多組分同步測量等，但應(yīng)用過程中可調(diào)諧激光器輸出波長的偏移將直接影響試驗數(shù)據(jù)的獲得甚至導(dǎo)致試驗失敗，因此實時監(jiān)測可調(diào)諧激光器輸出激光波長就顯得尤為重要。
在發(fā)動機(jī)臺架試驗中，環(huán)境溫度、濕度和試驗過程中的振動等都會直接影響可調(diào)諧激光器輸出激光波長和能量，因此設(shè)計一種實時監(jiān)測可調(diào)諧激光器輸出激光波長的裝置及方法，可以實時監(jiān)測激光器輸出波長是否正確、能量是否穩(wěn)定，確保獲得可靠準(zhǔn)確的試驗數(shù)據(jù)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種實時監(jiān)測可調(diào)諧激光器輸出激光波長和能量的裝置及方法，可實時監(jiān)測試驗過程中可調(diào)諧激光器所輸出的波長和能量，避免因激光波長偏移而導(dǎo)致的試驗效果差甚至導(dǎo)致試驗失敗，同時實時獲得的激光脈沖能量可用于矯正激光能量波動而帶來的試驗測量誤差。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種實時監(jiān)測可調(diào)諧激光器輸出激光波長和能量的裝置，包括分光鏡、平凸柱透鏡、平焰燃燒器、濾光片、凸透鏡、光電倍增管、能量探頭，其中：
所述平焰燃燒器、濾光片、凸透鏡和光電倍增管沿X軸方向依次設(shè)置；
所述分光鏡、平凸柱透鏡、平焰燃燒器和能量探頭沿Y軸方向依次設(shè)置；
所述平焰燃燒器接有甲烷/空氣預(yù)混燃?xì)夤庀到y(tǒng)，形成穩(wěn)定的平焰火焰；
激光光束沿X軸入射，經(jīng)分光鏡反射分出一束參考光，參考光通過平凸柱透鏡形成平行于Y-Z平面的平面激光光束，平面激光光束穿過平面火焰中心區(qū)域并進(jìn)入能量探頭；平面激光光束穿過平面火焰中心區(qū)域時激發(fā)平面火焰中的OH并產(chǎn)生熒光，凸透鏡將濾光片截止范圍內(nèi)的熒光收集并聚焦于光電倍增管探測區(qū)。
一種利用上述裝置實現(xiàn)對可調(diào)諧激光器輸出激光波長實時監(jiān)測的方法，包括如下步驟：
步驟一、點燃平焰燃燒器，形成穩(wěn)定的平焰火焰；
步驟二、可調(diào)諧激光器輸出的激光光束沿X軸入射，經(jīng)分光鏡反射的參考光經(jīng)由平凸柱透鏡聚焦形成平行于Y-Z平面的平面激光光束，平面激光光束通過平焰火焰中心區(qū)域產(chǎn)生熒光；
步驟三、凸透鏡收集濾光片截止范圍內(nèi)的熒光信號，并焦距于光電倍增管的探測區(qū)；
步驟四、光電倍增管將獲得的熒光信號轉(zhuǎn)換為電信號，通過獲得電信號強(qiáng)度的變化判斷可調(diào)諧激光器輸出的激光光束波長是否正確，當(dāng)電信號數(shù)字最大時，輸出波長正確。
利用上述裝置實現(xiàn)對可調(diào)諧激光器輸出激光能量實時監(jiān)測的方法，包括如下步驟：
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