[發明專利]一種用于燃燒場氣體參數測量的光學測量裝置

有效

• 申請號: 201911042137.2
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110836864B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 洪延姬;宋俊玲;辛明原;饒偉;馮高平;趙文濤;婁登程;姜雅晶;葉繼飛;李南雷;周偉靜
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/01
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 校麗麗

本發明公開了一種用于燃燒場氣體參數測量的光學測量裝置，屬于流場光學測量技術領域，能夠解決現有技術中由于流場內光線布設數量不足而造成的測量結果較差的問題。所述光學測量裝置包括位于流場相對兩側的激光發射模塊和激光接收模塊；激光發射模塊包括準直單元和設置在準直單元出光側的光形轉化單元；準直單元用于將入射的激光束轉化為準直光束；光形轉化單元用于將準直光束轉化為扇形面光源；激光接收模塊包括設置在扇形面光源照射區域的偏轉單元，以及設置在偏轉單元出光側的聚焦單元；偏轉單元用于將扇形面光源轉化成準直光線；聚焦單元用于將偏轉單元轉化的準直光線聚焦。本發明用于燃燒流場的氣體參數測量。

技術領域

本發明涉及一種用于燃燒場氣體參數測量的光學測量裝置，屬于流場光學測量技術領域。

背景技術

可調諧半導體激光吸收光譜二維重建技術(TDLAT，Tunable Diode LaserAbsorption Tomography)是激光吸收光譜技術與計算成像技術的融合技術，利用氣體分子對光的吸收和計算成像實現對氣體流場的斷層二維重建。現有技術中在利用TDLAT技術對發動機燃燒流場進行測量時，通常采用正交分布式光線布設方案，即設置對應的多個激光發射單元和多個激光接收單元，每個激光發射單元發射的激光穿過待測流場后，被與之對應的激光接收單元接收。然而由于發動機的結構空間有限，難以設置大量的激光發射單元和激光接收單元，這樣會導致流場內光線布設數量不足，從而使得可以獲得的測量信息有限，導致測量結果較差。

發明內容

本發明提供了一種用于燃燒場氣體參數測量的光學測量裝置，能夠解決現有技術中由于流場內光線布設數量不足而造成的測量結果較差的問題。

本發明提供了一種用于燃燒場氣體參數測量的光學測量裝置，所述光學測量裝置包括位于流場相對兩側的激光發射模塊和激光接收模塊；所述激光發射模塊包括準直單元和設置在所述準直單元出光側的光形轉化單元；所述準直單元用于將入射的激光束轉化為準直光束；所述光形轉化單元用于將所述準直光束轉化為扇形面光源；所述激光接收模塊包括設置在所述扇形面光源照射區域的偏轉單元，以及設置在所述偏轉單元出光側的聚焦單元；所述偏轉單元用于將所述扇形面光源轉化成準直光線；所述聚焦單元用于將所述偏轉單元轉化的準直光線聚焦。

可選的，所述光學測量裝置還包括設置在所述光形轉化單元出光側和所述偏轉單元入光側的保護單元，所述保護單元用于阻隔流場對所述光形轉化單元和所述偏轉單元的熱量沖擊。

可選的，所述偏轉單元包括成排設置的多個偏轉件，所述偏轉件用于將照射其上的扇形光線轉化成準直光線；所述聚焦單元包括成排設置的多個聚焦件，每個所述聚焦件與每個所述偏轉件對應，所述聚焦件用于將與其對應的偏轉件轉化的準直光線聚焦。

可選的，所述光學測量裝置還包括位于所述準直單元入光側的單模光纖，所述單模光纖用于向所述準直單元輸出激光束。

可選的，所述光學測量裝置還包括位于所述聚焦單元出光側的多條多模光纖，每條所述多模光纖與每個所述聚焦件對應；所述聚焦件可將所述偏轉件轉化的準直光線聚焦到所述多模光纖上。

可選的，所述準直單元為非球面準直透鏡；所述單模光纖的輸出端面位于所述非球面準直透鏡的焦點處。

可選的，所述光形轉化單元為自由曲面透鏡。

可選的，所述偏轉件為偏轉棱鏡，每個所述偏轉棱鏡的斜面角度不同。

可選的，所述聚焦件為聚焦透鏡。

可選的，所述保護單元允許光線透過，所述保護單元的出光面為流道壁面的延伸面。

可選的，所述保護單元為窗口玻璃。

可選的，所述窗口玻璃的入光面和出光面之間存在1°～3°的夾角。

本發明能產生的有益效果包括：