[發明專利]一種非均勻流場積分吸光度的計算方法和系統

有效

• 申請號: 202011194780.X
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112255186B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 宋俊玲;饒偉;洪延姬;辛明原;馮高平;王殿愷
• 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: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G06F30/20;G06F17/15
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 史冬梅

本發明公開了一種非均勻流場積分吸光度的計算方法及系統，方法包括步驟1、獲取利用吸收光譜法測量實際的非均勻流場時，吸收譜線的第一諧波信號；步驟2、確定利用吸收光譜法測量仿真流場的仿真系統中，吸收譜線的第二諧波信號，其中仿真流場為利用設定的初始參數建立的非均勻流場；步驟3、計算第一諧波信號和第二諧波信號的偏差，結合偏差確定實際的非均勻流場的積分吸光度。本發明可以實現對非均勻流場積分吸光度的求解，可以用于燃燒場參數的二維重建測量。

技術領域

本申請涉及一種非均勻流場積分吸光度的計算方法和系統，屬于燃燒場二維重建技術領域。

背景技術

基于激光吸收光譜技術的燃燒場測量方法，相比于傳統的侵入式測量方法具有靈敏度高、響應速度快、不干擾流場的優勢。將激光吸收光譜方法與CT技術相結合，成為激光吸收光譜層析技術(TAS)，可以實現對燃燒流場參數的二維分布測量。

CT重建的思路是將被測區離散成網格，每個網格內參數均勻分布，一條光線的測量結果是其穿過網格參數沿光線穿過長度的積分量，即CT技術的引入條件是要找到“可積性”參數。在吸收光譜測量中，滿足“可積性”的參數是積分吸光度，它是吸光度在頻域中的積分結果，也稱作吸收面積。直接吸收方法可以通過直接掃描吸收光強信號在頻率上的積分獲得積分吸光度，數學模型簡單，可以直接獲得“可積性”參數。但直接吸收在極端環境下，如振動、窗口污染、光線抖動等使得信號強度不穩定，給基線擬合帶來較大偏差，這種偏差將被以真值的形式帶入到二維重建中，盡管有很多研究者對二維重建算法進行改進以提高重建質量，但是這種偏差在后續的重建中很難被消除。波長調制光譜方法利用對激光波長的高頻正弦調制可以有效地隔離低頻噪聲，使吸收光譜技術的工程應用能力得到了顯著提高。但是現有技術中并沒有如何在波長調制光譜中提取“可積性”參數的方法。

發明內容

本申請的目的在于，提供一種非均勻流場積分吸光度的計算方法和系統，以實現在波長調制光譜中提取“可積性”參數，將波長條調制光譜技術應用到燃燒場參數的二維重建測量中，為燃燒流場二維重建提供有效數據支持。

本發明的第一實施例提供了一種非均勻流場積分吸光度的計算方法，包括：

步驟1、獲取利用吸收光譜法測量實際的非均勻流場時，吸收譜線的第一諧波信號；

步驟2、確定利用吸收光譜法測量仿真流場的仿真系統中，吸收譜線的第二諧波信號，所述仿真流場為利用設定的初始參數建立的非均勻流場；

步驟3、計算所述第一諧波信號和所述第二諧波信號的偏差，結合所述偏差確定所述實際的非均勻流場的積分吸光度。

優選地，所述步驟3，具體為：

計算所述第一諧波信號和所述第二諧波信號的偏差，如所述偏差小于設定閾值，則利用所述第二諧波信號對應的所述仿真流場的參數確定所述非均勻流場的積分吸光度；如所述偏差大于或等于所述設定閾值，則調整所述仿真流場的參數后，重復步驟3，直至所述偏差小于設定閾值。

優選地，所述步驟2具體為：

步驟2.1、確定所述仿真系統中，所述仿真流場在時域下的透射系數；所述透射系數為僅與所述吸收譜線的頻率相關的2階伏赫特線型函數；

步驟2.2、結合所述透射系數和所述仿真系統中時域下的入射光強，計算所述仿真流場的透射光強；

步驟2.3、解調所述透射光強，確定吸收譜線的所述第二諧波信號。

優選地，所述步驟2.1具體為：

利用第一公式確定所述仿真流場在時域下的透射系數，所述第一公式為：