[發明專利]基于波長調制吸收光譜的高速流場多參數測量系統及方法

有效

• 申請號: 202011278426.5
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112378616B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 王興平;金熠;彭冬;李佳勝
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G01D21/02
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 汪貴艷

1.基于波長調制吸收光譜的高速流場多參數測量系統，包括信號發生器(1)、激光器、數據采集系統(10)以及架設在風洞試驗艙(5)內部的測量架，其特征在于：所述測量架及風洞試驗艙(5)外部均安裝有一一對應的準直器，并形成三組準直器組；所述信號發生器(1)的輸出端分別連接有第一激光器(3-1)、第二激光器(3-2)，所述第一激光器(3-1)、第二激光器(3-2)的輸出端均通過分束器(4)連接形成四路激光，其中一路激光通過光纖傳輸到近紅外標準具(6)上用于激光頻率標定、另外三路激光通過光纖分別傳輸至相對應的一組準直器組上，用于分別測量水氣溫度、水氣分壓和水氣速度；所述三組準直器組和近紅外標準具(6)的輸出端分別與四個探測器一一連接，四個探測器的輸出端與數據采集系統(10)連接；

所述測量架包括固定成十字形結構的固定柱(8-1)、支撐柱(8-2)，所述支撐柱(8-2)上水平對稱固定有兩組肋板(8-4)，所述肋板(8-4)上對稱安裝有準直器；兩組肋板(8-4)中一組肋板為長肋板組、另一組為短肋板組，所述短肋板組位于長肋板組的兩個肋板之間；

所述長肋板組上對稱安裝有第一準直器A1、第一準直器A2，兩者間形成第一束激光(9-1)，所述第一束激光(9-1)與流場運動方向呈90°夾角；

所述短肋板組上分別對稱安裝有第二準直器B1、第三準直器C1、第二準直器B2、第三準直器C2，其中第二準直器B1、第二準直器B2之間形成第二束激光(9-2)，第三準直器C1、第三準直器C2之間形成第三束激光(9-3)；所述第二束激光(9-2)、第三束激光(9-3)中的一束激光與流場運動方向呈90°夾角、另一束激光與流場運動方向呈60°夾角。

2.根據權利要求1所述的高速流場多參數測量系統，其特征在于：所述第一激光器(3-1)與信號發生器(1)之間連接有第一激光器控制器(2-1)，所述第二激光器(3-2)與信號發生器(1)之間連接有第二激光器控制器(2-2)；所述第一激光器控制器(2-1)、第二激光器控制器(2-2)分別控制第一激光器(3-1)、第二激光器(3-2)的電流和溫度。

3.根據權利要求1所述的高速流場多參數測量系統，其特征在于：所述第一激光器(3-1)、第二激光器(3-2)的中心波長分別為1391.67nm、1395.00nm，激光器的調制信號為半鋸齒波疊加高頻調制信號；所述分束器(4)為2×4光纖耦合分束器，使所述第一激光器(3-1)、第二激光器(3-2)中的激光等量輸入分束器(4)并分成四等份輸出而形成四路激光。

4.根據權利要求1所述的高速流場多參數測量系統，其特征在于：所述肋板(8-4)的中間垂直固定有L形支架(8-5)，所述準直器的一端連接光纖頭、另一端通過螺紋連接在L形支架(8-5)的內側壁；位于L形支架(8-5)的外側壁安裝有保護劈(8-6)。

5.根據權利要求1所述的高速流場多參數測量系統，其特征在于：所述固定柱(8-1)、支撐柱(8-2)、肋板(8-4)、L型支架(8-5)的迎風面均呈尖端，以減少激波的產生。

6.根據權利要求1所述的高速流場多參數測量系統，其特征在于：所述第一準直器A1、第二準直器B1、第三準直器C1為激光發射端，第一準直器A2、第二準直器B2、第三準直器C2為激光接收端。