[發(fā)明專利]一種高頻動(dòng)態(tài)火焰溫度測量方法與系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011582992.5
• 申請(qǐng)日: 2020-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN112629670B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉訓(xùn)臣;齊飛;王雅瑤;王紹杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J5/00
• 分類號(hào): G01J5/00
• 代理公司: 上海上谷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31342
• 代理人: 蔡繼清

1.一種高頻動(dòng)態(tài)火焰溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，包括第一種子激光發(fā)生器和第二種子激光發(fā)生器、第一聲光調(diào)制模塊和第二聲光調(diào)制模塊、第一數(shù)字延時(shí)信號(hào)發(fā)生器、光纖耦合器、光強(qiáng)測量裝置、固體激光器、點(diǎn)—面光路轉(zhuǎn)換組件、高速相機(jī)、像增強(qiáng)器和計(jì)算機(jī)，所述第一種子激光發(fā)生器和所述第二種子激光發(fā)生器分別用于產(chǎn)生不同波長的第一種子激光和第二種子激光，并通過相應(yīng)光纖分別與所述第一聲光調(diào)制模塊和第二聲光調(diào)制模塊的進(jìn)口連接，所述第一數(shù)字延時(shí)信號(hào)發(fā)生器用于對(duì)所述第一聲光調(diào)制模塊和第二聲光調(diào)制模塊進(jìn)行通斷控制，所述第一聲光調(diào)制模塊和第二聲光調(diào)制模塊的出口通過相應(yīng)光纖連接至所述光纖耦合器，所述光纖耦合器通過出口光纖連接至所述固體激光器的入口，所述固體激光器用于將所述光纖耦合器輸出的激光倍頻、調(diào)制并放大成總頻率為40KHZ的雙脈沖激光信號(hào)，所述光強(qiáng)測量裝置在所述固體激光器的出光口附近并與所述計(jì)算機(jī)電連接，用于測量所述雙脈沖激光信號(hào)的光強(qiáng)，所述點(diǎn)—面光路轉(zhuǎn)換組件布置在所述固體激光器的出光口附近，用于將點(diǎn)狀雙脈沖激光轉(zhuǎn)換成平面雙脈沖激光，以使火焰誘導(dǎo)出熒光信號(hào)；所述高速相機(jī)與所述點(diǎn)—面光路轉(zhuǎn)換組件分別布置在待測火焰的兩側(cè)上，位于火焰中心平面上；所述高速相機(jī)用于拍攝熒光信號(hào)，所述高速相機(jī)和所述像增強(qiáng)器與所述計(jì)算機(jī)電連接，所述計(jì)算機(jī)用于根據(jù)光強(qiáng)信息和平面激光誘導(dǎo)熒光信號(hào)計(jì)算得到火焰的二維溫度場分布。

2.如權(quán)利要求1所述的高頻動(dòng)態(tài)火焰溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，第一種子激光和第二種子激光的波長分別是1064.1nm和1064.2nm。

3.如權(quán)利要求1或2所述的高頻動(dòng)態(tài)火焰溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，第一種子激光發(fā)生器和第二種子激光發(fā)生器具有相應(yīng)控制器，所述控制器用于改變種子激光器的控制溫度和控制電流，以得到所需波長的種子激光。

4.如權(quán)利要求1所述的高頻動(dòng)態(tài)火焰溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一數(shù)字延時(shí)發(fā)生器具有AB出口和CD出口，所述AB出口和CD出口分別與所述第一聲光調(diào)制模塊和所述第二聲光調(diào)制模塊電連接。

5.如權(quán)利要求1所述的高頻動(dòng)態(tài)火焰溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述固體激光器為Nd:YAG高頻脈沖激光器，并且包括第三聲光調(diào)制模塊、第四聲光調(diào)制模塊、光纖放大器和第二數(shù)字延時(shí)信號(hào)發(fā)生器，所述光纖耦合器通過出口光纖連接至所述第三聲光調(diào)制模塊，所述第三聲光調(diào)制模塊連接至所述第四聲光調(diào)制模塊，所述第四聲光調(diào)制模塊連接至所述光纖放大器，所述第二數(shù)字延時(shí)信號(hào)發(fā)生器用于對(duì)所述第三聲光調(diào)制模塊和第四聲光調(diào)制模塊進(jìn)行通斷控制，以再次對(duì)第一種子激光和第二種子激光的脈沖信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生總頻率為40KHZ的雙脈沖激光信號(hào)，所述雙脈沖激光信號(hào)通過所述Nd:YAG高頻脈沖激光器的晶體倍頻和光學(xué)參量放大器處理后成為用于激發(fā)自由基熒光信號(hào)的激光；所述光纖放大器用于將雙脈沖激光信號(hào)進(jìn)行放大處理，提高其能量。

6.如權(quán)利要求5所述的高頻動(dòng)態(tài)火焰溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第二數(shù)字延時(shí)信號(hào)發(fā)生器的一路信號(hào)輸出給所述高速相機(jī)，作為拍攝觸發(fā)信號(hào)，SYNC信號(hào)輸出給所述高速相機(jī)作為快門信號(hào)，以及所述高速相機(jī)輸出一路信號(hào)給所述像增強(qiáng)器，使得二者的觸發(fā)信號(hào)與快門信號(hào)相同步，并且所述雙脈沖激光信號(hào)包絡(luò)在像增強(qiáng)器快門和高速相機(jī)快門時(shí)間之內(nèi)。

7.如權(quán)利要求5所述的高頻動(dòng)態(tài)火焰溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括226/283/355nm濾波片，其布置在所述Nd:YAG高頻脈沖激光器的出光口與所述點(diǎn)—面光路轉(zhuǎn)換組件之間。

8.如權(quán)利要求5所述的高頻動(dòng)態(tài)火焰溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述光強(qiáng)測量裝置包括光電二極管探測器、示波器和數(shù)據(jù)采集卡，所述光電二極管探測器布置在所述光纖放大器的出光口附近，用于探測光強(qiáng)信號(hào)，其信號(hào)輸出端口接入所述示波器的采樣通道，同時(shí)用所述數(shù)據(jù)采集卡實(shí)時(shí)采集每一次脈沖后所述示波器上的光強(qiáng)信號(hào)并傳送至所述計(jì)算機(jī)。