专利名称：一种基于高压气体瑞利-布里渊散射频谱测量温度的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于高压气体瑞利-布里渊散射频谱来反演不同压强下气体温度的实验装置。
背景技术：
在工业生产中，普遍使用热电偶、热电阻、玻璃液体温度计等温度传感器测量温度。测量高温、高压气流时，传感器在测量端热平衡时，面对着复杂的传热影响。因此，在测量过程中，温度传感器的温度并不等于气流的实际温度。而高温气体瞬时温度的测量更是温度测量中的难点，主要原因是温度高、压强大，温度变化速度快。目前测量高温高压气体的常用方法分为接触式和非接触式。用接触式测温法测量时，由于感温元件对温度场的扰动、传感器的热惯性以及测温区域的局限性，因此其测量结果不甚理想。非接触式测温法，特别是光学测温法，由于其测量范围大、响应快、不干扰被测温度场和瞬态响应好等优点，因而在温度场的测量方面具有独特的优越性。文中提出了一种新型的、通过测量大气布里渊频移实现对高压气体温度实时探测的方法。由于高压气体的布里渊频移与大气温度成一一对应的关系，因此只要准确的测量出高压气体的布里渊频移量即可反演出温度大小。
发明内容
为了实现高压气体温度的精确测量，我们提出了一种利用高压瑞利-布里渊散射频谱来反演温度的新方法。该方法是通过公式(I)测量高压气体的布里渊频移，来实现声速的测量，理论研究表明，理想气体的温度与声速服从公式(2)，所以可以推导温度与布里渊的频移服从公式(3)
权利要求
1.一种基于高压瑞利-布里渊散射频谱来反演气体温度的装置，该装置包括注入式脉冲激光器或连续激光器(I)，355nm的全反镜(2、3、4、13),滤光系统(7),准直和滤光系统(12)，狭缝(10、18、21、23)，凸透镜(5、8、11、14、17、19、20、22)，散射池(6)，扫描干涉仪 (15)，能量回收池(9)，信号探测装置(16)。激光器(I)输出波长为355nm的竖直偏振的窄带光，经355nm全反镜(2)将95%的光反射到全反镜(3)，5%的光透射到滤光系统(7)，经凸透镜⑶后，射入散射池(6)中，用于光路的校正。经过全反镜(3)的光经过全反镜(4)及聚焦透镜(5)，射入到散射池(6)中， 与气体分子相互作用，产生散射信号，最终透过散射池进入能量回收池(9)。装置从90°方向探测散射信号，为了保证散射信号能最大效率的耦合到分光系统(15)中，散射信号经过滤光狭缝(10)，准直与滤光系统(11、12)，全反镜(13)，被凸透镜(14)聚焦到扫描干涉仪 (15)中，最终散射信号被信号探测装置(16)和计算机进行观测。
2.如权利要求I所述的基于高压瑞利-布里渊散射频谱来反演气体温度的装置，其特征在于散射池￠)的设计，一、采用布儒斯特窗，可以大大减小散射池的反射光；二、能通过外部温度、压力的调节来模拟不同温度和压强的气体，实现不同压强下高温气体的测量。
3.如权利要求I所述的基于高压瑞利-布里渊散射频谱来反演气体温度的装置，其特征在于f_P扫描干涉仪的放置和参数的选择，实现了微弱散射信号的探测，一、将f_P置于温度可控的恒温箱中，可以保证f_P使用的稳定性和可靠性；二、f_P的主要参数为自由光谱范围30GHZ，F-P的镜面反射率为99%，中心波长355nm，带宽230MHZ，精细度130.
4.如权利要求I所述的基于高压瑞利-布里渊散射频谱来反演温度的装置，其特征在于探测光路中50um狭缝(21)的选择，实现空间滤波，滤除散射信号中的杂散光，使散射信号的探测成为可能。
全文摘要
本发明涉及一种基于高压气体瑞利-布里渊散射频谱来反演温度的实验装置。该装置是通过探测不同压强下瑞利-布里渊散射频谱中的布里渊频移量来实现不同压强下声速的测量，从而实现温度反演。355nm的单模激光入射到高压气体中，与气体中的各种气体分子相互作用，散射信号经过F-P扫描干涉仪，被光子探测器接收，可以得到高压气体的瑞利-布里渊散射谱，通过谱函数的分析与计算，实现不同压强下气体温度的精确测量。
文档编号G01J3/28GK102589714SQ20121004238
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月23日 优先权日2012年2月23日
发明者丁文超, 何兴道, 吴涛, 张晓 , 江榕宏 申请人:南昌航空大学