专利名称：一种基于均匀圆金属片的吸收系数标定方法
技术领域：
本发明涉及一种吸收系数标定方法，尤其涉及一种基于均勻圆金属片的吸收系数标定方法。
背景技术：
高温流场辐射射线在介质中传播时，由于介质的吸收作用，辐射射线的能量在初始状态基础上以指数的形式衰减，这种衰减与吸收系数有着密切的关系。吸收系数是流场中空间位置函数，在以往的高温流场测试中，通常应用一些成熟的经验公式得到吸收系数， 但是经验公式只适合某一种、或者某一类物质。事实上，对于不同的物质，吸收系数是不断变化的。针对基于微元间辐射能量理论和辐射光谱层析技术重建流场的三维温度分布和浓度分布重建过程中，吸收系数是较难确定的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种基于均勻圆金属片的吸收系数标定方法，以解决高温轴对称流场温度分布精确测试的问题。本发明是这样来实现的，方法步骤为首先在轴对称流场的轴向取一截面，其吸收系数为同心圆分布，通过激光穿过截面前后的能量对比，测得这个截面各辐射线路径上的吸收系数投影累计值，即吸收率，由阿贝尔逆变换的求解方法得到吸收系数与半径的关系， 同时将一个已知发射率的均勻薄层圆形金属片放在流场的上方，并使得它的中轴和轴对称流场的中轴重合，通过红外热像仪成像及已知的金属片发射率测得金属片的温度分布，根据金属片和流场温度之间的热交换关系建立模型，求得流场温度和半径的关系，这样得到了吸收系数以及流场温度与半径的关系，采用半径为中间变量，可得到吸收系数与温度之间的关系。本发明的技术效果是解决了在轴对称流场测量中以往靠经验公式来确定吸收系数从而带来较大测量误差的问题，并可根据测量得到的吸收系数与温度关系及辐射层析重建算法精确求解轴对称流场温度分布。
图1为本发明的结构示意图。在图中，1、待测轴对称流场2、半反半透镜3、半导体激光器4、反射光路光功率计 5、均勻圆形薄层金属片6、中心主轴7、红外热像仪8、隔热夹9、透射光路光功率计10、步进电机。
具体实施例方式如图1所示，本发明是这样来实现的，首先在不放置待测轴对称流场1的情况下， 打开半导体激光器3，分别读出激光经过半反半透镜2分束后的入射到反射光路光功率计4及透射光路光功率计9的读数，设反射的光功率为Lfan，透射的光功率为Ltou，则 吐^^/ Ltou为半反半透镜2的反光系数，测试10组值，求取平均值，即为半反半透镜3的反光系数a.关闭半导体激光器3，放置待测轴对称流场1.在没有激光光源2的情况下，读取透射光路光功率计9的读数，作为流场背景辐射Lb.然后打开半导体激光器3，让激光穿过待测轴对称流场1中的某一截面，并测量记录该截面的高度H，步进电机10以一定的步长从流场的左侧平移到流场右侧，由反射光路光功率计4测得激光光源的一组反射光功率值Lfs，由透射光路光功率计9测得激光光源经过流场衰减以后的一组光功率L。从而有
Lfs y , ,Lfs-(L- Lh )a
丄推导得_L^_L aLfs
这样就得到流场介质的吸收率％，也就是在一条激光射线路径上的介质吸收系数的累计投影。再根据阿贝尔逆变换的方法求得介质吸收系数与半径的关系。同时将一个均勻圆形薄层金属片5用隔热夹8固定在待测轴对称流场1的正上方，使金属片的中心轴和流场中心主轴6重合，随着时间的变化，用红外热像仪7拍摄金属片的红外热像序列，结合已知金属材料的发射率及通过对热像数据的处理，可得到金属片温度随半径及时间变化的函数关系，建立金属片与流场高度为H截面之间热交换时域模型，结合金属片温度函数，可推导得到该流场截面温度与半径的关系。这样以半径为中间变量，就可以得到吸收系数与温度的关系。
权利要求
1. 一种基于均勻圆金属片的吸收系数标定方法，其特征是方法步骤为首先在轴对称流场的轴向取一截面，其吸收系数为同心圆分布，通过激光穿过截面前后的能量对比，测得这个截面各辐射线路径上的吸收系数投影累计值，即吸收率，由阿贝尔逆变换的求解方法得到吸收系数与半径的关系，同时将一个已知发射率的均勻薄层圆形金属片放在流场的上方，并使得它的中轴和轴对称流场的中轴重合，通过红外热像仪成像及已知的金属片发射率测得金属片的温度分布，根据金属片和流场温度之间的热交换关系建立模型，求得流场温度和半径的关系，这样得到了吸收系数以及流场温度与半径的关系，采用半径为中间变量，可得到吸收系数与温度之间的关系。
全文摘要
一种基于均匀圆金属片的吸收系数标定方法，方法步骤为首先在轴对称流场的轴向取一截面，其吸收系数为同心圆分布，通过激光穿过截面前后的能量对比，测得这个截面各辐射线路径上的吸收系数投影累计值，即吸收率，由阿贝尔逆变换的求解方法得到吸收系数与半径的关系，这样得到了吸收系数以及流场温度与半径的关系，采用半径为中间变量，可得到吸收系数与温度之间的关系。本发明的技术效果是解决了在轴对称流场测量中以往靠经验公式来确定吸收系数从而带来较大测量误差的问题，并可根据测量得到的吸收系数与温度关系及辐射层析重建算法精确求解轴对称流场温度分布。
文档编号G01J5/58GK102322962SQ20111024884
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月27日 优先权日2011年8月27日
发明者万雄, 刘蕊, 张志敏 申请人:南昌航空大学