多谱线TDLAS测温中谱线选择的实验研究

采用可调谐半导体激光吸收光谱技术,利用两条谱线可以测量激光路径上的平均温度。在利用多条谱线测量激光路径的平均温度时,测量的精确度主要受制于测量信号的离散程度以及谱线低能级能量的分散程度。利用中心波长为1392.5 nm(7181.32 cm^(-1))的激光器快速扫描4条H_2O的波数为7182.950、7182.209、7181.156、7179.752 cm^(-1)的吸收谱线,研究了不同的谱线组合方式对激光路径平均温度测量精密度的影响。实验结果表明,进行谱线选取时,通过依次去掉一条谱线并计算其余谱线测量标准偏差的结果,能够快速反映出被去掉谱线对温度测量精确度的权重。通过谱线选择,测量得到的路径上平均温度的标准偏差小于20 K。

温压炸药爆炸过程的瞬态温度

为了更好地测量炸药爆炸过程瞬时高温,在原子发射光谱理论的基础上,研制了一套瞬态多谱线测温系统,系统的时间分辨率可达微秒级。通过对三种配方温压炸药爆炸过程的实时测量,获得了其温度随时间分布的曲线。曲线的两个峰值如实反映了温压炸药爆炸过程中最初无氧燃烧反应和后续有氧燃烧反应。多组实验结果表明,多谱线测试系统相对偏差低于2.6%,重复性较好,可以部分消除双谱线法中因所选谱线组不同而引起的计算结果的不确定性。

温度调谐多谱线方法测量燃烧场的非均匀温度分布

为了实现燃烧场沿视线（LOS）路径的温度分布测量，发展了可调谐二极管吸收光谱（TDLAS）多谱线测温技术。将快速温度调谐技术应用到TDLAS在线测量中，采用4支激光器时分复用的方式，在24 s内覆盖H2O的多条吸收谱线，通过多谱线选择原则筛选了其中的35条吸收谱线作为多谱线测温中的目标谱线。提出了路径分区的温度测量方法，通过将线强与温度的复杂超越函数关系在测温范围内进行多项式简化，并加入边界约束条件，得到每个路径分区内的温度值。利用该方法对酒精灯进行实验，得到的结果与热电偶测量结果相吻合，从而验证了快速温度调谐多谱线方法测量近似稳定的非均匀温度场的LOS分布的可行性和有效性。研究结果为火场检测和高温工业过程的温度测量提供了一定的参考。