[发明专利]等离子体速度测量方法及系统

权利要求书

1.一种等离子体速度测量方法，其特征在于，包括：

待测流场等离子体宏观速度的频率起算点标定，以同种气体的静态等离子体源作为参考源，测量所述参考源的激光诱导荧光信号，选择荧光信号强度最高处的激光频率为所述频率起算点；

对待测流场等离子体基于激光诱导荧光测量，测量得到荧光信号强度随激光频率变化曲线；

根据测量结果分离得到多普勒展宽效应分量，以所述频率起算点为基准进行代换得到待测流场等离子体的实际速度分布。

2.根据权利要求1所述的等离子体速度测量方法，其特征在于，所述对待测流场等离子体基于激光诱导荧光测量包括：

采用激光器作为荧光激发光源，激发光经光路系统进入流场内部待测点上与粒子发生作用并向外辐射荧光；

荧光信号经相敏检波以从背景噪声中提取并经处理器采集，所述处理器以预定频率扫描所述激光器的输出频率，得到荧光信号强度随激光频率变化曲线。

3.根据权利要求1所述的等离子体速度测量方法，其特征在于，

所述根据测量结果分离得到多普勒展宽效应分量，以所述频率起算点为基准进行代换得到待测流场等离子体的实际速度分布包括：

对荧光信号强度随激光频率变化曲线进行积分归一化得到实测光谱线型；

对所述实测光谱线型进行多普勒效应分离得到多普勒展宽效应分量；

以所述频率起算点对所述多普勒展宽效应分量进行多普勒变换得到目标区域粒子的速度-概率密度关系。

4.一种等离子体速度测量系统，其特征在于，包括：

标定装置(100)，用于标定待测流场等离子体宏观速度的频率起算点，以同种气体的静态等离子体源作为参考源，测量所述参考源的激光诱导荧光信号，选择荧光信号强度最高处的激光频率为所述频率起算点；

测量装置(200)，用于对待测流场等离子体基于激光诱导荧光测量，测量得到荧光信号强度随激光频率变化曲线；

后处理装置(300)，用于根据测量结果分离得到多普勒展宽效应分量，以所述频率起算点为基准进行代换得到待测流场等离子体的实际速度分布。

5.根据权利要求4所述的等离子体速度测量系统，其特征在于，

所述测量装置(200)包括：作为荧光激发光源的激光器(201)，所述激光器(201)的输出端连接光路系统，激发光经光路系统进入流场内部待测点上与粒子发生作用并向外辐射荧光；

所述测量装置(200)还包括：用于将荧光信号耦合入光纤的光纤准直器(211)，所述光纤准直器(211)经光纤(216)连接光纤单色仪(212)、光电倍增管(213)及锁相放大器(214)，所述锁相放大器(214)的输出端连接用于数据采集的处理器(215)，所述处理器(215)扫描激光频率且记录所述锁相放大器(214)经相敏检波检测的荧光信号强度以得到荧光信号强度随激光频率变化曲线。

6.根据权利要求5所述的等离子体速度测量系统，其特征在于，

所述光路系统包括设于所述激光器(201)出口的分束镜(202)，所述激发光经所述分束镜(202)反射的部分光进入波长计(203)以监测激光频率，所述波长计(203)连接所述处理器(215)；所述激发光经所述分束镜(202)透射的部分光依次经斩波器(204)、多面反射镜、聚焦透镜(208)进入待测流场(400)内部以与粒子发生作用使之受激吸收并向外辐射荧光。

7.根据权利要求5所述的等离子体速度测量系统，其特征在于，

所述激光器(201)为可调谐激光器。

8.根据权利要求6所述的等离子体速度测量系统，其特征在于，

所述聚焦透镜(208)的焦距不小于2m，经所述聚焦透镜(208)出射的聚焦光斑直径不超过1mm。

9.根据权利要求4所述的等离子体速度测量系统，其特征在于，

所述标定装置(100)采用可透视空心阴极灯作为参考源。

10.根据权利要求4所述的等离子体速度测量系统，其特征在于，

所述后处理装置(300)包括：

第一处理模块(310)，用于对荧光信号强度随激光频率变化曲线进行积分归一化得到实测光谱线型；

第二处理模块(320)，用于对所述实测光谱线型进行多普勒效应分离得到多普勒展宽效应分量；

第三处理模块(330)，用于以所述频率起算点对所述多普勒展宽效应分量进行多普勒变换得到目标区域粒子的速度-概率密度关系。