[发明专利]一种波长调制吸收法同步测量流场压强、温度、浓度的方法

摘要

本发明公开一种波长调制吸收法同步测量流场压强、温度、浓度的方法，采用波长调制吸收信号的宽度来反演流场压强，然后利用压强对调制吸收信号强度的影响曲线修正压强对调制吸收信号的强度的影响，最后利用常规的TDLAS双线法测量原理反演流场的温度和组分浓度。利用本发明方法能够精确测量压强动态变化或高压强环境下的流场温度和浓度，同时该方法还实现了流场压强的同步测量，突破了常规压力传感器仅能实现壁面压力测量的限制。

主权项

1.一种波长调制吸收法同步测量流场压强、温度、浓度的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：调制二极管激光器波形，输出激光，所述激光穿过待测流场后由光电探测器将光强信号转化为电压信号，经锁相检测输出波长调制吸收信号；获得调制吸收信号的宽度随待测流场压强变化的曲线；步骤二：利用调制吸收信号的宽度反演压强；计算公式为：P＝f(w)       (1)式中，P为流场的压强，f(w)表示压强随调制信号宽度变化曲线，w表示调制吸收信号宽度；步骤三：计算压强修正系数K，其表达式为：式中，P为步骤二中获得的压强，T0为参考温度，H(P,T0)为在参考温度T0下调制吸收信号强度H随压强P变化曲线，下标1，2表示吸收线1与吸收线2；步骤四：引入压强修正系数，利用TDLAS双线法测量原理计算流场的温度；式中，h是普朗克常量(J·s)，c是光速(cm·s‑1)，k是波尔兹曼常量(J·K‑1)，E"是吸收谱线下能级的能量(cm‑1)，T0为参考温度(K)，H为测量的吸收线调制吸收信号强度；I(ν)为吸收线处的激光光强，下标1，2表示吸收线1与吸收线2；步骤五：利用任意一条调制吸收信号强度计算组分浓度，计算公式为：式中，X是吸收组分的摩尔分数，H为测量的任意一条吸收线的调制吸收强度，P为步骤二中获得的压强(atm)，L为激光在吸收介质中的传播长度(cm)，S(T)为吸收线的谱线强度(cm‑2·atm‑1)，H(P,T0)为在参考温度T0下调制吸收信号强度H随压强P变化曲线。