基于多角度投影激光吸收光谱技术的两段式速度分布流场测试方法

作者:王传位; 李宁; 黄孝龙; 翁春生

摘要:针对具有明显速度梯度的非均匀流场速度分布在线测试难题,提出了基于多角度投影的激光吸收光谱多普勒速度分布测试方法,利用多角度投影吸收光谱信息低频能量相对变化对两段式速度分布区间长度与对应速度值进行耦合求解.建立不同投影角度下吸收光谱平均频偏值与不同速度区间频偏差值之间的函数关系,提出了基于傅里叶变换的光谱信号低频能量变化分析方法,解决了不同速度梯度条件下光谱信号微弱变化检测难题.采用7185.6 cm^–1波段H2O特征谱线结合三条投影光路实现了对于两段式速度分布模型的快速重建,研究了投影角度以及不同幅值噪音对速度分布计算的影响.分析表明该方法对于具有明显速度梯度的流场中高速区速度值重建结果最佳,相对误差0.9%,同时测量噪音对高速区速度值重建结果影响最小.投影角度增大有利于增强重建方程中不同速度区间光谱频偏差值对速度区间长度比值的灵敏度,提高测量精度.考虑到系统测量空间分辨率限制,0°,30°,60°是较为理想的光路分布角度.研究结果对于推动激光吸收光谱技术在发动机诊断及气体动力学研究中的应用具有重要意义.

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关键词:
  • 激光吸收光谱
  • 多普勒效应
  • 傅里叶变换
  • 速度分布

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期刊名称:物理学报

期刊级别:SCI期刊

期刊人气:8841

杂志介绍:
主管单位:中国科学院
主办单位:中国物理学会;中国科学院物理研究所
出版地方:北京
快捷分类:教育
国际刊号:1000-3290
国内刊号:11-1958/O4
邮发代号:2-425
创刊时间:1933
发行周期:半月刊
期刊开本:A4
下单时间:1-3个月
复合影响因子:1.04
综合影响因子:0.79