PDF《CARS 在超音速燃烧研究中的应用 3》

在需要采集参照信号时 ,参 照光路与测量光路强度比为 2∶ 8.这两束光被共焦的透镜组 L1 和L2 聚焦到测试点 ,然后又形成平 行光束到达双色镜 DM ,90 %以上的ω p 和ωs 被反射 ,CARS 光束ω a 透过 DM ,通过空间滤波器 SF 和干涉滤光片 F 及光纤耦合器L ( f = 4mm)进入光纤 OF( = 6mm) .空间滤波器可滤去 CARS 光束 的共线部分 ,干涉滤光片滤掉残存的ω p 和ωs,ω a 经光纤进入光谱仪 ,由ICCD 接收.OMA 控制器 采集信号并存入计算机. 需强调指出两点:(1) Mh 的优点是针对不同测试对象的不同波长的染料激光 ,均可从孔中穿 过 ,因而具有

100 %的透过率 ,而该镜又是 532nm 的专用全反镜 ,所以效率可达

99 %以上.与通常的 双色镜相比 ,提高了能量利用率(YAG激光器为环模情况) ,并可以对高斯模输出的 YAG激光束人 为地造成一环模结构 ,为采用 USED CARS 相匹配技术提供了理想的匹配条件.(2) 空间滤波器用 来滤掉 USED CARS 中由共线匹配产生的信号[13] .如果不滤掉这部分共线信号 ,将导致空间分辨 率大大降低.并且 ,低的空间分辨率可能造成在火焰测量的同时也有室温空气的氮的 CARS 信号 混入.从而大大增加反映 V =

0 →V =

1 跃迁的基带的权重 ,这样 ,将使依赖线型拟合得到的测量温 度比实际温度低很多.

2 测量结果 我们把美国 SANDIA 国家实验室用在大型计算机上的 CARS 计算程序(CARSFT) [15] 移植到实 验室微机上 ,结合我们的设备条件(如激光线宽 ,狭缝函数等) ,计算了氮 ,氧的 Q 支CARS 谱及氢的 转动 S(5)和S(6)的CARS 谱.把这些理论计算结果与实验采集到的 CARS 谱相对照 ,我们测量了 多种火焰的温度 ,火焰中氢 ,氧的浓度 ,取得了满意的结果[4~7 ,16 ,17] ;

用测量的水的 Q 支CARS 谱得 到了共振与非共振谱的积分面积比随浓度的变化曲线. 我们建成了产生稳定预混平面火焰的多孔平面火焰炉及稳定的供气系统 ,对该平面火焰作了 测量 ,得到了这种火焰的特性;

同时验证了测试方法的可靠性.在1900K附近得到标准偏差35K,最 大相对误差 ± 3.

4 %.详情参阅文献[7].

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2 第24 卷第4期赵建荣 CARS在超音速燃烧研究中的应用 超音速燃烧试验装置[18] 由氢/ 空气燃烧补氧加热器、 试验段和扩散段组成.加热器中的总温 可达 2000K,总压 1. 5MPa ,空气流量 1000g/ s ,稳定燃烧时间为 2s ,试验段由马赫数为 2.

4 的超音速 喷管与各种注射方式的氢喷嘴构成 ,截面积 30mm * 300mm ,长度为 110mm ,290mm 和300mm

3 段. 试验段与加热器垂直安装在一个二维的升降台上 ,从一中间开洞的防震光学平台穿出 ,试验段的........