[发明专利]一种基于瑞利-布里渊散射频谱特性测量气体压力的装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种基于气体瑞利-布里渊散射的频谱测量气体压力的装置。

技术背景：

在工业生产中，普遍使用压力表，压力传感器，水银大气压力计，绝压传感器的大气压力计等气压传感器测量气体压力。测量高压、高温气流时，气压传感器在测量时面对着较多的影响。因此，在测量过程中，气压传感器的压力并不能很好的测量实际压力。而高压气体瞬时的测量更是压力测量中的难点，主要原因是，温度高，压力大，温度变化快。

目前测量高温高压气体的常用方法分为接触式和非接触式。用接触式测量压力时，由于感压元件对压力场的扰动、传感器的惯性以及测压区域的局限性，因此其测量结果不甚理想。非接触式测压法，特别是光学测压法，由于其测量范围大、响应快、不干扰被测量压力场和瞬态响应好等优点，因而在压力场的测量方面具有独特的优越性。

文中提到了一种新型的、通过测量大气布里渊频移实现对高温气体的压力实时测量的方法。由于高温气体的布里渊频移与大气温度成一一对应的关系，因此只要准确的测量出高温气体的布里渊频移量即可得到压力的大小。

发明内容：

为了实现高温气体压力的精确测量，我们提出了一种利用瑞利-布里渊散射频谱测量压力的方法。该方法是通过公式(1)，测量一定温度下的布里渊频移，来实现声速的测量，理论表明，理想气体的温度与声速服从公式(2)，所以可以推到温度与布里渊的频移服从公式(3)：

Δv=±2nvλsinθ2---(1)]]>

v=γ*R*Tm---(2)]]>

p=ml2Dv2N4N2gsin2q2VNA---(3)]]>

式(1)中Δv为介质中的布里渊频移，n为介质折射率，v为介质中的声速，λ为入射激光波长，θ为散射角，±为对应的斯托克斯与反斯托克斯光。

式(2)中v为介质中的声速，γ为理想气体的比热容，R为理想气体常数，T为气体温度，m为空气的分子量。

因此，只要实验上确定了频移Δv，即可根据公式(3)得到气体的压力。公式(3)中的V为气体体积，N为分子数，N_A为阿伏伽德罗常数。

本发明提供了一种新测量气体压力的实验装置，实现了在高温的气体压力的测量。