[发明专利]一种气体温度测量装置及方法

权利要求书

1.一种气体温度的测量装置，其特征在于：包括标记激光器(1)、显示激光器(7)、ICCD相机(10)和延迟发生器(8)； 

所述的标记激光器(1)的输出激光经整形为标记线状激光束(3)，所述显示激光器(7)的输出光束经整形为片状显示激光束(5)，所述的标记线状激光束(3)处于片状显示激光束(5)的所在的平面内，所述的片状显示激光束(5)处于待测气体介质(4)中，所述的ICCD相机(10)正对片状显示激光束(5)成像； 

所述的延迟发生器的三路延时输出端分别接标记激光器(1)、显示激光器(7)和ICCD相机(10)。 

2.根据权利要求1所述的气体温度的测量装置，其特征在于：所述的标记激光器(1)是可将H₂O解离为OH并进行标记的激光器。 

3.根据权利要求2所述的气体温度的测量装置，其特征在于：所述的标记激光器(7)为输出波长193nm的ArF准分子激光器。 

4.根据权利要求1所述的气体温度的测量装置，其特征在于：所述的显示激光器(12)为能被羟基共振吸收并产生荧光的激光器。 

5.根据权利要求4所述的气体温度的测量装置，其特征在于：所述显示激光器(12)为输出波长282nm的可调谐染料激光器。 

6.根据权利要求5所述的气体温度的测量装置，其特征在于：所述的ICCD相机(15)窗口前安装有滤光片，所述的滤光片(14)对显示激光所激射的荧光波长高透射，对其他波长吸收或反射。 

7.根据权利要求6所述的气体温度的测量装置，其特征在于：所述滤光片6中心波长为310nm，半高宽为20nm。 

8.利用权利要求1所述的气体温度的测量装置进行气体温度测量的方法，其特征在于，包括以下步骤： 

[8.1]确定作为温度测量媒介的光解离分子A，并使其保持合适的浓度； 

[8.2]标定得到气体的温度T和A分子扩散系数的关系； 

[8.3]测量得到未知温度气体介质中标记分子的扩散系数； 

[8.4]由[8.3]的扩散系数值，根据[8.2]的气体的温度T和A分子扩散系数曲线，计算出被测量气体介质的温度值。 

其中[8.2]包括以下步骤： 

[8.2.1]采用标准的温度测量仪器测量得到气体温度值T； 

[8.2.2]设置延迟发生器的延时时间，使ICCD相机曝光时间与标记激光器、显示激光器同步输出，用相机拍摄初始时刻标记激光被气体共振吸收产生的荧光图像，计算初始时刻标记分子空间分布曲线的半高宽d₀； 

[8.2.3]调节延迟发生器参数，保持ICCD相机的曝光时间与显示激光同步，调节数字脉冲延迟发生器，将标记激光与显示激光之间的延时调节至预设时间t，用相机拍摄标记激光被气体共振吸收产生的的荧光图像，计算经过时间t后标记分子空间分布曲线的半高宽d_t； 

[8.2.4]将扩散时间t、d₀和d_t代入 

计算出该温度T下的分子扩散系数D。 

[8.2.5]改变气体的温度T，重复[8.2.2]～[8.2.4]的步骤，绘出A分子扩散系数D与气体温度T的关系曲线； 

其中[8.3]包括以下步骤： 

[8.3.1]设置延迟发生器的延时时间，使ICCD相机曝光时间与标记激光器、显示激光器同步输出，用相机拍摄初始时刻标记激光被气体共振吸收产生的荧光图像，计算初始时刻标记分子空间分布曲线的半高宽d₀； 

[8.3.2]调节延迟发生器参数，保持ICCD相机的曝光时间与显示激光同步，调节数字脉冲延迟发生器，将标记激光与显示激光之间的延时调节至预设时间t，用相机拍摄标记激光被气体共振吸收产生的的荧光图像，计算经过时间t后标记分子空间分布曲线的半高宽d_t； 

[8.3.3]将扩散时间t、d₀和d_t代入 

计算出分子扩散系数D。 

9.根据权利要求8所述的气体温度的测量方法，其特征在于：所述的标记分子为水蒸气。 

10.根据权利要求8所述的气体温度的测量方法，其特征在于：所述的标记分子的体积浓度为0.1％-2％。