[发明专利]一种测量高温高压混合气体辐射特性的装置和方法

权利要求书

1.一种测量混合气体辐射特性的装置，包括：

供气系统，用于提供多种单组分气体，并将多种单组分气体混合；

加热系统，包括气体预热器和加热炉，加热炉设置在气体预热器和供气系统下游；

测量系统，包括激光测量装置和实验段，所述实验段设置在加热炉内部，所述实验段内部流通有预热后的混合气体，加热炉用于加热实验段内的混合气体，激光测量装置用于测量实验段内混合气体的辐射特性。

2.如权利要求1所述的测量混合气体辐射特性的装置，其中，所述供气系统包括气瓶、水蒸汽发生器和混合器；

所述气瓶用于提供单组分气体，气瓶和水蒸汽发生器均连接至混合器。

3.如权利要求1或2所述的测量混合气体辐射特性的装置，其中，所述加热系统包括：

单组分气体预热器，设置在气瓶和混合器之间，用于预热单组分气体；

混合气体预热器，设置在混合器下游，用于预热混合气体；

加热炉，设置在混合气体预热器下游，用于加热实验段内混合气体。

4.如权利要求3所述的测量混合气体辐射特性的装置，其中，

所述供气系统包括至少两个气瓶，每个气瓶连接一条单组分气体支路，所述单组分气体支路沿气流方向依次设置有气瓶、减压器、单组分气体预热器和流量控制器；

水蒸气发生器连接一条水蒸气支路，所述水蒸气支路沿气流方向依次设置有水蒸气发生器和流量控制器；

单组分气体支路和水蒸气支路在末端汇聚为一条混合气体管路，在该混合气体管路上沿气流方向依次设置有单向阀、混合器、混合气体预热器、实验段、真空泵、截止阀和气体冷却器。

5.如权利要求1所述的测量混合气体辐射特性的装置，其中，所述激光测量装置包括激光器、光纤探头、光信号接收器和光谱仪；

所述激光器与光纤探头连接，位于实验段一端；光信号接收器与光谱仪连接，位于实验段另一端。

6.如权利要求1或5所述的测量混合气体辐射特性的装置，其中，所述实验段包括测试腔体、蓝宝石玻璃、石棉垫片、外螺纹螺母、支撑、进气管路和出气管路；

所述测试腔体为中空管状结构，通过支撑填充在加热炉内部；

所述测试腔体两端通过蓝宝石玻璃、石棉垫片和外螺纹螺母密封；

所述测试腔体管壁处开有进气口和出气口，所述进气口用于使预热后的混合气体进入测试腔体，所述出气口用于调节测试腔体内压力。

7.一种测量混合气体辐射特性的方法，利用权利要求1至6任一项所述的测量混合气体辐射特性的装置，包括以下步骤：

S1：对装置进行抽真空，并测量真空状态下的原始光谱特性；

S2：测量单组分气体N₂的光谱数据，作为参考值；

S3：关闭装置，重复S1；

S4：测量混合气体的光谱数据，并与参考值进行对比分析。

8.如权利要求7所述的测量混合气体辐射特性的方法，其中，

所述步骤S2包括：

S21：开启其中一条单组分气体N₂支路上的单组分气体预热器、混合气体预热器和加热炉，并调节温度；

S22：开启所述支路上的气瓶和减压阀，经单组分气体预热器预热后流经流量控制器、单向阀、混合器和混合气体预热器，进入测试腔体；

S23：被加热炉加热至预定温度，通过测试腔体出气口调节测试腔体内压力至预定压力，通过激光测量装置测量该单组分气体N₂的光谱数据，作为参考值。

9.如权利要求7所述的测量混合气体辐射特性的方法，其中，

所述步骤S4包括：

S41：开启多条单组分气体支路上的单组分气体预热器、混合气体预热器和加热炉，并调节温度；

S42：开启所述多条单组分气体支路上的气瓶和减压阀，以及水蒸气支路，气体进入混合器进行混合；

S43：混合后的气体经混合气体预热器预热后进入测量腔体，被加热炉加热至预定温度，通过出气口将测试腔体内压力调节至预定压力；

S44：采用激光测量装置测量实验段内混合气体的辐射特性，并与S2获得的参考值进行对比分析。

10.如权利要求8或9所述的测量混合气体辐射特性的方法，其中，激光测量装置测量实验段内气体的辐射特性的过程为：

开启激光器，调节光线探头内的双层透镜，使得激光器发出的光斑穿透测量腔体；

光信号接收器接收光斑，然后将光斑信号采集到光谱仪内，然后存储至电脑进行分析，确定光谱特性。