[发明专利]用于发动机燃烧过程监测的中红外激光测量系统及方法

权利要求书

1.一种用于发动机燃烧过程监测的中红外激光测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(a)提供一种测量系统，所述测量系统包括激光发射装置、标准具、分束镜、第一探测器、第二探测器以及数据采集系统，其中所述激光发射装置包括函数发生器、控制器和激光器，所述激光器能够产生中红外激光，所述函数发生器能够产生周期波信号并传送给所述控制器，从而所述控制器控制所述激光器产生波长呈周期变化的激光；其中所述激光器发出的激光由所述分束镜分成两束，其中一束激光通过所述标准具并由所述第一探测器采集并传输至所述数据采集系统，通过所述标准具的激光信号与标准数据库中的特定吸收波长信息结合来标定激光器产生的波长，另一束激光经过发动机燃烧产生的气体被其中的二氧化碳气体部分吸收后经由所述第二探测器测得并通过所述数据采集系统采集，并由计算机通过计算处理，从而获得所述发动机燃烧产生的气体中二氧化碳的浓度信息；

(b)通过所述第二探测器测得激光并不穿过所述发动机燃烧产生的气体的信号，作为背景信号；

(c)使得一束激光通过所述发动机燃烧产生的气体的各个不同位置，经过不同程度吸收的透射激光信号由所述第二探测器测量，以及经过所述标准具的激光信号通过所述第一探测器测得；

(d)由步骤(b)和(c)中测得的所述背景信号和所述透射激光信号计算出各个测量位置各个采样点的路径积分吸收率，并通过已知的吸收峰对应波数以及标准具的各个峰信号标定激光的波长，并获得路径平均的吸收谱线；

(e)将上述步骤中得到的吸收谱线与标准数据库中数据进行拟合，获得所述发动机燃烧产生的气体中的二氧化碳浓度信息。

2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述已知的吸收峰对应波数范围为2397.276cm^-1至2397.088cm^-1。

3.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在所述第二探测器的正前方布置有聚焦镜。

4.如权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述标准具是由圆柱形的锗晶体制成，且所述锗晶体的两个平行的顶面和底面分别是激光进入和离开锗晶体的平面；以及所述周期波为正弦函数波或者三角波，以及所述激光器产生的中红外激光的波长范围在4.171微米至4.173微米之间。

5.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述分束镜的材料由氟化钙或者硒化锌制成。

6.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述测量系统用于测量航空发动机和超燃冲压发动机燃烧过程中产生的二氧化碳浓度。