[发明专利]一种精确测量燃烧气体温度的方法

权利要求书

1.一种精确测量燃烧气体温度的方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：选取两个具有微小重复频率差的飞秒光学频率梳，定义为第一飞秒光学频率梳(1)、第二飞秒光学频率梳(2)，并求取两个频率梳重复频率差和脉冲时域重复周期延迟时间；

步骤一实现方法为：选取两个具有微小重复频率差的的飞秒光学频率梳，即选取重复频率为frep1为的第一飞秒光学频率梳(1)和选取重复频率为frep2的第二飞秒光学频率梳(2)，两个频率梳重复频率差为Δf，则两个飞秒光学频率梳的脉冲时域重复周期延迟为：

步骤二：设置被测气体样品池(3)，在气体样品池(3)留出测量光通路，在气体样品池(3)两边搭建测量光路装置；

步骤三：确定用于分析计算的气体成份，选取在红外波段具有吸收谱信息的气体成分；

步骤四：调整光路，使第一飞秒光学频率梳(1)出射的激光束通过气体样品池(3)；

步骤五：调整光路，使第一飞秒光学频率梳(1)出射的激光束在通过气体样品池(3)后与第二飞秒光学频率梳(2)出射的激光束干涉拍频，由于时域脉冲重复周期的差别，两束光的脉冲在时域上的重叠度不同，在光电探测器(4)探测到的是两束光的干涉拍频图样，确定拍频后的频谱信息与原光谱映射关系及映射系数；

步骤五实现方法为，调整光路，使第一飞秒光学频率梳(1)出射的激光束在通过气体样品池(3)后与第二飞秒光学频率梳(2)出射的激光束干涉拍频，由于时域脉冲重复周期的差别，两束光的脉冲在时域上的重叠度不同，在光电探测器(4)探测到的是两束光的干涉拍频图样，确定拍频后的频谱信息与原光谱映射关系，映射系数m为：

m＝f_rep1/Δf                (2)

步骤六：使用数据采集模块(5)对光电探测器(4)探测到的光强数据进行采集；

步骤七：在分析处理模块(6)中，对采集到的数据进行分析，得到射频段的频谱信息，通过傅里叶光谱变换方法将该射频谱转换得到被测气体的红外吸收光谱；

步骤八：根据HITRAN数据库，通过拟合算法转换得到被测气体的分子全部内部分割求和函数；

步骤八中，据HITRAN数据库，通过公式(3)转换得到样品的分子全部内部分割求和函数：

Q(T)＝a+bT+cT²+dT³                  (3)式中，T为温度值，a，b，c，d为拟合系数；

步骤九：将步骤八得到的内部分割求和函数带入吸收光谱线型函数计算公式，得到吸收光谱线型函数；

步骤九实现方法为，将如公式(3)所示的内部分割求和函数带入吸收光谱线型函数计算公式，得到如公式(4)所示的吸收光谱线型函数；

式中，Q(T)是公式(3)中得到的分割求和函数，T是温度，h是普朗克常量，c是光速，k是波尔兹曼常数，E_i”是谱线的低跃迁态能量；

步骤十：根据比尔定律，将吸收光谱线型函数代入被测气体温度计算公式得到被测量气体温度，即基于双飞秒激光频率梳实现实时非接触精确测量燃烧气体温度；

步骤十实现方法为，根据比尔定律，将公式(4)代入公式(5)，得到被测量气体温度T：

式中，S₁(T₀)是温度T₀时谱线1的吸收谱线强度，S₂(T₀)是温度T₀时谱线2的吸收谱线强度；E₁”、E₂”是谱线的低跃迁态能量；h是普朗克常量；c是光速；k是波尔兹曼常数；R是吸收强度比；

即基于双飞秒激光频率梳实现实时非接触精确测量燃烧气体温度。

2.如权利要求1所述的一种精确测量燃烧气体温度的方法，其特征在于：步骤一所述微小重复频率差控制在在kHz～MHz范围内。