[发明专利]基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度测量方法

权利要求书

1.基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度测量方法，其特征在于，所述的测量方法使用的标定装置包括安装在高超声速低密度风洞的试验段(1)上驻室的电子枪(2)，安装在高超声速低密度风洞的试验段(1)下驻室的法拉第杯(5)，法拉第杯(5)用于接收电子枪(2)发射的电子束(3)，电子束(3)位于喷管(12)和扩压器(11)之间并垂直于喷管(12)的轴线从上至下穿过温度源(4)的中心空腔；

通过导线连接的光谱仪(8)和CCD相机(9)布置在试验段(1)的观察窗(6)外，光谱仪(8)与观察窗(6)之间还布置有凸透镜(7)；

CCD相机(9)与计算机(10)之间通过网线连接；

所述的温度源(4)为一根圆管，圆管从外至内依次设置有同轴的外壳(41)、保温层(42)和电热管(46)，在圆管的中段，0°侧壁位置安装有沿竖直方向从上至下平行分布的热电偶(45)，180°侧壁位置安装有与热电偶(45)对应的光学玻璃(43)，圆管的中段的空腔为测量区域(44)；

所述的测量方法包括以下步骤：

a.先将低密度风洞的试验段(1)抽真空至20Pa以下，温度源(4)通电升温，从室温升至1000K，间隔△T，在每个温度台阶下温度稳定后，开启电子枪(2)发射电子束(3)，电子束(3)穿过温度源(4)，在测量区域(44)产生的电子束荧光通过光学玻璃(43)被凸透镜(7)收集至光谱仪(8)的狭缝入口，电子束荧光在光谱仪(8)内产生各个温度台阶的电子束荧光振动谱带，CCD相机(9)记录各个温度台阶的电子束荧光振动谱带图像F1、F2、……、Fn并传输至计算机(10)处理，关闭电子枪(2)和温度源(4)；

b.计算机(10)对F1、F2、……、Fn进行光谱分析，在每个温度台阶选取同样的两个特征波长的光谱强度，计算光谱强度比值，绘制振动温度——特征波长强度比标定曲线，完成振动温度标定；

c.打开试验段(1)，取出温度源(4)，关闭试验段(1)；

d.将试验段(1)抽真空至20Pa以下，开启低密度风洞吹风，开启电子枪(2)发射电子束(3)，电子束(3)穿过低密度风洞流场，CCD相机(9)记录电子束(3)当前位置所在截面的各测点的电子束荧光振动谱带图像，并传输至计算机(10)；

e.同步移动电子枪(2)和光谱仪(8)至下一个位置，重复步骤d，获得下一个位置所在截面的各测点的电子束荧光振动谱带图像，直至获得预设的所有位置所在截面的各测点的电子束荧光振动谱带图像；

f.关闭电子枪(2)，低密度风洞停车；

g.计算机(10)读取所有测点的电子束荧光振动谱带图像，得到每个测点的光谱强度比值，通过步骤b的振动温度——特征波长强度比标定曲线，计算每个测点的振动温度，绘制低密度风洞流场振动温度分布图。

2.根据权利要求1所述的基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度测量方法，其特征在于，所述的△T为10K、20K、50K、100K或200K。

3.根据权利要求1所述的基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度测量方法，其特征在于，所述的光学玻璃(43)为石英玻璃、白宝石或蓝宝石。

4.根据权利要求1所述的基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度测量方法，其特征在于，所述的电热管(46)的长径比大于等于8。