[发明专利]一种高频动态火焰温度测量方法与系统

权利要求书

1.一种高频动态火焰温度测量系统，其特征在于，包括第一种子激光发生器和第二种子激光发生器、第一声光调制模块和第二声光调制模块、第一数字延时信号发生器、光纤耦合器、光强测量装置、固体激光器、点—面光路转换组件、高速相机、像增强器和计算机，所述第一种子激光发生器和所述第二种子激光发生器分别用于产生不同波长的第一种子激光和第二种子激光，并通过相应光纤分别与所述第一声光调制模块和第二声光调制模块的进口连接，所述第一数字延时信号发生器用于对所述第一声光调制模块和第二声光调制模块进行通断控制，所述第一声光调制模块和第二声光调制模块的出口通过相应光纤连接至所述光纤耦合器，所述光纤耦合器通过出口光纤连接至所述固体激光器的入口，所述固体激光器用于将所述光纤耦合器输出的激光倍频、调制并放大成总频率为40KHZ的双脉冲激光信号，所述光强测量装置在所述固体激光器的出光口附近并与所述计算机电连接，用于测量所述双脉冲激光信号的光强，所述点—面光路转换组件布置在所述固体激光器的出光口附近，用于将点状双脉冲激光转换成平面双脉冲激光，以使火焰诱导出荧光信号；所述高速相机与所述点—面光路转换组件分别布置在待测火焰的两侧上，位于火焰中心平面上；所述高速相机用于拍摄荧光信号，所述高速相机和所述像增强器与所述计算机电连接，所述计算机用于根据光强信息和平面激光诱导荧光信号计算得到火焰的二维温度场分布。

2.如权利要求1所述的高频动态火焰温度测量系统，其特征在于，第一种子激光和第二种子激光的波长分别是1064.1nm和1064.2nm。

3.如权利要求1或2所述的高频动态火焰温度测量系统，其特征在于，第一种子激光发生器和第二种子激光发生器具有相应控制器，所述控制器用于改变种子激光器的控制温度和控制电流，以得到所需波长的种子激光。

4.如权利要求1所述的高频动态火焰温度测量系统，其特征在于，所述第一数字延时发生器具有AB出口和CD出口，所述AB出口和CD出口分别与所述第一声光调制模块和所述第二声光调制模块电连接。

5.如权利要求1所述的高频动态火焰温度测量系统，其特征在于，所述固体激光器为Nd:YAG高频脉冲激光器，并且包括第三声光调制模块、第四声光调制模块、光纤放大器和第二数字延时信号发生器，所述光纤耦合器通过出口光纤连接至所述第三声光调制模块，所述第三声光调制模块连接至所述第四声光调制模块，所述第四声光调制模块连接至所述光纤放大器，所述第二数字延时信号发生器用于对所述第三声光调制模块和第四声光调制模块进行通断控制，以再次对第一种子激光和第二种子激光的脉冲信号进行调制，产生总频率为40KHZ的双脉冲激光信号，所述双脉冲激光信号通过所述Nd:YAG高频脉冲激光器的晶体倍频和光学参量放大器处理后成为用于激发自由基荧光信号的激光；所述光纤放大器用于将双脉冲激光信号进行放大处理，提高其能量。

6.如权利要求5所述的高频动态火焰温度测量系统，其特征在于，所述第二数字延时信号发生器的一路信号输出给所述高速相机，作为拍摄触发信号，SYNC信号输出给所述高速相机作为快门信号，以及所述高速相机输出一路信号给所述像增强器，使得二者的触发信号与快门信号相同步，并且所述双脉冲激光信号包络在像增强器快门和高速相机快门时间之内。

7.如权利要求5所述的高频动态火焰温度测量系统，其特征在于，还包括226/283/355nm滤波片，其布置在所述Nd:YAG高频脉冲激光器的出光口与所述点—面光路转换组件之间。

8.如权利要求5所述的高频动态火焰温度测量系统，其特征在于，所述光强测量装置包括光电二极管探测器、示波器和数据采集卡，所述光电二极管探测器布置在所述光纤放大器的出光口附近，用于探测光强信号，其信号输出端口接入所述示波器的采样通道，同时用所述数据采集卡实时采集每一次脉冲后所述示波器上的光强信号并传送至所述计算机。