[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

摘要

本申请公开了一种用于发动机燃烧过程监测的中红外激光测量系统及方法。该测量系统具有激光器和探测器。激光器可发出特定波长范围的中红外激光，并被发动机燃烧火焰吸收。具体地，激光器发出的激光由分束镜分成两束，其中一束通过激光标定装置由第一探测器测得用于标定激光器产生的波长，另一束激光经过燃烧产生的二氧化碳气体部分吸收后经由第二探测器测得并通过数据采集系统采集，通过处理可获得二氧化碳的浓度信息，并从而获得发动机的燃烧效率。在本发明选用的激光波长范围内，无环境中二氧化碳的背景吸收干扰，在高温环境下对二氧化碳的吸收明显，且无水分子等其他燃烧产物和中间体的干扰，发动机的燃烧效率测量可以达到较高的测量精度。

主权项

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。