[发明专利]一种提高气体流速测量精度的方法和装置

摘要

本发明属于高速气体浓度、流速的测量技术领域，公开了一种提高气流速度测量精度的方法和装置。该方法利用波长调制光谱(WMS)技术，用锁相放大器同时解调两个偶次谐波信号(nf和mf，n、m＝2，4，6…且n＞m)，以mf归一化nf(WMS‑nf/mf)得到高信噪比的窄而尖的峰信号，通过窄峰的多普勒频移计算气体流速，可以提高测量分辨率和精度。本发明的装置由可调谐激光器、光电探测器和锁相放大器等构成。装置的工作步骤是：两束激光与气流方向成一定角度交叉斜射入气流场，出射激光分别被两个探测器接收并转换为电信号，由锁相放大器解调得到WMS‑nf/mf信号，通过两个信号的多普勒频移计算气体的流速。

主权项

1.一种提高气体流速测量精度的方法，其特征在于，利用波长调制光谱WMS技术，通过锁相放大器同时解调两个偶高次谐波信号nf和mf信号，n，m＝2，4，6...且n＞m，利用mf归一化nf信号WMS‑nf/mf得到两个高信噪比的窄而尖的峰信号，通过观察这两个窄峰的多普勒频移能够提高气体流速测量的精度和分辨率；基于WMS‑nf/mf提高TDLAS测量精度的方法包括：检测气体对激光的吸收谱线对包括浓度、压力、温度及流速在内的气体的参数的测量，由于激光穿过高速气流时在气流方向有分量，所以接收激光时会产生多普勒频移，有两条吸收谱线的多普勒频移大小，即可反演出高速气流流速；所述气流流速：V_gas＝λ₀Δυ/(cosθ₁‑cosθ₂)，其中，c为光速，V_gas为气流流速，单位：m·s^‑1；Δυ为频率偏移，λ₀为中心波长；λ₁和λ₂为两条发生多普勒频移的吸收谱线波长；θ₁为波长是λ₁的吸收谱线和气流流速方向之间的夹角；θ₂为波长是λ₂的吸收谱线和气流流速方向之间的夹角，单位：°。