[发明专利]基于激光诱导光栅测量气体温度和热扩散率的方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于激光诱导光栅测量气体温度和热扩散率的方法，包括使用脉冲激光激发诱导光栅、使用连续激光作为探测光进而产生信号光、确定光栅间距、提取信号光振荡的频率值后计算得出温度值、对信号衰减曲线进行拟合得到时间常数和计算得出热扩散率。本发明还公开了一种基于激光诱导光栅测量气体温度和热扩散率的装置，包括激发光单元、探测光单元、信号接收单元。本发明提供的基于激光诱导光栅测量气体温度和热扩散率的方法及装置实现了对燃烧场以及气体环境中温度和热扩散率的高精度、瞬态测量，不仅克服了现有测温手段中存在的弊端，具有抗干扰能力强、复杂环境适应性强等特点，并且能够同步获得气体组分的热扩散率。

主权项

1.一种基于激光诱导光栅测量气体温度和热扩散率的方法，包括以下步骤：(1)由脉冲激光器产生的激发光源被分光镜分为两束激发光，两束激发光经过布置光路后，以角度θ相交于O点位置，在O点位置激发诱导光栅；(2)连续激光器产生探测光，探测光以布拉格角度β入射到两束激发光的相交位置O点，在诱导光栅处发生散射，产生信号光；(3)信号光经过信号采集光路中的滤波镜、聚焦透镜组后，其光电信号被光电倍增管接收，高速采集仪记录振幅强度变化的信号；(4)对信号光的振幅强度变化曲线进行傅里叶频率分析得到信号光振荡频率fc，结合光栅间距Λ和fc计算目标温度参数T；(5)对信号光的振幅强度变化曲线进行数据拟合得到信号强度衰减曲线，进而得到其时间常数τ0，并根据时间常数τ0计算气体热扩散率a。