西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
为了解决传统光学测速技术需要添加示踪粒子的局限，发展了采用固体石英法布里-珀罗标准具检测流场固有分子瑞利散射光的多普勒频移来测量流场速度的技术。介绍了该技术的工作原理，主要分析了标准具性能参数、环境温度变化对系统测速性能的影响。建立了空间分辨的多点测速系统，通过光路设计，解决了环境温度变化对测量准确性的影响和提高了瑞利散射信号收集强度。通过高精度的数据处理方法，获得了马赫数1.5 喷管出口自由射流的的空间多点速度分布。结果表明，建立的测速系统和数据处理方法能够实现流场速度的精确测量。
测量 散射 多点速度测量 多普勒频移 法布里-珀罗标准具 中国激光
2015, 42(10): 1015002
西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 西安 710024
建立了激光诱导偏振光谱(LIPS)和激光诱导荧光(LIF)联合的燃烧流场诊断系统，测量了CH4/AIR预混火焰中心不同高度处的OH荧光光谱和激光诱导偏振光谱，计算了OH的浓度及燃烧场温度分布。分析了燃烧炉表面对荧光收集效率的影响，并对两种技术的测量数据进行了分析比对，获得了火焰中心OH密度的分布规律。实验结果表明，联合LIPS和LIF两种技术测量CH4/AIR预混火焰参数是可行的，两种技术测量结果的一致性较好，OH浓度的相对偏差小于5%，温度的相对偏差小于8%。
激光 偏振光谱 荧光 燃烧诊断 火焰 laser polarization spectroscopy fluorescence combustion diagnostics flame 强激光与粒子束
2013, 25(11): 2821
西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室，陕西 西安 710024
分析了激励激光光强分布对平面激光诱导荧光(PLIF)实验中荧光强度的影响。基于柱面微透镜列阵设计了一套激光片状光束匀滑整形系统，并根据PLIF实验的具体要求，通过光线追迹方法优化了系统参数。建立了片状光束整形实验系统，对染料激光进行了匀滑整形，获得了不均匀性＜4%的均匀片状光束，满足了PLIF实验所需。在此基础上建立了PLIF实验系统，获得了酒精灯火焰和CH4/air预混火焰中OH的二维荧光分布。
光束整形 平面激光诱导荧光 柱面微透镜列阵 片状光束 beam shaping Planar Laser-induced Fluorescence(PLIF) cylindrical lens array laser sheet
西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室， 陕西 西安 710024
燃烧过程的准确、实时诊断对研究燃烧机理、提高燃烧效率、降低污染物排放等至关重要。简要介绍了可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术的测温原理，通过选择水在1397 nm附近的两条邻近吸收线，运用多功能数据采集卡对二极管激光器进行控制和信号采集，实现了TDLAS技术波长扫描直接吸收法对瞬态超声速流场温度的测量，获得了瞬态超声速流场温度随喷流时间的演化过程，测量重复频率为1 kHz。
测量 温度测量 吸收光谱 可调谐二极管激光 超声速流场 中国激光
2011, 38(12): 1215002
西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室， 西安 710024
介绍了可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)波长调制技术的测温原理。通过选择水在1 397.75 nm和1 397.87 nm处两条邻近的吸收线，运用多功能数据采集卡对二极管激光器进行控制和信号采集，实现了TDLAS波长调制技术对标定燃烧炉甲烷/空气预混火焰温度的实时在线测量，测量重复频率为250 Hz。分析了温度测量数据抖动的原因，结果表明燃烧过程中火焰本身温度的抖动是测量结果波动的主要原因，测量系统的A类标准不确定度小于53 K。
二极管激光 吸收光谱 二次谐波 温度 diode laser absorption spectroscopy second harmonic temperature
西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室，陕西 西安 710024
介绍了用于燃烧流场诊断的激光光谱技术的研究进展，叙述了相干反斯托克斯喇曼散射、自发振动喇曼散射、激光诱导荧光、分子滤波瑞利散射、可调谐二极管激光吸收光谱等技术的基本原理及其实验系统。给出并分析了激光光谱技术对预混火焰稳态燃烧场和固体燃剂瞬态燃烧场的温度、主要组分及浓度、流场密度和火焰构造测量的实验结果。实验结果表明，基于激光光谱的燃烧诊断技术不仅能够实现对稳态燃烧场的高精度测量，而且能够应用于复杂的瞬态燃烧场诊断。
激光光谱 稳态燃烧场 瞬态燃烧场 光谱诊断 laser spectroscopy premixed flame transient combustion spectral diagnostics
介绍了研制的小型脉冲高温超音速流场模拟装置。利用OH分子示踪速度测量技术,对实验室建立的小型脉冲高温超音速流场模拟装置产生的喷流速度分布进行了诊断。通过改变测量对应于喷流的空间位置光路调节,改变193 nm激光线相对于喷流的空间位置,分别得到了喷流不同区域的OH分子示踪速度图像,根据图像计算了测量位置喷流沿轴线方向的速度分量的分布情况。结果显示:喷流在压缩区的速度比在膨胀区低得多;在压缩初期区域喷流中心部分速度明显高于两侧部分,而在二次膨胀区域喷流中心部分速度低于两侧部分。
激光诊断 速度测量 分子示踪速度 超音速喷流 laser diagnosis velocity measurement hydroxyl tagging velocimetry supersonic flow
研制了一套单线羟基(OH)分子标记示踪流场速度测量系统, OH分子标记线由193 nm波长脉冲氟化氩(ArF)准分子激光束解离流场中的水分子产生, 利用脉冲染料激光倍频的约282 nm激光片显示OH分子荧光图像, 由获得的两个时间关联的OH分子标记线位置图像计算流场的速度分布。研究了空气和火焰中193 nm波长激光解离水产生的OH分子寿命, 实现了常温空气流场和高温超音速流场速度分布的测量, 并对测量结果进行了分析讨论。
光学测量 激光诊断 速度测量 OH分子示踪速度测量方法 超音速流场
建立了1维非稳腔空间增强探测CARS实验系统,该系统由光源(YAG激光器、染料激光器)、实验光路和信号采集系统组成.分别测量了空气和化学平衡比为1,甲烷流量为0.7 L/min的甲烷空气预混火焰中的氮气Q支的CARS实验谱.给出了火焰不同高度处小范围内的温度分布结果,并对实验结果进行了分析,结果表明:预混火焰温度随高度的增加呈下降趋势,测量结果的不确定度优于7%.该技术可用于稳态燃烧场温度的测量.
1维非稳腔空间增强探测 相干反斯托克斯拉曼散射 燃烧场 温度 空间分辨率 强激光与粒子束
2006, 18(12): 2035
