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平均;
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峰值采集;
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電子濾波;
•
換算速率限制;
•原始信號輸出。采用攜帶式標定爐校準渦輪溫度傳感器。該爐工作電源 %(;直流,黑度 = " ***,&> : &>%? @-熱電偶。
葉片監(jiān)測器與渦輪溫度傳感器聯(lián)用,用于傳感器輸出信號調(diào)節(jié)、峰值溫度和平均溫度顯示。它包括調(diào)節(jié)器、濾波器、高速線性化電路、換算速率限制、峰值溫度模塊和平均溫度模塊。每個模塊的輸出均在示波器上顯示或在 AB磁帶記錄器上記錄。
飛機上測量裝是在飛機上就位進行試驗的手裝式組件。它采用電阻絲加熱管產(chǎn)生近于黑體的輻射,裝置中設(shè)有光學濾波。該裝置用于標定裝在發(fā)動機上的渦輪溫度傳感器系統(tǒng),進行在位檢測。該裝置能按規(guī)定溫度高精度地模擬黑體輻射,要檢測的傳感器光學探頭從裝在發(fā)動機視管上拆下并插入該標定裝置中。
小型監(jiān)測器與渦輪溫度傳感器聯(lián)用,進行葉片研究、控制和監(jiān)測,并顯示出轉(zhuǎn)子平均溫 •%"•
度和峰值溫度。
二、拉曼相干反斯托克斯光譜儀(")用于測量燃氣溫度和燃氣分析
%& "工作原理
拉曼相干光譜技術(shù)是非線光學領(lǐng)域中的一項新技術(shù)。頻率 %的伯浦激光束和頻率 ’的斯托克斯激光束相互作用通過第 ’種介質(zhì)產(chǎn)生一種偏振光。第三種介質(zhì)的 ’階非線性靈敏度為 (’%,%) *其頻率 ’ +*%) ,*。當
( ) ’, )。這種偏振光是一種相干輻射,頻差(%) *)接近某種形式的拉曼共振頻率 時,"輻射(頻率 ’)的振幅便共振似增加,產(chǎn)生分子形的信號單值特性。
-’+."( *’ ) -*%-* 01(’)0 *2*/
式中3 -%———頻率 %的激光強度: -*———*的輻射強度; 1(’)—
—’階非線性靈敏度,1(’)與密度和溫度有關(guān),是用于診斷的基本參數(shù); 2———激光束相互作用產(chǎn)生的距離。
"信號大多數(shù)情況下只感受分子濃度,并且按燃氣密度的平方定標,因此在壓力升高情況下,"的靈敏度有相當大的提高。"的信號振幅測量表明,火焰發(fā)光的干擾或碳粒白熾光的干擾與 "信號值相比并不很大。因此,"可應(yīng)用于探測高干擾環(huán)境。
自于分子振動態(tài)主要為對稱型,偏振很小,只有 4分支的過渡段是重要的,即轉(zhuǎn)動慣量 5不產(chǎn)生變化。"光譜受式 67—寧 -,中的三階電量參數(shù)靈敏度模數(shù)的平方控制。1
(’)由拉曼化分子數(shù)密度、過渡段 4的極化強度矩陣元、波爾茲曼數(shù)差、頻率和孤立線寬等決定。由于波爾茲曼偏振差對溫度變化很敏感,所以 "光譜對溫度也很敏感。因此,可以根據(jù) "信號的譜型導出測量的溫度值,即是由強度隨頻率的變化測量溫度。據(jù)經(jīng)典波爾茲曼方程:
8 + 89:(;( ) < 5 =)式中3=———被測溫度。 "光譜強度正比能級粒子數(shù),8的平方。因此,"光譜的振動一轉(zhuǎn)動譜線強度分布中包含著溫度的信息。在以空氣作氧化劑的燃燒中,最通用的是根據(jù) 8*測量溫度,因為它是一個起控制作用的成分,并且盡管有化學反應(yīng)存在,8*仍然能以很大的濃度存在于燃燒產(chǎn)物中。
在低溫下,光譜由一些低 >值 4分支過渡段組成,它們介于基振動態(tài)和一階振動態(tài)之間,即 ? +9 @%,?為振動量子數(shù)。當溫度增加時,旋轉(zhuǎn)偏振分布的帶寬移向高 5值。在高溫下,第二個峰相應(yīng)于一階和二階激振態(tài)(即 ? +% @*)之間的過渡態(tài)產(chǎn)生。在更高溫度下,由于依序出現(xiàn)更高的振動態(tài)而出現(xiàn)多個峰值。對于其他分子,光譜分布稍有差別,但其信號均強烈地依賴于溫度,且對不同成分形成不同的測溫法。
階非線性靈敏度 1(’)包括拉曼激振過渡態(tài)的共振分量、非共振分量和所有分子成分分 •%*9’•
布的影響。共振分布對 "信號的影響正比于活化分子數(shù)密度的平方。共振和非共振項具有不同的張量特性。通過適當?shù)卣{(diào)整激光場的方向和 "檢測的偏振光,能夠抑制非共振電子分布,并且若信號足夠大時就能測量低濃度。實際上可以根據(jù) "光譜形狀和
"分光鏡的特性測量濃度。很顯然, "光譜對 %&的濃度很敏感。在濃度很低的情況下,當背景調(diào)制很弱時,必須抑制背景,并且由信號的絕對強度導出密度的測量結(jié)果。
有兩種方法生成 "光譜。其一,應(yīng)用狹帶斯托克斯(’()*+)源,通過頻率掃描生成 "光譜。這種方法可形成很高的光譜分辨率。但是,對于非穩(wěn)態(tài)的和湍流燃燒的診斷,這種方法并不適用。這是由于 "信號是非線的,并取決于溫度和濃度。在高密度和溫度脈動存在時,生成的光譜段在高密度和低溫區(qū)的偏差加大,因此不能夠得到真實的介質(zhì)平均特性。
其二,應(yīng)用寬帶斯托克斯源,生成的整個 "光譜具有一定的脈動,并且若信號足夠大,可以測量介質(zhì)的瞬態(tài)特性。采用充分強的脈沖激光,可以測量介質(zhì)的瞬態(tài)特性。由一系列信號脈沖測量可以構(gòu)成概率密度函數(shù),從而能夠確定湍流脈動的實際參數(shù)的平均值和振幅。
&, "儀器
在航空發(fā)動機試驗中應(yīng)用 "進行測量時,其儀器主要有變送器、接收器和裝在發(fā)動機附近的測量儀表,裝在測量間的光譜檢測器和計算機設(shè)備,這些設(shè)備用以采集和處理 "數(shù)據(jù)。在 -, .公司,按發(fā)動機的 /01測量系統(tǒng)裝設(shè)變送器和接收器。
變送器中主要設(shè)備是 23:4"5激光器,其 6, 789’:輸出是頻率加倍的第一個 "6)伯浦光束,頻率 ;,<& =67 0>:。第一個倍頻器的轉(zhuǎn)化效率約為 <7?,在其后, "6光束被分光鏡分出 6, 789’:的光束并通過光場的幾個透鏡,把光束聚焦在測量點。波長 6, 78:光束穿過分光鏡并在第二個透鏡中倍增頻率同時產(chǎn)生第二個綠光束,應(yīng)用該光束作為染色激光振蕩器并形成斯托克斯 @:光束。第二個倍頻器的波長 6, 789’:光束穿過分光鏡并被收集。由分光鏡反射的 6, 789’:光束在第二個 ;,<& =67 0>:光路中被 A5<透鏡吸收。摻釹釔鋁石榴石晶體分子式為 23&4<"B;%6&,縮寫為 23&4"5,激光的脈沖寬度為 :+量級,作為染料激光的激發(fā)光源 23&4"5激光必須經(jīng)過倍頻,倍頻效率與基波功率平方成正比,為提高輸入激光的功率,可用調(diào) C方法壓縮激光脈沖寬度通常在 67 0D+以下。
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