CARS光譜技術(shù)是一種理想的測溫技術(shù),納秒CARS光譜技術(shù)測溫已經(jīng)比較成熟,但由于其固有的受粒子碰撞效應(yīng)影響、零點非共振背景強和重頻低等特點,不再適用于高溫湍流等急劇變化的燃燒場。隨著激光技術(shù)的發(fā)展,開始利用啁啾探測脈沖飛秒相干反斯托克斯拉曼散射（CPP fs CARS）技術(shù)進行測溫研究。在過去10余年,通過不斷完善CPP fs CARS光譜理論研究,改進擬合算法并優(yōu)化實驗光路,使得CPP fs CARS光譜測溫技術(shù)從測量單一的穩(wěn)態(tài)氣體盒溫度到測量高溫湍流等非穩(wěn)態(tài)燃燒火焰溫度,從而實現(xiàn)高溫湍流場溫度的時間分辨測量,且測溫準確度也在不斷提高。本文主要利用CPP fs單次脈沖CARS光譜技術(shù)對穩(wěn)態(tài)氣體和非穩(wěn)態(tài)燃燒火焰進行時間分辨測溫研究。研究工作主要包括以下幾個方面。（1）建立CPP fs CARS光譜理論模型。通過介質(zhì)的極化強度推導(dǎo)CARS信號強度表達式,并構(gòu)建氮氣分子響應(yīng)模型。通過測得的激光束光譜信號構(gòu)建電場模型。利用這三個模型組建CPP fs CARS光譜理論模型。（2）搭建CPP fs單次脈沖CARS光譜測溫實驗平臺,主要包括搭建用于測量時間分辨為毫秒量級的穩(wěn)態(tài)氣體溫度以及非穩(wěn)態(tài)燃... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

自發(fā)拉曼散射光譜

常是將頻域信號頻譜與拉曼特征進行比較來確定溫度。CP光束的頻譜來編譯拉曼相干的時間行為。光與斯托克斯光滿足時間和空間重合并聚焦到探測物體頻率差可以激發(fā)氮氣 Q 支（ ν = 1，ΔJ = 0）拉曼躍遷，發(fā)ARS 的溫度敏感度來自測量氮氣分子宏觀極化的時間衰斯脈沖不再照射探測體時，氮氣分子開始以其固有頻率導(dǎo)致宏觀極化衰減。由 Maxwell-Boltzmann 分布得出不同居數(shù)的能級數(shù)與溫度直接相關(guān)。于啁啾的玻璃棒的色散效應(yīng)，脈沖中的“紅色”波長在使得啁啾探測脈沖具有強烈的頻率 - 時間相關(guān)性。CPP 達探測體稍有延遲，使得探測體在發(fā)生激發(fā)之后的前幾將拉曼相干的頻散效應(yīng)映射到 CARS 信號光束的光譜上測光束的頻率相關(guān)延遲如何將拉曼相干的時間衰減映射到。

滿足 CARS 實驗的一個基本要求是泵浦光和斯托克斯光的頻率不同，之間的頻率差與探針分子的拉曼躍遷頻率相同，而探測光頻率的選擇性在于它決定了信號頻率：ωCARS= ωprobe+ ωR。本次實驗中，我們氣的 Q 分支拉曼躍遷，因此激光放大器的基本輸出頻率要根據(jù) 2330cm曼頻移而選擇。這種拉曼位移通常在納秒 CARS 實驗中用染料激光完通過純光學工藝進行，以保證短時間脈沖寬度。雖然使用光學參量放染料激光器要復(fù)雜許多，但可以提高頻率調(diào)諧的靈活性。在針對 CPP 飛秒 CARS 的實驗中，三種激光光束頻率的不同選擇將導(dǎo)ARS 光出射。Richardson 和 Dennis[24,26]都使用 OPA 來把激光放大器中。如圖 2-1 所示是兩種不同的激光組合能級圖。

【參考文獻】：
期刊論文
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[7]USED CARS測量乙炔/空氣火焰的溫度分布[J]. 趙建榮,李春金.  激光技術(shù). 1993(03)

博士論文
[1]激光光譜診斷技術(shù)及其在發(fā)動機燃燒研究中的應(yīng)用[D]. 李麥亮.國防科學技術(shù)大學 2004

碩士論文
[1]飛秒CARS在燃燒測溫中的應(yīng)用研究[D]. 李金釗.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[2]基于火焰測溫的飛秒CARS光譜技術(shù)研究[D]. 吳倩倩.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[3]飛秒時間分辨CARS光譜在超快動力學及燃燒測溫應(yīng)用研究[D]. 張?zhí)焯?哈爾濱工業(yè)大學 2010



本文編號：2993445