發(fā)布時(shí)間：2021-01-22 15:06

　　CARS光譜技術(shù)是一種理想的測(cè)溫技術(shù),納秒CARS光譜技術(shù)測(cè)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(diǎn)非共振背景強(qiáng)和重頻低等特點(diǎn),不再適用于高溫湍流等急劇變化的燃燒場(chǎng)。隨著激光技術(shù)的發(fā)展,開始利用啁啾探測(cè)脈沖飛秒相干反斯托克斯拉曼散射（CPP fs CARS）技術(shù)進(jìn)行測(cè)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(jìn)擬合算法并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)光路,使得CPP fs CARS光譜測(cè)溫技術(shù)從測(cè)量單一的穩(wěn)態(tài)氣體盒溫度到測(cè)量高溫湍流等非穩(wěn)態(tài)燃燒火焰溫度,從而實(shí)現(xiàn)高溫湍流場(chǎng)溫度的時(shí)間分辨測(cè)量,且測(cè)溫準(zhǔn)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(duì)穩(wěn)態(tài)氣體和非穩(wěn)態(tài)燃燒火焰進(jìn)行時(shí)間分辨測(cè)溫研究。研究工作主要包括以下幾個(gè)方面。（1）建立CPP fs CARS光譜理論模型。通過介質(zhì)的極化強(qiáng)度推導(dǎo)CARS信號(hào)強(qiáng)度表達(dá)式,并構(gòu)建氮?dú)夥肿禹憫?yīng)模型。通過測(cè)得的激光束光譜信號(hào)構(gòu)建電場(chǎng)模型。利用這三個(gè)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(cè)溫實(shí)驗(yàn)平臺(tái),主要包括搭建用于測(cè)量時(shí)間分辨為毫秒量級(jí)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(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

自發(fā)拉曼散射光譜

常是將頻域信號(hào)頻譜與拉曼特征進(jìn)行比較來確定溫度。CP光束的頻譜來編譯拉曼相干的時(shí)間行為。光與斯托克斯光滿足時(shí)間和空間重合并聚焦到探測(cè)物體頻率差可以激發(fā)氮?dú)?Q 支（ ν = 1，ΔJ = 0）拉曼躍遷，發(fā)ARS 的溫度敏感度來自測(cè)量氮?dú)夥肿雍暧^極化的時(shí)間衰斯脈沖不再照射探測(cè)體時(shí)，氮?dú)夥肿娱_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(jí)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(cè)脈沖具有強(qiáng)烈的頻率 - 時(shí)間相關(guān)性。CPP 達(dá)探測(cè)體稍有延遲，使得探測(cè)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(hào)光束的光譜上測(cè)光束的頻率相關(guān)延遲如何將拉曼相干的時(shí)間衰減映射到。

滿足 CARS 實(shí)驗(yàn)的一個(gè)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(cè)光頻率的選擇性在于它決定了信號(hào)頻率：ωCARS= ωprobe+ ωR。本次實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中用染料激光完通過純光學(xué)工藝進(jìn)行，以保證短時(shí)間脈沖寬度。雖然使用光學(xué)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(duì) CPP 飛秒 CARS 的實(shí)驗(yàn)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(jí)圖。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]激光光譜診斷技術(shù)及其在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒研究中的應(yīng)用[D]. 李麥亮.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2004

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



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