[发明专利]一种测量混合气体流场组分浓度分布的光学方法

权利要求书

1.一种测量混合气体流场组分浓度分布的光学方法，所述混合气体流场包括相互混合在一起的第一已知气体和第二已知气体，其特征在于，包括如下步骤：

a、向所述混合气体流场发射单波长的激光；

b、在用于形成莫尔条纹的光学组件中，利用通过所述混合气体流场后的激光形成莫尔条纹；

c、利用重建算法根据所述莫尔条纹计算得到所述混合气体流场的立体折射率分布；

d、根据所述立体折射率分布计算得到所述第一已知气体和所述第二已知气体的立体浓度分布；

记被测量的混合气体流场的折射率记为n_t，记所述混合气体流场的第一已知气体和第二已知气体的折射率分别为n₁和n₂, 假设所述第一已知气体的浓度为μ，则所述第二已知气体浓度为(1-μ)，则有：

n_t-1＝μ(n₁-1)+(1-μ)(n₂-1)

＝μn₁-μ+(1-μ)n₂-(1-μ)

＝μn₁-μ+n₂-μn₂-1+μ

＝μn₁+n₂-μn₂-1

＝μ(n₁-n₂)+n₂-1

则所述第一已知气体和所述第二已知气体的浓度分布可这样获得：

所述第一已知气体的浓度分布：

所述第二已知气体的浓度分布：1-μ。

2.根据权利要求1所述的测量混合气体流场组分浓度分布的光学方法，其特征在于：步骤c包括如下步骤：

采用图像传感器采集所述莫尔条纹，并将所述莫尔条纹发送至计算机；

利用所述计算机根据重建算法计算所述混合气体流场的立体折射率分布。

3.根据权利要求1所述的测量混合气体流场组分浓度分布的光学方法，其特征在于：在步骤d中，在所述光学组件中，所述激光依次穿过光栅组件、成像透镜组件和莫尔条纹接收屏，从而在所述莫尔条纹接收屏上形成所述莫尔条纹。

4.根据权利要求3所述的测量混合气体流场组分浓度分布的光学方法，其特征在于：所述成像透镜组件包括相对间隔设置的第一透镜和第二透镜，且在所述第一透镜和所述第二透镜之间还设置有滤波器，所述滤波器与所述第一透镜和所述第二透镜同光轴设置。