[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

说明书

本发明提供了一种测量混合气体流场的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，而且所述测量混合气体流场的组分浓度分布的光学方法包括如下步骤：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。本发明的有益效果在于：所述测量混合气体流场组分浓度分布的光学方法实时、稳定、非接触地获得具有双组分混合气体流场的组分浓度分布。

技术领域

本发明属于光学探测技术领域，具体地涉及一种测量混合气体流场组分浓度分布的光学方法。

背景技术

目前，混合气体流场的组分浓度分布的测量，对很多领域都显得尤为基础而关键。然而，此问题至今尚未得到很好的解决。

因此，有必要提供一种具有实时、稳定、非接触等特点，并可以给出3-D浓度分布的测量混合气体流场的组分浓度分布的光学方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有实时、稳定、非接触等特点，并可以给出3-D浓度分布的测量混合气体流场的组分浓度分布的光学方法。

本发明的技术方案如下：一种测量混合气体流场的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，而且所述测量混合气体流场的组分浓度分布的光学方法包括如下步骤：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。

优选地，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。

优选地，在步骤d中，根据如下公式计算所述第一已知气体的浓度分布：

其中，μ是第一已知气体的浓度分布，n_t是测量得到的所述混合气体流场的折射率，n₁和n₂分别是所述第一已知气体和所述第二已知气体的折射率。

优选地，所述第二已知气体的浓度分布为1-μ。

优选地，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。

优选地，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。

本发明的有益效果在于：所述测量混合气体流场组分浓度分布的光学方法可以实时、稳定、非接触地获得具有双组分混合气体流场的组分浓度分布；而且，所述测量混合气体流场组分浓度分布的光学方法所采用的实验装置简单，操作便捷，适合一定规模的混合气体流场浓度的检测。

附图说明

图1为与本发明实施例提供的测量混合气体流场组分浓度分布的光学方法相关的测量装置的结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的测量混合气体流场组分浓度分布的光学方法的流程框图。

具体实施方式