[发明专利]一种波长调制吸收法同步测量流场压强、温度、浓度的方法

权利要求书

1.一种波长调制吸收法同步测量流场压强、温度、浓度的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：调制二极管激光器波形，输出激光，所述激光穿过待测流场后由光电探测器将光强信号转化为电压信号，经锁相检测输出波长调制吸收信号；获得调制吸收信号的宽度随待测流场压强变化的曲线；

步骤二：利用调制吸收信号的宽度反演压强；

计算公式为：

P＝f(w) (1)

式中，P为流场的压强，f(w)表示压强随调制信号宽度变化曲线，w表示调制吸收信号宽度；

步骤三：计算压强修正系数K，其表达式为：

式中，P为步骤二中获得的压强，T₀为参考温度，H(P,T₀)为在参考温度T₀下调制吸收信号强度H随压强P变化曲线，下标1，2表示吸收线1与吸收线2；

步骤四：引入压强修正系数，利用TDLAS双线法测量原理计算流场的温度；

式中，h是普朗克常量(J·s)，c是光速(cm·s^-1)，k是波尔兹曼常量(J·K^-1)，E是吸收谱线下能级的能量(cm^-1)，T₀为参考温度(K)，H为测量的吸收线调制吸收信号强度；I(ν)为吸收线处的激光光强，下标1，2表示吸收线1与吸收线2；

步骤五：利用任意一条调制吸收信号强度计算组分浓度，计算公式为：

式中，X是吸收组分的摩尔分数，H为测量的任意一条吸收线的调制吸收强度，P为步骤二中获得的压强(atm)，L为激光在吸收介质中的传播长度(cm)，S(T)为吸收线的谱线强度(cm^-2·atm^-1)，H(P,T₀)为在参考温度T₀下调制吸收信号强度H随压强P变化曲线。

2.根据权利要求1所述的波长调制吸收法同步测量流场压强、温度、浓度的方法，其特征在于：所述的吸收线1与吸收线2分别对应水在1342.114nm与1454.826nm处的吸收谱线。

3.根据权利要求1所述的波长调制吸收法同步测量流场压强、温度、浓度的方法，其特征在于：I(ν)采用同步监测激光光强或一次谐波信号的方式获取。

4.根据权利要求1所述的波长调制吸收法同步测量流场压强、温度、浓度的方法，其特征在于：所述二极管激光器的波长受一个锯齿波和正弦波叠加的波形调制。