[发明专利]一种气体拉曼标定池

说明书

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种气体拉曼标定池。

背景技术

国外从上个世纪七十年代初期就开始将光学诊断技术，尤其是基于激光的诊断技术，应用于发动机缸内气相或气/液两相流的参数测量。激光诊断测试是以激光为激发光源，通过光谱仪和增强型电荷耦合器件ICCD获取被测物质受激后，与内部能量分布和能级跃迁相关的电磁场变化信息，进而得到相应微观物理量。它具有高灵敏度、非接触性和高时空分辨率能力等特点。目前国内外应用在发动机缸内的光学诊断技术主要有：摄影法Photographic method、化学发光法Chemiluminescences、单色亮度法Monochromatic Gas Radiation、双色测温法Two Color Thermometry、X射线法X-Ray Radiography、粒子成像测速仪Partical Image Velocimetry，PIV、相位多普勒粒子分析仪Phase Doppler Partical Analyzer，PDPA、激光诱导磷光法Laser Induced Phosphorescence，LIP、激光诱导炽光法Laser Induced Incandescence，LII、平面激光诱导荧光法Planar Laser Induced Fluorescence，PLIF、激光米氏散射法Laser Mie Scattering，LMS、激光瑞利散射Laser Rayleigh scattering，LRS、自发拉曼散射Spontaneous Raman Scattering，SRS、相干反斯托克斯拉曼散射Coherent Anti-Stokes Raman Spectroscopy，CARS等。

其中，只有基于激光的自发拉曼散射SRS技术，可以完成内燃机某小的空间区域点上，多种气体物质的物理量同步瞬态定量测量，并具有纳秒和毫米级时空分辨能力。如可同步获得N₂、O₂、H₂O、CO₂和碳氢化合物等气体的浓度及探测区域上的温度信息。但在燃烧过程的气体自发拉曼散射实验中，气态的拉曼散射信号强度非常弱约为激发光强度的10^-12，所以要想达到精确定量测量的目的，就必须最大限度地提高拉曼散射信号的信噪比。为此，人们除了要用高输出功率和能量的激光器，采用低波长激光激发，尽可能缩小收集系统与待测区域距离，做好激光束腰上的散射光收集等一系列措施外，气体浓度和温度的精确标定也是非常重要的一环。

前面已提到基于激光的自发拉曼散射，可以获得在复杂燃烧环境下具有时空分辨的气体物质的摩尔分数和温度的定量信息，但在实际拉曼实验中，需要考虑混合气体受到激光激发后，每种拉曼散射强度与该气体摩尔分数的物理关系，以及通过氮气N₂分子斯托克斯和反斯托克斯光谱形状和强度比获得温度的原理。这就需要设计拉曼标定池，在气样标定池中进行气体拉曼标定实验，利用开发的拉曼散射线成像光学测试系统，测量气样标定池中N₂、CO₂和O₂混合气体在不同配比下的摩尔分数随压力的变化，也可得到每种气体相对N₂的相对响应因子。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于激光自发拉曼散射线成像的光学诊断气样标定池。

本发明由压盖ⅠA、封头B、缸体C、压盖ⅡD、加热体E、压盖ⅢF、石英玻璃Ⅰ1、石英玻璃Ⅱ2、石英玻璃Ⅲ3、环垫Ⅰa、密封圈Ⅰb、环垫Ⅱe、密封圈Ⅱf、密封圈Ⅲg、环垫Ⅲh、密封圈Ⅳi、密封圈Vj组成，其中所述的压盖ⅠA上设有中心孔4和螺钉孔组Ⅰ5；所述的压盖ⅡD上设有上观察孔13和螺钉孔组Ⅲ14；所述的压盖ⅢF上设有下观察孔15和螺钉孔组Ⅳ16。

所述的封头B上设有螺钉孔组Ⅱ6、螺纹孔组Ⅰ7和中心阶梯孔8。

压盖ⅠA固接于封头B左面，压盖ⅠA与封头B之间用密封圈Ⅲg密封，封头B右面与缸体C的左端面固接，封头B与缸体C之间用密封圈Vj密封，加热体E的底座与缸体C的右端面固接；压盖ⅡD固接于缸体C的阶梯孔Ⅱ12上面，压盖ⅡD与缸体C之间用密封圈Ⅰb密封；压盖ⅢF固接于缸体C的阶梯孔Ⅰ10下面，压盖ⅢF与缸体C之间用密封圈Ⅱf密封。