[发明专利]基于波长调制吸收光谱的高速流场多参数测量系统及方法

权利要求书

1.基于波长调制吸收光谱的高速流场多参数测量系统，包括信号发生器(1)、激光器、数据采集系统(10)以及架设在风洞试验舱(5)内部的测量架，其特征在于：所述测量架及风洞试验舱(5)外部均安装有一一对应的准直器，并形成三组准直器组；所述信号发生器(1)的输出端分别连接有第一激光器(3-1)、第二激光器(3-2)，所述第一激光器(3-1)、第二激光器(3-2)的输出端均通过分束器(4)连接形成四路激光，其中一路激光通过光纤传输到近红外标准具(6)上用于激光频率标定、另外三路激光通过光纤分别传输至相对应的一组准直器组上，用于分别测量水气温度、水气分压和水气速度；所述三组准直器组和近红外标准具(6)的输出端分别与四个探测器一一连接，四个探测器的输出端与数据采集系统(10)连接；

所述测量架包括固定成十字形结构的固定柱(8-1)、支撑柱(8-2)，所述支撑柱(8-2)上水平对称固定有两组肋板(8-4)，所述肋板(8-4)上对称安装有准直器；两组肋板(8-4)中一组肋板为长肋板组、另一组为短肋板组，所述短肋板组位于长肋板组的两个肋板之间；

所述长肋板组上对称安装有第一准直器A1、第一准直器A2，两者间形成第一束激光(9-1)，所述第一束激光(9-1)与流场运动方向呈90°夹角；

所述短肋板组上分别对称安装有第二准直器B1、第三准直器C1、第二准直器B2、第三准直器C2，其中第二准直器B1、第二准直器B2之间形成第二束激光(9-2)，第三准直器C1、第三准直器C2之间形成第三束激光(9-3)；所述第二束激光(9-2)、第三束激光(9-3)中的一束激光与流场运动方向呈90°夹角、另一束激光与流场运动方向呈60°夹角。

2.根据权利要求1所述的高速流场多参数测量系统，其特征在于：所述第一激光器(3-1)与信号发生器(1)之间连接有第一激光器控制器(2-1)，所述第二激光器(3-2)与信号发生器(1)之间连接有第二激光器控制器(2-2)；所述第一激光器控制器(2-1)、第二激光器控制器(2-2)分别控制第一激光器(3-1)、第二激光器(3-2)的电流和温度。

3.根据权利要求1所述的高速流场多参数测量系统，其特征在于：所述第一激光器(3-1)、第二激光器(3-2)的中心波长分别为1391.67nm、1395.00nm，激光器的调制信号为半锯齿波叠加高频调制信号；所述分束器(4)为2×4光纤耦合分束器，使所述第一激光器(3-1)、第二激光器(3-2)中的激光等量输入分束器(4)并分成四等份输出而形成四路激光。

4.根据权利要求1所述的高速流场多参数测量系统，其特征在于：所述肋板(8-4)的中间垂直固定有L形支架(8-5)，所述准直器的一端连接光纤头、另一端通过螺纹连接在L形支架(8-5)的内侧壁；位于L形支架(8-5)的外侧壁安装有保护劈(8-6)。

5.根据权利要求1所述的高速流场多参数测量系统，其特征在于：所述固定柱(8-1)、支撑柱(8-2)、肋板(8-4)、L型支架(8-5)的迎风面均呈尖端，以减少激波的产生。

6.根据权利要求1所述的高速流场多参数测量系统，其特征在于：所述第一准直器A1、第二准直器B1、第三准直器C1为激光发射端，第一准直器A2、第二准直器B2、第三准直器C2为激光接收端。