[实用新型]基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度标定装置

说明书

本实用新型公开了一种基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度标定装置。该标定装置包括安装在试验段上驻室的电子枪，安装在试验段下驻室的法拉第杯，法拉第杯接收电子枪发射的电子束，电子束位于喷管和扩压器之间并垂直于喷管的轴线从上至下穿过温度源的中心空腔；光谱仪和CCD相机布置在试验段的观察窗外，光谱仪与观察窗之间还布置有凸透镜；CCD相机与计算机之间通过网线连接。温度源为一根圆管，圆管从外至内依次设置有同轴的外壳、保温层和电热管，在圆管的中段，0°侧壁位置安装有沿竖直方向从上至下平行分布的热电偶，180°侧壁位置安装有对应的光学玻璃，圆管的中段的空腔为测量区域。该标定装置结构简单、可靠，标定准确。

技术领域

本发明属于高超声速低密度风洞试验技术领域，具体涉及一种基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度标定装置。

背景技术

在高超声速低密度风洞试验中，由于空气中的氮气为双原子分子，在稀薄流动中会出现热力学非平衡效应，氮气气体分子的振动温度和转动温度不一致，需要测量氮气气体分子的振动温度和转动温度，用于热力学非平衡效应研究。目前，可采用电子束荧光技术测量流场中气体的振动温度和转动温度，其中，转动温度测量已有比较成熟的技术，可通过测量氮气分子的电子束荧光转动光谱来计算转动温度。但是，振动温度测量还在探索之中。目前，主要通过振动谱带计算振动温度，但是需要准确的各种气体分子的光谱常数和不受任何影响的理想光路，实现难度很大。

基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度测量方法，首先需要在低密度风洞试验现场对电子束荧光技术测量振动温度系统进行标定，当前，亟需发展一种基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度标定装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度标定装置。

本发明的基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度标定装置，其特点是，所述的标定装置包括安装在高超声速低密度风洞的试验段上驻室的电子枪，安装在高超声速低密度风洞的试验段下驻室的法拉第杯，法拉第杯用于接收电子枪发射的电子束，电子束位于喷管和扩压器之间并垂直于喷管的轴线从上至下穿过温度源的中心空腔；

通过导线连接的光谱仪和CCD相机布置在试验段的观察窗外，光谱仪与观察窗之间还布置有凸透镜；

CCD相机与计算机之间通过网线连接；

所述的温度源为一根圆管，圆管从外至内依次设置有同轴的外壳、保温层和电热管，在圆管的中段，0°侧壁位置安装有沿竖直方向从上至下平行分布的热电偶，180°侧壁位置安装有对应的光学玻璃，圆管的中段的空腔为测量区域。

进一步地，所述的光学玻璃为石英玻璃、白宝石或蓝宝石。

进一步地，所述的电热管的长径比大于等于8。

本发明的基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度标定装置中的热电偶能够用于监控测量区域的温度是否均匀。

本发明的基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度标定装置结构简单、可靠，标定准确。

附图说明

图1为本发明的基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度标定装置的示意图(主视图)；

图2为本发明的基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度标定装置的示意图(侧视图)。

图3为本发明的基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度标定装置中的温度源示意图；

图4a为本发明的基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度标定装置获得的光谱强度曲线(振动温度Tv＝400K)；

图4b为本发明的基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度标定装置获得的光谱强度曲线(振动温度Tv＝600K)；