[发明专利]一种燃气轮机排气二维温度场测量系统和方法

权利要求书

1.一种燃气轮机排气二维温度场测量系统，其特征在于，包括：工控机；激光控制模块；激光光源；光纤合束器；激光发射及接收装置；转台驱动模块；镀膜反射镜；信号采集模块；

所述工控机连接激光控制模块及信号采集模块，用于驱动激光控制板以及对采集到的信号进行处理；所述转台驱动模块用于控制转台高速转动；所述激光发射及接收装置固定在高速转台，并与镀膜反射镜分别设于排气口两侧。

2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机排气二维温度场测量系统，其特征在于所述工控机连接所述激光控制模块，所述工控机内置的数据采集卡产生特定频率及幅值的锯齿波扫描电流信号并输出给所述激光控制模块，通过激光控制器对所述激光器进行温度和电流控制，使其发出激光。

3.根据权利要求2所述的一种燃气轮机排气二维温度场测量系统，其特征在于所述工控机控制输入到所述激光控制模块的电流信号，使得在某一时刻仅有一只激光器被激活，而另一只激光器由于注入电流低于阈值电流而不出光，使得所述两只激光器交替被激活调谐而输出激光，再通过所述光纤合束器将两束激光耦合，以实现时分复用。通过时分复用技术产生的光源信号由光纤分束器分成两束激光，经光纤传输到所述激光发射装置。

4.根据权利要求1所述的一种燃气轮机排气二维温度场测量系统，其特征在于所述两个激光发射接收装置和所述两个镀膜反射镜分别相对设置在燃气轮机排气管两侧。

5.根据权利要求4所述的一种燃气轮机排气二维温度场测量系统，其特征在于所述燃气轮机排气管上设置有光学窗口，所述光学窗口中放置耐高温高压的氟化钙特种玻璃，用于实现激光的透射。

6.根据权利要求1所述的一种燃气轮机排气二维温度场测量系统，其特征在于所述激光发射接收装置包括小型高速旋转台，光纤准直器，大面积光电探测器。所述小型高速转台带动整个装置在小角度内高速摆动，以实现对排气出口截面的扫描；所述光纤准直器接收来自所述光纤分束器的光信号，并将激光射入待测区域；所述大面积光电探测器接收来自所述镀膜反射镜反射回的激光。

7.根据权利要求1所述的一种燃气轮机排气二维温度场测量系统，其特征在于所述转台驱动模块控制所述两个小型高速旋转台实现同步高速转动。

8.根据权利要求1所述的一种燃气轮机排气二维温度场测量系统，其特征在于所述大面积光电探测器采集到的光信号由bnc连接线与信号采集模块连接，所述信号采集模块将数据采集保存。

9.一种燃气轮机排气二维温度场测量方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

进行谱线遴选以确定两个激光器的中心波长；

应用时分复用技术使两个激光器交替输出激光；

将两束激光耦合后向排气口发射；

由探测器获取反射回来的吸收光信号；

计算不同入射角度下的光谱吸收率；

应用代数迭代算法进行二维温度场的重建；

对重建的二维温度场进行优化。

10.根据权利要求9所述的一种燃气轮机排气二维温度场测量方法，其特征在于，对重建的二维温度场进行优化时应用最小二乘准则、最大熵准则。

11.根据权利要求9所述的一种燃气轮机排气二维温度场测量方法，其特征在于，设置待测二维温度场的温度阈值，若目标气体温度高于所述温度阈值，则对外发出警报。