[发明专利]一种测量发射光谱空间分布的定位装置

说明书

本发明属于测量发射光谱空间分布技术领域，特别涉及一种测量发射光谱空间分布的定位装置。该装置包括观察窗口、电动平移台、光纤准直器、Y形光纤分路器、带孔刻度尺、指示光源及光谱仪；电动平移台设置于观察窗口前侧，光纤准直器和带孔刻度尺设置于电动平移台上，带孔刻度尺上设有光源孔，指示光源设置于光源孔的下方；Y形光纤分路器通过光纤输入A端口与光纤准直器连接，将光纤输入B端口设置于带孔刻度尺的上方，且对准指示光源；Y形光纤分路器通过光纤输出端口与光谱仪连接。本发明可精确地给出观察窗口起始点和结束点的光谱位置，从而给出具有空间分辨的火焰发射光谱序列，以便研究火焰发射光谱沿着气流方向的演化情况。

技术领域

本发明属于测量发射光谱空间分布技术领域，特别涉及一种测量发射光谱空间分布的定位装置。

背景技术

燃烧驱动氟化氢/氟化氘化学激光器的能量来源是自由氟原子与氢气分子的强放能化学反应，而自由氟原子则来自于含氟化合物在高温燃烧室内的热解，所以对于氟化氢/氟化氘化学激光器的燃烧室进行研究是很有必要的，特别是针对火焰有效长度和特征时间的研究对于确定燃烧室长度是非常有帮助的。

在研究燃烧火焰方面，发射光谱法是一种很古老但也非常有效的方法。然而，在短短的一次实验过程中给出具有精确空间分辨率的火焰发射光谱，并准确地确定出起始点和结束点的光谱，是一个比较有难度的问题。

一种给出火焰发射光谱空间分布的方法是，每次实验都准确固定测量位置，然后测量该位置的发射光谱，多次移动位置并测量不同位置的发射光谱，最终便可以给出燃烧火焰的准确空间分布情况。但是这种方法的一个缺点是需要多次重复实验，并且需要保证每次实验的条件完全一样，这是一个比较艰难的任务。

另一种给出火焰发射光谱空间分布的方法是，在一次实验中利用电动平移台匀速移动光纤准直器，同时光谱仪以相等时间间隔连续采集光谱，这样就可以给出燃烧火焰的空间分布情况。但是这种方法最关键的是需要准确地确定起始点和结束点的光谱，而这往往是比较困难的。这是因为电动平移台的运动过程分为三个阶段，即开始时期的加速运动阶段、中间过程的匀速运动阶段、结束时期的减速运动阶段。为了让每两幅光谱之间的距离间隔是相等的，必须要求在光谱仪采集有效光谱的时候电动平移台是匀速运动的，所以通常让电动平移台提前运动，并使得电动平移台上的光纤准直器在穿行过整个观察窗口的时候保证是匀速运动的，而减速运动的时候光纤准直器应该已经在观察窗口之外了。如何知道哪一幅光谱是在观察窗口起始点采集的，而哪一幅光谱是在观察窗口结束点采集的，也就是说如何准确地确定观察窗口的起始点和结束点的光谱，是相当困难的。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种测量发射光谱空间分布的定位装置，通过Y形光纤分路器，让待测发射光和指示光汇聚后一起进入光谱仪，通过指示光的出现位置可以精确地给出观察窗口起始点和结束点的光谱位置，从而给出具有空间分辨的火焰发射光谱序列，以便研究火焰发射光谱沿着气流方向的演化情况。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种测量发射光谱空间分布的定位装置，包括观察窗口、电动平移台、光纤准直器、Y形光纤分路器、带孔刻度尺、指示光源及光谱仪，其中电动平移台设置于燃烧室的观察窗口前侧，电动平移台具有沿观察窗口的长度方向移动的自由度，光纤准直器和带孔刻度尺设置于电动平移台上，光纤准直器的开口朝向观察窗口，带孔刻度尺上设有光源孔，指示光源设置于光源孔的下方；Y形光纤分路器的一端设有光纤输入A端口和光纤输入B端口，光纤输入A端口与光纤准直器连接，光纤输入B端口设置于带孔刻度尺的上方，且对准指示光源；Y形光纤分路器的另一端设有与光谱仪连接的光纤输出端口。

所述光源孔包括沿电动平移台的移动方向开设的起始孔、结束孔及等间距设置于起始孔和结束孔之间的多个通孔；

起始孔和结束孔之间的间距等于所述观察窗口的长度。

当所述光纤准直器与所述观察窗口的起始位置相对应时，所述带孔刻度尺上的起始孔与所述指示光源相对应。