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基于TDLAS测量HBr化学激光器气体温度

李留成 多丽萍 周冬建 王增强 王元虎 唐书凯

李留成, 多丽萍, 周冬建, 王增强, 王元虎, 唐书凯. 基于TDLAS测量HBr化学激光器气体温度[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(8): 805011-0805011(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0805011
引用本文: 李留成, 多丽萍, 周冬建, 王增强, 王元虎, 唐书凯. 基于TDLAS测量HBr化学激光器气体温度[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(8): 805011-0805011(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0805011
Li Liucheng, Duo Liping, Zhou Dongjian, Wang Zengqiang, Wang Yuanhu, Tang Shukai. Measurements of gas temperature in HBr chemical lasers by TDLAS technique[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(8): 805011-0805011(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0805011
Citation: Li Liucheng, Duo Liping, Zhou Dongjian, Wang Zengqiang, Wang Yuanhu, Tang Shukai. Measurements of gas temperature in HBr chemical lasers by TDLAS technique[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(8): 805011-0805011(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0805011

基于TDLAS测量HBr化学激光器气体温度

doi: 10.3788/IRLA201948.0805011
基金项目: 

国家自然科学基金(21590803);中国科学院战略先导专项(XDB17010300)

详细信息
    通讯作者: 李留成(1978-),男,副研究员,博士,主要从事化学激光器研制及激光吸收光谱等光学测量诊断方面的研究。Email:liliucheng@dicp.ac.cn
  • 中图分类号: TN249

Measurements of gas temperature in HBr chemical lasers by TDLAS technique

  • 摘要: 利用可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS),基于吸收光谱的多普勒展宽原理,对D2/NF3燃烧驱动的HBr化学激光器,进行了光腔和扩压段的气体温度测量实验研究。为了有效地测量TDLAS吸收光谱,选用了主气流中吸收系数较大的HF分子(2-0)振动谱带的R2谱线作为研究对象。实验中利用一台中心波长1 273 nm的分布反馈式(DFB)二极管激光器,搭建了一套基于直接吸收法TDLAS的HBr化学激光器气体温度测量系统。通过对HF分子的吸收谱线进行Voigt线型拟合,获得了多普勒展宽宽度,从而给出了光腔和扩压段气体温度。在进行时域频域变换时,使用了一台自由光谱范围(FSR)为1.5 GHz的F-P标准具用于频率校准。实验测量结果表明,光腔温度约为280 K,扩压段温度约为400 K。实验过程中的碰撞展宽和多普勒展宽的比值小于0.1,表明多普勒展宽为主,能够方便地用HF吸收光谱的展宽来监测光腔和扩压段的气体温度。
  • [1] Zhuang Qi, Sang Fengting, Zhou Dazheng. Short Wavelength Chemical Lasers[M]. Beijing:National Defense Industry Press, 1997. (in Chinese)庄琦, 桑风亭, 周大正. 短波长化学激光[M]. 北京:国防工业出版社, 1997.
    [2] Duo Liping, Yang Bailing. Diagnostic Technologies of Gas Flow Chemical Lasers[M]. Beijing:Science Press, 2005. (in Chinese)多丽萍, 杨柏龄. 气流化学激光测试诊断技术[M]. 北京:科学出版社, 2005.
    [3] Tang Shukai, Duo Liping, Jin Yuqi, et al. Pure chemical combustion-driven HBr chemical laser[J]. Chinese Journal of Lasers, 2017, 44(5):0501005. (in Chinese)唐书凯, 多丽萍, 金玉奇, 等. 纯化学燃烧驱动HBr化学激光实验研究[J]. 中国激光, 2017, 44(5):0501005.
    [4] Tang Litie, Yu Zhichuang, Zhao Lezhi, et al. Total pressure losing of nozzles flow in DF/HF chemical laser by numerical simulation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(5):1194-1197. (in Chinese)唐力铁,于志闯,赵乐至, 等. DF/HF化学激光器喷管总压损失的数值模拟[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(5):1194-1197.
    [5] Zhao Bo, Liao Daxiong. Numerical simulation of cooling technique in COIL pressure recovery system[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2008, 20(11):1841-1845. (in Chinese)赵波, 廖达雄. COIL压力恢复系统气流主动冷却技术数值模拟[J]. 强激光与粒子束, 2008, 20(11):1841-1845.
    [6] Tang Litie, Li Yanna, Zhao Lezhi. Theoretical analysis of one dimensional gas dynamics of total pressure losses for combustion-driven continuous wave DF/HF chemical lasers[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(7):0705001. 唐力铁, 李艳娜, 赵乐至. 燃烧驱动CW DF/HF化学激光器总压损失的一维气体动力学理论分析[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(7):0705001.
    [7] Tao Bo, Hu Zhiyun, Zhang Lirong, et al. On-line measurement of combustion temperature based on laser absorption spectroscopy technology[J]. Journal of Atmospheric and Environmental Optics, 2010, 5(6):438-444. (in Chinese)陶波, 胡志云, 张立荣, 等. 基于激光吸收光谱技术在线测量燃烧场温度研究[J]. 大气与环境光学学报, 2010, 5(6):438-444.
    [8] Xu Zhenyu, Liu Wenqing, Liu Jianguo, et al. Temperature measurements based on tunable diode laser absorption spectroscopy[J]. Acta Phys Sin, 2012, 61(23):234204. (in Chinese)许振宇, 刘文清, 刘建国, 等. 基于可调谐半导体激光器吸收光谱的温度测量方法研究[J]. 物理学报, 2012, 61(23):234204.
    [9] Dai Bin, Ruan Jun, Xu Zhenyu, et al. Measurement of combustor exit temperature field based on tunable diode laser absorption spectroscopy technology[J]. Gas Turbine Experiment and Research, 2015, 28(4):49-56. (in Chinese)戴斌, 阮俊, 许振宇, 等. 基于TDLAS技术的燃烧室出口温度场测量[J]. 燃气涡轮试验与研究, 2015, 28(4):49-56.
    [10] Song Junling, Hong Yanji, Wang Guangyu, et al. Influence of beam distribution on two-dimensional temperature field reconstruction using TDLAS[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(8):2460-2465. (in Chinese)宋俊玲, 洪延姬, 王广宇, 等. 光线分布对基于TDLAS温度场二维重建的影响[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(8):2460-2465.
    [11] Gross R W, Bott J F. Handbook of Chemical Lasers[M]. Beijing:Science Press, 1987. (in Chinese) R.W.F. 格罗斯, J.F. 博特. 化学激光手册[M]. 北京:科学出版社, 1987.
  • [1] 张雷雷, 曹振松, 钟磬, 黄印博, 袁子豪, 黄俊, 齐刚, 潘文雪, 卢兴吉.  FPGA主控型数字锁相放大器设计及光谱测量 . 红外与激光工程, 2023, 52(10): 20230023-1-20230023-12. doi: 10.3788/IRLA20230023
    [2] 万浩华, 何洋, 季艳慧, 陈飞.  缓冲气体对循环流动铯蒸汽激光器气体温度分布和输出特性的影响 . 红外与激光工程, 2022, 51(10): 20211105-1-20211105-9. doi: 10.3788/IRLA20211105
    [3] 王彪, 鹿洪飞, 李奥奇, 陈越, 戴童欣, 黄硕, 连厚泉.  采用VCSEL激光光源的TDLAS甲烷检测系统的研制 . 红外与激光工程, 2020, 49(4): 0405002-0405002-7. doi: 10.3788/IRLA202049.0405002
    [4] 王菲.  高稳定度光泵浦腔内倍频488 nm半导体薄片激光器 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 606004-0606004(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0606004
    [5] 李国林, 袁子琪, 季文海.  应用于油田伴生气H2S气体检测实验研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 813005-0813005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0813005
    [6] 贾军伟, 李伟, 柴昊, 张书锋, 张明志, 崔鸿飞, 刘敬敏, 刘展.  基于TDLAS的气体检测技术算法 . 红外与激光工程, 2019, 48(5): 517007-0517007(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0517007
    [7] 卢伟业, 朱晓睿, 李越胜, 姚顺春, 卢志民, 曲艺, 饶雨舟, 李峥辉.  TDLAS直接吸收法和波长调制法在线测量CO2的比较 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 717002-0717002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0717002
    [8] 李留成, 多丽萍, 王元虎, 唐书凯, 于海军, 马艳华, 张治国, 金玉奇, 宫德宇.  用于化学激光器的腔增强吸收光谱测量 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 239003-0239003(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0239003
    [9] 李哲, 张志荣, 孙鹏帅, 夏滑, 罗渊敏, 庞涛, 董凤忠.  利用TDLAS技术的多点甲烷气体全量程监测 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 917009-0917009(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0917009
    [10] 唐力铁, 李艳娜, 赵乐至.  燃烧驱动CW DF/HF化学激光器总压损失的一维气体动力学理论分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 705001-0705001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0705001
    [11] 刘高佑, 安宁, 韩兴伟, 董雪, 马磊, 范存波, 刘承志.  立方腔平均反射光程的研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1118003-1118003(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1118003
    [12] 曲彦臣, 陈惠颖, 耿利杰, 赵卫疆.  光泵浦远红外气体激光器的研究发展 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1099-1105.
    [13] 宋俊玲, 洪延姬, 王广宇, 潘虎.  光线分布对基于TDLAS温度场二维重建的影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2460-2465.
    [14] 潘虎, 王广宇, 宋俊玲, 于小红.  免标定波长调制光谱在气体温度和浓度测量中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 956-960.
    [15] 安盼龙, 郑永秋, 李小枫, 张建辉, 段美玲, 薛晨阳, 闫树斌.  F-P腔锁频压窄窄线宽激光器输出波长精度测试 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3257-3261.
    [16] 周鑫, 金星.  谐波小波在TDLAS 信号分析中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1722-1727.
    [17] 唐力铁, 于志闯, 赵乐至, 尹飞, 郭士波, 谈斌.  DF/HF化学激光器喷管总压损失的数值模拟 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1194-1197.
    [18] 邹前进, 陈前荣, 王敏, 袁圣付.  连续波DF激光器光腔温度和相对粒子数范围估算 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3320-3324.
    [19] 丁志群, 鲍吉龙, 赵洪霞, 章学首.  乙炔气体浓度的TDLAS在线监测 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 1015-1019.
    [20] 张亦男, 谈宜东, 张书练.  用于全内腔微片激光器稳频的温度控制系统 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 101-106.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-03-05
  • 修回日期:  2019-04-03
  • 刊出日期:  2019-08-25

基于TDLAS测量HBr化学激光器气体温度

doi: 10.3788/IRLA201948.0805011
    通讯作者: 李留成(1978-),男,副研究员,博士,主要从事化学激光器研制及激光吸收光谱等光学测量诊断方面的研究。Email:liliucheng@dicp.ac.cn
基金项目:

国家自然科学基金(21590803);中国科学院战略先导专项(XDB17010300)

  • 中图分类号: TN249

摘要: 利用可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS),基于吸收光谱的多普勒展宽原理,对D2/NF3燃烧驱动的HBr化学激光器,进行了光腔和扩压段的气体温度测量实验研究。为了有效地测量TDLAS吸收光谱,选用了主气流中吸收系数较大的HF分子(2-0)振动谱带的R2谱线作为研究对象。实验中利用一台中心波长1 273 nm的分布反馈式(DFB)二极管激光器,搭建了一套基于直接吸收法TDLAS的HBr化学激光器气体温度测量系统。通过对HF分子的吸收谱线进行Voigt线型拟合,获得了多普勒展宽宽度,从而给出了光腔和扩压段气体温度。在进行时域频域变换时,使用了一台自由光谱范围(FSR)为1.5 GHz的F-P标准具用于频率校准。实验测量结果表明,光腔温度约为280 K,扩压段温度约为400 K。实验过程中的碰撞展宽和多普勒展宽的比值小于0.1,表明多普勒展宽为主,能够方便地用HF吸收光谱的展宽来监测光腔和扩压段的气体温度。

English Abstract

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