一种高温燃烧场诊断实验装置的制作方法

本实用新型涉及实验装置，尤其是涉及一种高温燃烧场诊断实验装置。

背景技术：

高温燃烧场测量技术主要有接触式和非接触式。接触式测量方法主要是热电偶探针法和热电阻测温法。热电偶探针法响应慢，热电阻探针法常用于中低温的检测，因而它们都不适用于高温燃烧场复杂的环境。

非接触式测量方法主要指各类光学测量方法，包括拉曼散射、瑞利散射、激光诱导荧光和可调谐二极管吸收光谱(TDLAS)。相比于其他光学测量法，TDLAS技术的优势在于：1)DFB激光器体积小、价格低、适用于移动设备的测量；2)响应快、灵敏度高，时间分辨率为ms；3)一个DFB激光器可以扫描多个气体吸收峰，且不受其他气体干扰；4)可同时利用多个不同波长的激光器同时测量燃烧场。

文献“基于TDLAS的层析成像技术TDLAT”(2014年第46卷第1期)设计了一套6束光旋转测量的TDLAT系统。该系统时间分辨率不高，不能实时反映动态流场信息。

中国专利CN106017725A设计的燃烧场测量装置结构较为复杂，操作难度稍大。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在解决现有技术中的高温燃烧场诊断实验装置不能实时测试到动态流场的信息及结构复杂的问题，提供一种高温燃烧场诊断实验装置。

本实用新型设有信号发生器、第一激光控制器、第二激光控制器、光纤分束器、光电调理模块、第一准直器准、第二准直器准；

所述信号发生器分别连接第一激光控制器和第二激光控制器，所述第一激光控制器和第二激光控制器分别连接第一DFB激光器和第二DFB激光器；

所述第一DFB激光器和第二DFB激光器后侧设有将第一DFB激光器和第二DFB激光器发出的激光合为一束的合束器，所述合束器后侧连接有将一路激光分成多路激光的光纤分束器；

所述光纤分束器后侧分别设有第一准直器、第二准直器、第三准直器和第四准直器，所述第一准直器后侧设有第一光电探测器，所述第二准直器后侧设有第二光电探测器，所述第三准直器后侧设有F-P标准具，所述第四准直器后侧设有第四光电探测器；所述第一光电探测器、第二光电探测器、F-P标准具和第四光电探测器后侧均连接有将测量到的电信号进行放大的光电调理模块；

所述光电调理模块连接有一数据采集卡，所述数据采集卡接在上位机上；

所述第一准直器准直后输出的平行光与第二准直器准直后输出的平行光相互垂直。

所述信号发生器可采用型号为泰克AFG1062的信号发生器。

所述第一DFB激光器和第二DFB激光器皆为蝶形封装的气体测量激光器。

所述第一DFB激光器和第二DFB激光器的中心波长分别为1388.1nm、1344.9nm，所述第一DFB激光器和第二DFB激光器的功率分别为20mW、10mW。

所述第一DFB激光器和第二DFB激光器皆设置在激光器固定座上。

所述第一光电探测器、第二光电探测器和第四光电探测器的探测波长范围皆为1.2～2.0μm。

所述F-P标准具可采用型号为Thorlabs SA200-12B的F-P标准具。

所述数据采集卡可采用型号为NI PCI-6133的数据采集卡。

与现有技术相比，本实用新型所提供的高温燃烧场诊断实验装置，通过两个DFB激光器产生多个相互垂直交叉穿过被测燃烧场的激光，并通过光电探测器将光信号转化成电信号，然后将该电信号放大，再经过数据采集卡采集并显示在上位机上，能够实时测量燃烧场的动态参数信息。同时，通过采集8束光路信息，可以有效地重建燃烧场的平面温度分布，所测量得到的数据误差小，有效提高了测量精度，并且结构简单，操作方便。

附图说明

图1是本实用新型实施例的系统示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例采用可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)来得到高温燃烧场的实验数据。如图1所示，所有器件都放置于光学平台上，其包括：所述信号发生器10输出锯齿波频率为25Hz，幅度为500mVpp，偏置为1V，输出电流为15～45mA，驱动第一激光控制器11和第二激光控制器12，控制波长分别为为1388.1nm、1344.9nm的第一DFB激光器13和第二DFB激光器14发出激光；两束激光经过所述合束器15后耦合成一束光，并再通过光纤分束器16分成8束光，其中6束光垂直相交，且穿过燃烧流场；所述光纤分束器16后侧分别设置有第一准直器17、第二准直器18、第三准直器19，第四准直器20用于将激光器尾纤发出的发散光转化为平行光，所述第一准直器17后侧设置有第一光电探测器21，所述第二准直器18后侧设置有第二光电探测器22，所述第三准直器19后侧设置有F-P标准具23，所述第四准直镜后侧设置有第四光电探测器24，所述第一光电探测器21、第二光电探测器22、F-P标准具23和第四光电探测器24均可将光信号转换为电信号；所述光电调理模块25用于将信号进行放大；所述光电调理模块25连接有一数据采集卡26，所述数据采集卡26接入在上位机上27，得到测试数据。

光束经高度可调的第一准直器17、第二准直器18、第三准直器19和第四准直器20后转化为平行光，这样可以保证测试距离内光斑大小基本一致，减少光功率损耗，保证测试的准确度。所有准直器皆安装在光学夹具上，并被一起固定在表面水平的光学平台上。

需要说明的是，信号发生器10产生的信号驱动第一DFB激光器13和第二DFB激光器14是交替发出激光。

本实用新型进一步较佳实施例中，所述信号发生器10的型号为泰克AFG1062，该信号发生器10的频率范围为1μHz～2MHz；其线性度：≤0.1％峰值输出，10％～90％的幅度范围，1kHz，1V p-p，50％对称性；其对称性0.0％到100.0％。

本实用新型进一步较佳实施例中，所述第一DFB激光器、第二DFB激光器的中心波长分别为1388.1nm、1344.9nm，所述第一DFB激光器、第二DFB激光器的功率分别为20mW、10mW。

本实用新型进一步较佳实施例中，所述第一光电探测器20、第二光电探测器21和第四光电探测器22的波长皆为1.2～2.0μm。

本实用新型进一步较佳实施例中，所述F-P标准具22的型号为Thorlabs SA200-12B。

本实用新型进一步较佳实施例中，所述数据采集卡25的型号为NI PCI-6133。

综上所述，本实用新型公开了一种高温燃烧场诊断实验装置，通过两个DFB激光器产生多个相互垂直交叉穿过被测燃烧场的激光，并通过光电探测器将光信号转化成电信号，然后将该电信号放大，再经过数据采集卡采集并显示在上位机上，能够实时测量燃烧场的动态参数信息，同时，通过采集8束光路信息，可以有效地重建燃烧场的平面温度分布，所测量得到的数据误差小，有效提高了测量精度，并且结构简单，操作方便。