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平均;
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峰值采集;
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電子濾波;
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換算速率限制;
•原始信號輸出。采用攜帶式標定爐校準渦輪溫度傳感器。該爐工作電源 %(;直流,黑度 = " ***,&> : &>%? @-熱電偶。
葉片監測器與渦輪溫度傳感器聯用,用于傳感器輸出信號調節、峰值溫度和平均溫度顯示。它包括調節器、濾波器、高速線性化電路、換算速率限制、峰值溫度模塊和平均溫度模塊。每個模塊的輸出均在示波器上顯示或在 AB磁帶記錄器上記錄。
飛機上測量裝是在飛機上就位進行試驗的手裝式組件。它采用電阻絲加熱管產生近于黑體的輻射,裝置中設有光學濾波。該裝置用于標定裝在發動機上的渦輪溫度傳感器系統,進行在位檢測。該裝置能按規定溫度高精度地模擬黑體輻射,要檢測的傳感器光學探頭從裝在發動機視管上拆下并插入該標定裝置中。
小型監測器與渦輪溫度傳感器聯用,進行葉片研究、控制和監測,并顯示出轉子平均溫 •%"•
度和峰值溫度。
二、拉曼相干反斯托克斯光譜儀(")用于測量燃氣溫度和燃氣分析
%& "工作原理
拉曼相干光譜技術是非線光學領域中的一項新技術。頻率 %的伯浦激光束和頻率 ’的斯托克斯激光束相互作用通過第 ’種介質產生一種偏振光。第三種介質的 ’階非線性靈敏度為 (’%,%) *其頻率 ’ +*%) ,*。當
( ) ’, )。這種偏振光是一種相干輻射,頻差(%) *)接近某種形式的拉曼共振頻率 時,"輻射(頻率 ’)的振幅便共振似增加,產生分子形的信號單值特性。
-’+."( *’ ) -*%-* 01(’)0 *2*/
式中3 -%———頻率 %的激光強度: -*———*的輻射強度; 1(’)—
—’階非線性靈敏度,1(’)與密度和溫度有關,是用于診斷的基本參數; 2———激光束相互作用產生的距離。
"信號大多數情況下只感受分子濃度,并且按燃氣密度的平方定標,因此在壓力升高情況下,"的靈敏度有相當大的提高。"的信號振幅測量表明,火焰發光的干擾或碳粒白熾光的干擾與 "信號值相比并不很大。因此,"可應用于探測高干擾環境。
自于分子振動態主要為對稱型,偏振很小,只有 4分支的過渡段是重要的,即轉動慣量 5不產生變化。"光譜受式 67—寧 -,中的三階電量參數靈敏度模數的平方控制。1
(’)由拉曼化分子數密度、過渡段 4的極化強度矩陣元、波爾茲曼數差、頻率和孤立線寬等決定。由于波爾茲曼偏振差對溫度變化很敏感,所以 "光譜對溫度也很敏感。因此,可以根據 "信號的譜型導出測量的溫度值,即是由強度隨頻率的變化測量溫度。據經典波爾茲曼方程:
8 + 89:(;( ) < 5 =)式中3=———被測溫度。 "光譜強度正比能級粒子數,8的平方。因此,"光譜的振動一轉動譜線強度分布中包含著溫度的信息。在以空氣作氧化劑的燃燒中,最通用的是根據 8*測量溫度,因為它是一個起控制作用的成分,并且盡管有化學反應存在,8*仍然能以很大的濃度存在于燃燒產物中。
在低溫下,光譜由一些低 >值 4分支過渡段組成,它們介于基振動態和一階振動態之間,即 ? +9 @%,?為振動量子數。當溫度增加時,旋轉偏振分布的帶寬移向高 5值。在高溫下,第二個峰相應于一階和二階激振態(即 ? +% @*)之間的過渡態產生。在更高溫度下,由于依序出現更高的振動態而出現多個峰值。對于其他分子,光譜分布稍有差別,但其信號均強烈地依賴于溫度,且對不同成分形成不同的測溫法。
階非線性靈敏度 1(’)包括拉曼激振過渡態的共振分量、非共振分量和所有分子成分分 •%*9’•
布的影響。共振分布對 "信號的影響正比于活化分子數密度的平方。共振和非共振項具有不同的張量特性。通過適當地調整激光場的方向和 "檢測的偏振光,能夠抑制非共振電子分布,并且若信號足夠大時就能測量低濃度。實際上可以根據 "光譜形狀和
"分光鏡的特性測量濃度。很顯然, "光譜對 %&的濃度很敏感。在濃度很低的情況下,當背景調制很弱時,必須抑制背景,并且由信號的絕對強度導出密度的測量結果。
有兩種方法生成 "光譜。其一,應用狹帶斯托克斯(’()*+)源,通過頻率掃描生成 "光譜。這種方法可形成很高的光譜分辨率。但是,對于非穩態的和湍流燃燒的診斷,這種方法并不適用。這是由于 "信號是非線的,并取決于溫度和濃度。在高密度和溫度脈動存在時,生成的光譜段在高密度和低溫區的偏差加大,因此不能夠得到真實的介質平均特性。
其二,應用寬帶斯托克斯源,生成的整個 "光譜具有一定的脈動,并且若信號足夠大,可以測量介質的瞬態特性。采用充分強的脈沖激光,可以測量介質的瞬態特性。由一系列信號脈沖測量可以構成概率密度函數,從而能夠確定湍流脈動的實際參數的平均值和振幅。
&, "儀器
在航空發動機試驗中應用 "進行測量時,其儀器主要有變送器、接收器和裝在發動機附近的測量儀表,裝在測量間的光譜檢測器和計算機設備,這些設備用以采集和處理 "數據。在 -, .公司,按發動機的 /01測量系統裝設變送器和接收器。
變送器中主要設備是 23:4"5激光器,其 6, 789’:輸出是頻率加倍的第一個 "6)伯浦光束,頻率 ;,<& =67 0>:。第一個倍頻器的轉化效率約為 <7?,在其后, "6光束被分光鏡分出 6, 789’:的光束并通過光場的幾個透鏡,把光束聚焦在測量點。波長 6, 78:光束穿過分光鏡并在第二個透鏡中倍增頻率同時產生第二個綠光束,應用該光束作為染色激光振蕩器并形成斯托克斯 @:光束。第二個倍頻器的波長 6, 789’:光束穿過分光鏡并被收集。由分光鏡反射的 6, 789’:光束在第二個 ;,<& =67 0>:光路中被 A5<透鏡吸收。摻釹釔鋁石榴石晶體分子式為 23&4<"B;%6&,縮寫為 23&4"5,激光的脈沖寬度為 :+量級,作為染料激光的激發光源 23&4"5激光必須經過倍頻,倍頻效率與基波功率平方成正比,為提高輸入激光的功率,可用調 C方法壓縮激光脈沖寬度通常在 67 0D+以下。
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