Способ дистанционного измерения температуры газа

 

СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗА, по которому в исследуемый обьем посылают лазерное излучение, регистрируют излучение комбинационного рассеяния и по отношению интенсивностей спектральных компонент комбинационного рассеяния судят о температуре, отличающийся тем; что, с целью повышения точности, помехозащищенности и оперативности измерений, в исследуемый обьем посылают два пересекающихся луча, один из которых является монохроматическим, а другой имеет спектральную ширину, которая перекрывает частотный интервал между комбинационными переходами первого и второго порядков, при этом разность частот этих лучей равна частоте комбинационного перехода первого порядка газа, затем регистрируют излучение когерентного комбинационного рассеяния первого и второго порядков под углом распространения антистоксового излучения относительно монохроматического луча и по отношению интенсивностей антистоксовых компонент первого и второго порядка сл определяют температуру в исследуемом с объеме.

ф»

СОК1. СС Н1 ГСКИХ

COl 1ИАНИС1ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

T T1S G 01 Л 5/50

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

k (21) 2846149/25 (22) 26.11.79 (46) 23.12,92. Бюл.N. 47 (72) Ю.Д.Копытин и С.8,Лазарев (71) Институт оптики атмосферы Томского филиала СО Ан СССР (56) 1. Соапеу Y.À. Y. of Appl.Meteorology, V.7, N 2, 1972, р,108.

2. Авторское свидетельство СССР

М 534132, кл, G 01 И/ 1/04,1974. 1 ап1ег G., Miles R,8. Optics Соте„К28, N 2, 1979. р.250. (54)(57) СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР61 ГАЗА, по которому в исследуемый объем посылают лазерное излучение, регистрируют излучение комбинационного рассеяния и по отношению интенсивностей спектральных компонент комбинационного рассеяния суИзобретение относится к области определения температуры оптическими методами.

Целью изобретения является повышение точности, помехозащищенности и оперативности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, по которому s исследуемый объем посылают лазерное излучение, регистрируют излучение КР и йо отношению интенсивностей спектральных компонент

КР судят о температуре, в исследуемый объем посылают два пересекающихся луча, один из которых является монахроматическим, а другой имеет спектральную ширину, которая перекрывает частотный интервал между комбинационными переходами первого и второго порядков, при этом разность частот монохроматического и широкаполас-.

„.,5U „„849845 А1 дят о температуре, отличающийся тем; что, с целью повышения точности, помехозащищенности и оперативности измерений, в исследуемый обьем посылают два пересекающихся луча, один из которых является монохроматическим, а другой имеет спектральную ширину, которая перекрывает частотный интервал между комбинационными переходами первого и второго порядков, при этом разность частот этих лучей равна частоте комбинационного перехода первого порядка газа, затем регистрируют излучение когерентнаго комбинационного рассеяния первого и второго порядков под углом распространения антистоксового излучения относительно монохраматическаго луча и по отношению интенсивностей антистоксовых компонент первого и второго порядка определяют температуру в исследуемом объеме. ного лучей равна частоте комбинационного перехода hepsoro порядка газа, регистрируют излучение кагерентного КР первого и второго порядков под углом распространения антистоксового излучения относительно манохроматичес кого луча и по отношению интенсивностей антистоксовых компонент первого и второго порядка определяют температуру в исследуемом объеме.

Эти излучения возбуждают когерентное

КР, интенсивность которого на 3 — 6 порядков превосходит па величине интенсивность CKP и сосредоточена в узком угле с дифракционной расходимастью. Поэтому необходимая информация может быть получена за время одного лазерного импульса, т.е, за время порядка 10 с.Регистрируют антистоксовае излучение когерентнаго КР двух или более порядков. По отношению где

849845 интенсивностей антистоксовых компонент определяют температуру в исследуемом объеме.

Кроме того, широкополосный луч направляют под заданным углом к зондирующему лучу так, что они пересекаются в исследуемом объеме. При этом антистоксовое излучение когерентного KP распространяется по направлениям, определяемом условием фазового синхронизма где k: — волновой вектор антистоксового излучения когентного КР;

k3 — волновой вектор зондирующего излучения;

kc — волновой вектор стоксового излуче- ния.

Из условия фазового синхронизма определяют углы, под которыми будет распространяться антистоксовое излучение когерентного КР и под которым его регистрируют:

ka = 2 kç - kc га с Pj — ЯГССОЯ

{ 560 — г ид,й +

Л04 — 4N(C0- A® ) cos a) г г

Составитель

Редактор Т. Шарганова Техред М.Моргентал Корректор Н. Бучок

Заказ 566 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 гдеPi — угол, под которым будет рассеиваться антистоксовое излучение i-ro порядка относительно монохроматического луча; ю — частота монохроматического луча;

Lop — частота i-ro комбинационного перехода;

a — угол между монохроматическим и широкополосным лучами, Способ может быть реализован следующим образом, Для получения монохроматического и широкополосного излучения используют неодимовый лазер с удвоением частоты, лазер на эксимерах в качестве источника монохроматического излучения и лазер на красителе, возбуждаемый частью излучения монохроматического лазера. Лазер на красителе используют в качестве источника широкополосного излучения, спектральная ширина излучения этого лазера должна превосходить частотный интервал между комбинационными переходами первого и второго порядков молекул. находящихся в исследуемом объеме, а разность между частотами излучений монохроматического и широкополосного лучей должна быть не больше частоты комбинационного перехода первого. порядка. Излучение этих двух лазеров посылают в исследуемый объем под заданным углом, где они возбуждают излучение когерентного KP 1 — 2-го и т.д, порядков (наличие рассеяния высоких порядков (выше второго) зависит от температуры исследуемого объема). Излучение KP регистрируют фотоприемниками, положение ко5 торых определяют из выражения для угла

Pi. С помощью фотоприемников определяют величину мощностей KP соответствующих порядков и из отношения мощностей определяют температуру в исследуемом объеме.

10 Применение способа позволит значительно повысить точность и оперативность дистанционного определения температуры при значительном техническом упрощении реализации способа за счет исключения из

15 схемы установки спектрального прибора.

Изменение температуры можно производить в объектах, обладающих значительной яркостью собственного излучения (фона), например в пламени горелки, в электриче20 ском разряде, лазерной плазме, так как регистрируемое излучение распространяется в малых телесных углах, направление которых определяется условием фазового синхронизма и обладает большой спектральной

25 яркостью — до 1 яркости зондирующего излучения (что на 4-5 порядков и более выше сигнала CKP), большая оперативность и исключение влияния на исследуемый объект позволят получить быструю и точную инфор30 мацию о температуре в исследуемом объеме.