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基于可调谐半导体激光器吸收光谱的温度测量方法研究

许振宇 刘文清 刘建国 何俊峰 姚路 阮俊 陈玖英 李晗 袁松 耿辉 阚瑞峰

基于可调谐半导体激光器吸收光谱的温度测量方法研究

许振宇, 刘文清, 刘建国, 何俊峰, 姚路, 阮俊, 陈玖英, 李晗, 袁松, 耿辉, 阚瑞峰
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  • 介绍了基于半导体激光器作光源的吸收光谱测温技术研究和开发集成的系统,利用H2O在1.4 μm附近的吸收线对的线强比值来反演温度.介绍了该系统在实验室管式高温上的标定和开放炉管的测量验证, 结果显示各设置温度下测量温度波动平均在50 K左右.之后在CH4/空气预混平焰炉上进行进一步验证, 发现在吸收线7153.7 cm-1长波一侧出现了HITRAN08中未给出的几条H2O吸收和该吸收线重叠. HITEMP中在这些波长上有对应的吸收线给出,但对另一条选用的吸收7154.354 cm-1, 给出的可对应吸收线中心频率和测量不一致.根据实验测量结果和HITRAN/HITEMP的对比, 对选择吸收线对的位置和线强等参数继续采用实验室标定结果,并引入HITEMP中给出的这些高温下表现出来的吸收线参数,在平焰炉不同当量比状态下做了测量对比.
    • 基金项目: 中国科学院战略性先导科技专项(批准号: XDA05040102) 和国家自然科学基金(批准号: 61108034)资助的课题.
    [1]

    Tedder S A, O'Byrne S, Danehy P M, Cutler A D 2005 The 43rd Aerospace Sciences Meeting and Exhibit Reno NV, January 10-13, 2005 p0616

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    Hu Z Y, Zhang Z R, Liu J R, Guan X W, Huang M S, Ye X S 2004 High Power Laser and Particle Beams 16 19 (in Chinese) [胡志云, 张振荣, 刘晶儒, 关小伟, 黄梅生, 叶锡生 2004 强激光与粒子束 16 19]

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    Hanson R K, Seitzman J M, Paul P H 1990 Appl. Phys. B 50 441

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    Yoo J, Mitchell D, Davidson D F, Hanson R K 2010 Exp. Fluids 49 751

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    Liu J T C, Rieker G B, Jeffries J B, Gruber M R, Carter C D, Mathur T, Hanson R K 2005 Appl. Opt. 44 6701

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    Allen M G 1998 Meas. Sci. Technol. 9 545

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    Furlong E R, Baer D S, Hanson R K 1998 Proc. Combust. Inst. 27 103

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    Sanders S T, Baldwin J A, Jenkins T P, Baer D S, Hanson R K 2000 Proc. Combust. Inst. 28 587

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    Mattison D W, 2006 Ph. D. Dissertation (California: Stanford University)

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    Wang L 2005 Combustion Diagnostics (1st En.) (Beijing: National Defence Industry Press) p101 (in Chinese) [汪亮 2005 燃烧实验诊断学(第1版)(北京:国防工业出版社) 第101页]

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    http: // www.zolotech.com/

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    Givens R N 2008 M. S. Dissertation (Ohio: Air Force Institute of Technology)

    [16]

    Rothman L S, Gordon I E, Barbe A, Chris Benner D, Bernath P F, Birk M, Boudon V, Brown L R, Campargue A, Champion J P, Chance K, Coudert L H, Dana V, Devi V M, Fally S, Flaud J M, Gamache R R, Goldman A, Jacquemart D, Kleiner I, Lacome N, Lafferty W J, Mandin J Y, Massie S T, Mikhailenko S N, Miller C E, Moazzen-Ahmadi N, Naumenko O V, Nikitin A V, Orphal J, Perevalov V I, Perrin A, Predoi-Cross A, Rinsland C P, Rotger M, Šimečková M, Smith M A H, Sung K, Tashkun S A, Tennyson J, Toth R A, Vandaele A C, Vander Auwera J 2009 Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 110 533

    [17]

    Rothman L S, Gordon I E, Barber R J, Dothe H, Gamache R R, Goldman A, Perevalov V I, Tashkun S A, Tennyson J 2010 Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 111 2139

    [18]

    Fischera J, Gamachea R R, Goldmanb A, Rothmanc L S, Perrind A 2003 Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 82 401

    [19]

    Wells R J 1999 Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 62 29

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    Xu Z Y, Liu W Q, Kan R F, Zhang Y J, Liu J G, Zhang S, Shu X W, Geng H, He Y, Tang Y Y 2010 Spectrosc. Spect. Anal. 30 2201 (in Chinese) [许振宇, 刘文清, 阚瑞峰, 张玉钧, 刘建国, 张帅, 束小文, 耿辉, 何莹, 汤媛媛 2010 光谱学光谱分析 30 2201]

  • [1]

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  • [1] 蓝丽娟, 丁艳军, 贾军伟, 杜艳君, 彭志敏. 可调谐二极管激光吸收光谱测量真空环境下气体温度的理论与实验研究. 物理学报, 2014, 63(8): 083301. doi: 10.7498/aps.63.083301
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    [18] 许镇潮, 侯清玉. GGA+U的方法研究Ag掺杂浓度对ZnO带隙和吸收光谱的影响. 物理学报, 2015, 64(15): 157101. doi: 10.7498/aps.64.157101
    [19] 高进云, 张庆礼, 王小飞, 刘文鹏, 孙贵华, 孙敦陆, 殷绍唐. Nd3+掺杂GdTaO4的吸收光谱分析和晶场计算. 物理学报, 2015, 64(12): 124209. doi: 10.7498/aps.64.124209
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-04-09
  • 修回日期:  2012-05-05
  • 刊出日期:  2012-12-05

基于可调谐半导体激光器吸收光谱的温度测量方法研究

  • 1. 中国科学院安徽光学精密机械研究所,环境光学与技术重点实验室, 合肥 230031
    基金项目: 

    中国科学院战略性先导科技专项(批准号: XDA05040102) 和国家自然科学基金(批准号: 61108034)资助的课题.

摘要: 介绍了基于半导体激光器作光源的吸收光谱测温技术研究和开发集成的系统,利用H2O在1.4 μm附近的吸收线对的线强比值来反演温度.介绍了该系统在实验室管式高温上的标定和开放炉管的测量验证, 结果显示各设置温度下测量温度波动平均在50 K左右.之后在CH4/空气预混平焰炉上进行进一步验证, 发现在吸收线7153.7 cm-1长波一侧出现了HITRAN08中未给出的几条H2O吸收和该吸收线重叠. HITEMP中在这些波长上有对应的吸收线给出,但对另一条选用的吸收7154.354 cm-1, 给出的可对应吸收线中心频率和测量不一致.根据实验测量结果和HITRAN/HITEMP的对比, 对选择吸收线对的位置和线强等参数继续采用实验室标定结果,并引入HITEMP中给出的这些高温下表现出来的吸收线参数,在平焰炉不同当量比状态下做了测量对比.

English Abstract

参考文献 (20)

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