飞秒激光光谱技术在燃烧领域的应用

基于飞秒激光的燃烧诊断技术,可实现燃烧场温度、速度、组分浓度等参数的在线测量。作为一种有效的诊断工具,飞秒激光诊断技术在燃烧领域中有着广泛的应用前景,将在提高燃烧效率和降低燃烧排放等方面发挥越来越重要的作用。本文通过综述飞秒多光子激光诱导荧光技术、飞秒激光成丝诱导非线性光谱技术以及飞秒激光电子激发示踪测速技术等飞秒激光在燃烧领域的具体应用实例,概括介绍了飞秒激光燃烧诊断技术的发展。在此基础上,对飞秒激光燃烧诊断技术在未来的发展潜力进行了分析与讨论,为相关研究人员提供参考。     

基于飞秒激光电子激发标记测速技术的剪切流场速度测量

流场速度测量精度会影响飞行器气动性能的预测精度,常用的基于激光技术的非接触式速度测量方法已不能完全满足流场速度高精度测量需求,飞秒激光电子激发标记（Femtosecond Laser Electronic Excitation Tagging,FLEET）测速技术有望解决这一问题。利用钛蓝宝石飞秒激光器搭建了FLEET测速系统,分析了流场中的N₂分子在飞秒激光激发下的电子荧光光谱;基于FLEET测速系统,在射流剪切装置上开展了剪切流场速度测量实验,通过调节高速通道的流量/压力获得了不同速度分布的流场,开展了不同流场速度（30～170 m/s）下的FLEET测速实验;研究了延迟时间对流场速度测量的影响。结果表明:随着延迟时间增加,荧光图像会由于等离子体的扩散而发生弥散;FLEET荧光信号衰减会使信噪比有所降低,但不同延迟时间下得到的流场速度分布形态基本一致;FLEET技术在有效荧光寿命范围内具有足够的准确性应用于剪切流场速度测量。     

电弧加热射流O2激光诱导荧光技术温度测量

采用ArF准分子激光器作为激发光源来激励O2-Schumann-Runge带系(B3Σ-u←X3Σ-g)193.3nm附近的转动吸收谱线,用紫外光电倍增管探测该带系256nm附近的荧光信号,建立了ArF准分子激光器O2激光诱导荧光流场测试系统.在建立O2单带测温模型和软件的基础上,利用Schumann-Runge带系(10,2)带的荧光信号、测量了氧氩混合电弧加热射流的径向温度分布.结果表明我们建立的ArF准分子激光器O2-LIF测试系统是成功的.     

两相流动中固相和液相速度的同时测量

本文发展了一种同时测量两相流中固相和液相速度的方法。在通用的双光束LDV 基础上,采用前后向散射接收和门控、幅值鉴别和直方图鉴别等功能实现两相速度信息的区分。应用此系统测量了二维收缩、扩张管道中两相流动的速度分布。     

水相合成CdSe量子点用于荧光标记的光谱研究

生物素-亲和素系统（BAS）已成为目前广泛用于微量抗原、抗体定性、定量检测及定位观察研究的新技术。采用水相合成的CdSe纳米粒子标记生物分子亲合素,用荧光分光光度法研究了亲合素与量子点的结合作用,结果表明标记了亲合素的量子点发光强度高于单一的CdSe量子点,光谱峰位置稍微有所红移。通过改变体系的pH值,亲合素的浓度及荧光显微成像等手段,发现光谱的变化确实是由量子点和亲合素的结合作用所引起的,证明CdSe可以很好的用于生物标记。     

激波波后氮分子发射光谱的测量

利用多通道光学分析仪测量激波波后不同时刻高温氮气的辐射光谱发现,辐射随时间发生强烈的变化。在非平衡态和平衡态,光谱的各条谱线强度有明显的差别。光谱的结构特征也依赖于激波的速度。     

基于线性模型最优预测的高光谱图像压缩

高光谱图像取得较高的光谱分辨率对于分类和识别很有益.但与此同时也带来了巨大的数据量,使其压缩成为必需.传统的预测方法能够在一定程度上去除谱带之间的相关性,但其预测系数不能利用高光谱图像谱带间的信息进行自适应的调整,使得预测效果不是最优.本文建立了高光谱图像谱带间的线性模型,推导出在信噪比最优下的预测.该方法能够更好地降低预测后图像的熵值.实验表明,相对于传统方法重建的平均信噪比提高了4.606 4 dB.     

长波通滤波器的研究

用激光照射掺有碘分子的流场，感应的碘分子荧光包含着流动参数如速度、压强、温度和密度的信息，可用其来对这些参数进行测量。但荧光信号通常很弱，在没有合适滤波器的情况下，测量的信噪比是差的。为了去掉作为噪音的散射的激光和背景光，设计和制造了长波通滤波器，它们具有高质量性能，相应的测量有好的信噪比。     

薄层液膜厚度的点测量和空间测量方法综述

液膜现象广泛存在于自然界和工业过程中,特别是在发动机中,燃油雾化通常会形成亚毫米量级乃至微米量级的薄层液膜,其厚度的高精度测量对发动机的设计和改进具有重要意义。介绍了薄层液膜厚度测量中常用的点测量方法和空间测量方法。点测量方法包括电测法和全内反射法,用于单点液膜厚度的测量,具有成本低、操作简单的优点,但不具有空间分辨能力。空间测量方法包括电测法、荧光强度法和平面激光诱导荧光法,可同时测量多个位置乃至连续区间内的液膜厚度,获取液膜分布和运动发展信息。其中电测法操作方便、稳定性高,但是会对液膜产生扰动;而光测法为非侵入方法,适用于高速运动液膜的厚度测量。     

砂轮形貌的激光功率谱特性及其检测

阐述了砂轮形貌的理论功率谱图象、实际功率谱图象及其功率谱特性，获得了砂轮形貌的特征参数与激光功率图象的对应关系。根据上述的理论分析，设计了激光功率谱法检测砂轮形貌的采样原理及检测装置。采用时，将砂轮一圈划分为２５６个等分点，每一点均进行功率谱型的采样；为检测方便，在对称的功率谱图象一侧采集８个点的光强，共获得由８个数据组成的２５６个离散功率谱型。通过对离散功率谱型的计算自理最后由检测装置打印出砂轮     

压强场非接触测量新建议

掺有碘分子的流动流体,在激光的作用下会产生感应的荧光发射,激光感应的碘分子荧光包含有压强的信息,采用成像法,得到的是压强场在一个平面上的分布,因而这一测量是多点测量。作者测量了压强对激光感应的碘分子荧光的影响,去除喇曼散射引起的散射峰,提出了直接利用激光感应的荧光测量流动流体的压强场的非接触测量新方法,还探讨了这一方法的理论和实验方案。     

地面反射和衰减效应对声源频谱的影响

噪声源辐射的声波在传播过程中,由于地面的存在会引起声波的反射和衰减,并产生地表面波使得声源频谱特性发生显著的变化。为利用观察点处实测声频谱来预估实际声源自由场频谱特性,必须适当地计及地面反射和衰减效应的影响。本文采用Chien—Soroka地面反射衰减效应理论模型以及Delany—Bazley地面导纳函数,在局部反应地面假设基础上,给出了存在地面反射和衰减时实测声源频谱与实际声源自由场频谱之间的换算公式,并编制了相应的计算程序。文中给出的算例与文献[3][7]中给出的测量结果进行了比较,两者基本吻合。最后还对地面流阻和接收点高度对地面反射和衰减效应的影响进行了数值计算,结果表明,随地面流阻增加和接收点高度的降低都会使得第一个声波干涉低谷向高频移动。因此,实际测量小,若地面流阻未知,可采用紧贴地面设置传声器的方法测量声源频谱,此时地面影响的修正量,在第一声波干涉低谷以下,均为6dB。     

型架双经纬仪三维测量法

分析了飞机装配型架测量中目前常用的光学工具法和机械坐标法的优缺点，从而说明了＂型架双经纬仪三维测量法＂必将得到日益广泛应用的原因。介绍了该方法的＂定标＂、空间一点位且的测量和计算原理以及所依据的几何模型的同时，论证了该方法在各种型架光学测量方法中所独有的以点作为单元的测量目的、一次测量多次处理、易与ＣＡＤ／ＣＡＭ系统集成等特点以及该方法的优越性和发展方向．本文还提出了测量精度的计算方法、数学模型以及＂精度场＂概念，为测量布局的优化设计、精度指标含义的明确提供了理论依据和计算方法。     

光纤测振和光探头信号的一些问题

本文介绍了光纤测振的基本原理,推导了理想光脉冲信号的形状和探测几率,其结果可为光源、光纤和叶片之间的匹配提供依据,也可在信号采集和处理中作参考。     

Lau效应的扩展及其在位移测量中的应用

本文研究在扩展光照明下双光栅的相互作用，将光栅间的相互作用作为光栅对光栅的成像过程，基于非相干成像理论导出了成像条件，分析了成像特性。这种光栅成像可作为是对Ｌａｕ效应的进一步扩展。本文进而研究了这种原理在位移测量中的应用，导出基于这种光栅成像原理的光栅位移传感器的莫尔条纹方程，并对位移传感器进行了实验。结果表明，这种光栅位移传感器具有结构简单，无需采用准直光源照明，并且能在大光栅间隙下工作的特点。     

LDV测近壁间歇反流

本文应用二维激光多普勒测速仪(LDV),对二元通道内近壁间歇性反流特征做了尝试性测量。最接近壁面的有效测点高度为0.3mm。文中给出了实验结果,并对影响LDV近壁测量的诸因素作了讨论。     

血药浓度在位检测仪的光路设计

介绍了血药浓度在位检测仪的光路设计，重点阐述发如何降低光能的损耗。该仪器利用Ｙ型光纤束把紫外光照射到血液中的药物上，再把药物发出的荧光收集并送到检测器，其信号供计算机实时采集。     

应用粒子激光散射测量混合反应器分散相浓度场分布

研究了圆管反应器中四束侧向对撞射流与轴向流形成的混合流动.应用激光粒子散射成像测量了侧向分散相在混合流中的浓度场分布,得到了不同的浓度分布图形随侧向流与轴向流速比关系,揭示了内在有规律的独特的浓度分布结构.     

流动诱导空腔振荡及其声激励抑制的实验研究

实验研究了矩形空腔在外部高速气流作用下诱导的空腔内流支振荡问题，以及从空腔前缘加入纯音声激励以抑制空腔内流动振荡技术。实验发现，在一定的气流速度和空腔几何尺寸下，空腔内流动会出现强烈的自持振荡。采用前缘声激励，在某些声激励频率和适当强度下，通过控制腔口前缘剪切层的初期发展，可使原来处于振荡状态下空腔内的脉动压力级峰值降低１４ｄＢ以上，线性总声压级降低５ｄＢ。