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专利名称：一种基于瑞利-布里渊散射频谱特性测量气体压力的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于气体瑞利-布里渊散射的频谱测量气体压力的装置。
背景技术：
在工业生产中，普遍使用压力表，压力传感器，水银大气压力计，绝压传感器的大气压力计等气压传感器测量气体压力。测量高压、高温气流时，气压传感器在测量时面对着较多的影响。因此，在测量过程中，气压传感器的压力并不能很好的测量实际压力。而高压气体瞬时的测量更是压力测量中的难点，主要原因是，温度高，压力大，温度变化快。目前测量高温高压气体的常用方法分为接触式和非接触式。用接触式测量压力时，由于感压元件对压力场的扰动、传感器的惯性以及测压区域的局限性，因此其测量结果 不甚理想。非接触式测压法，特别是光学测压法，由于其测量范围大、响应快、不干扰被测量压力场和瞬态响应好等优点，因而在压力场的测量方面具有独特的优越性。文中提到了一种新型的、通过测量大气布里渊频移实现对高温气体的压力实时测量的方法。由于高温气体的布里渊频移与大气温度成一一对应的关系，因此只要准确的测量出高温气体的布里渊频移量即可得到压力的大小。

发明内容
为了实现高温气体压力的精确测量，我们提出了一种利用瑞利-布里渊散射频谱测量压力的方法。该方法是通过公式(I)，测量一定温度下的布里渊频移，来实现声速的测量，理论表明，理想气体的温度与声速服从公式(2)，所以可以推到温度与布里渊的频移服从公式⑶
权利要求
1.一种基于瑞利-布里渊散射频谱测量气体压力的装置，该装置包括注入式脉冲激光器⑴，凸透镜(2，4，6，10，12，15，17)，准直和滤光系统(11)，偏振片(5)，狭缝(3，9，16，18)，散射池(7)，扫描干涉仪(13)，能量回收池(8)，信号探测装置(14)。
激光器⑴输出波长为355nm，532nm和1064nm的竖直偏振的窄带光，经过凸透镜(2)进行汇聚，再经过狭缝(3)滤波，到达凸透镜(4)进行准直，经过偏振片(5)，再到凸透镜(6)，到达散射池(7)中，与气体分子相互作用，产生信号，最终透过散射池进入能量回收池(8)。装置从180°探测气体池(7)中产生的散射信号，为了保证散射信号能最大效率的耦合到分光系统(13)中，散射信号经过凸透镜(6)进行准直，通过偏振片(5)，经过滤光狭缝(9)，准直和滤波系统(10，11)，被凸透镜(12)准直到扫描干涉仪(13)中，最终产生的散射信号被散射信号探测装置(14)和通过计算机进行图像和数据的观测与记录。
本实验方法具有很高的光谱分辨率，探测精度高等很多优点，在实际生活中具有高强的应用价值，为以后此类方法探测奠定了一定的基础。
2.如权利要求I所述的基于瑞利-布里渊散射频谱测量气体压力的装置，其特征在于散射池(7)的设计，一、能通过调节外部压力，温度来模拟不同温度和压强的气体，实现不同温度下不同压力的测量，二、采用布儒斯特窗，可以大大减小散射池的反射光，减少杂散光的干扰才能得到明显的散射信号。
3.如权利要求I所述的基于瑞利-布里渊散射频谱测量气体压力的装置，其特征在于探测光路中IOOum狭缝(16)的选择，实现空间滤波，滤除散射信号的杂散光，散射信号的探测才能够实现。
4.如权利要求I所述的基于瑞利-布里渊散射频谱测量气体压力的装置，其特征在于f-p扫描干涉仪的放置和参数的选择，实现了微弱信号的探测，一、将f-p置于温度可控的恒温箱中，可保证f-p使用的稳定性和可靠性；二、f-p的主要参数为自由光谱范围30GHZ，f-p的前后镀膜的两个镜面反射率都为99%，中心波长为355nm，532nm和1064nm等，带宽为130MHZ，精细度为130。
5.如权利要求I所述的基于瑞利-布里渊散射频谱测量气体压力的装置，其中一个关键在于狭缝(16)的选择，狭缝的大小直接影响探测到的信号的强弱和噪声的强度。
6.如权利要求I所述的基于瑞利-布里渊散射频谱测量气体压力的装置，在进行肉眼观察不到的1064nm光的实验时，先用绿光进行光路的校准，使得光路的状态在最佳的状态时在进行1064nm光进行探测。
全文摘要
本发明涉及一种基于气体瑞利-布里渊散射频谱来测量气体压力的新方法和实验装置。该方法是通过探测不同温度下瑞利-布里渊散射频谱中的布里渊频移量来实现不同压强下声速的测量，从而实现压力的测量。355nm，532nm和1064nm的单模激光射入到散射池气体中，与气体中的各种气体分子相互作用，散射信号经过F-P扫描干涉仪，被光子探测器接收，可以得到气体的瑞利-布里渊散射谱，通过谱函数的分析与计算，实现不同温度下气体压力的精确测量。
文档编号G01L11/02GK102889959SQ20121035496
公开日2013年1月23日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者何兴道, 丁文超, 吴涛, 江榕宏, 冯静 申请人:南昌航空大学