一、宽带相干反斯托克斯喇曼散射法诊断固体燃剂燃烧场(论文文献综述)
刘晶儒,胡志云[1](2018)在《基于激光的测量技术在燃烧流场诊断中的应用》文中指出分析了工业发动机湍流燃烧场诊断的需求和面临的挑战,介绍了燃烧流场组分浓度、温度和速度等主要参数的激光测量技术,给出了其基本原理、在燃烧场诊断中的应用和国内外研究现状,分析了不同技术的特点及其适用性。简介了多参数综合诊断的作用和进展。对目前诊断和测量存在的主要问题和发展趋势进行了探讨。
张大源,李博,高强,李中山[2](2018)在《飞秒激光光谱技术在燃烧领域的应用》文中进行了进一步梳理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。
王浩[3](2017)在《火箭燃射场的多方向FCT技术研究》文中研究表明燃烧场诊断实验是进行燃烧反应机理、分析燃烧过程、优化燃烧器设计、降低燃烧过程污染物排放等方面研究的必不可少环节。在燃烧过程中会产生大量的中间反应产物,它们都有特定的发光光谱,通过分析燃烧过程中的发光光谱是研究观察燃烧过程的直接而有效的技术手段,已经被广泛用于燃烧场诊断实验中。火焰化学发光光谱计算层析技术(Flame Chemiluminescence Tomography,FCT)是一种通过采集多方向的化学光谱投影然后由CT技术重建火焰瞬时发光分布的技术,其具有结构简单、非接触并能够实现燃烧场瞬态三维诊断的特点,是目前燃烧诊断实验技术的研究热点之一。本文以火箭发动机燃射流场为研究对象,设计研制了一套多方向FCT装置,通过该装置实现了燃射流场火焰瞬态三维结构重建。本文分别从以下几个方面进行研究:首先,根据实验需求和现场状况,进行了 FCT装置的机械结构设计,设计实现了包含12个相机的投影采集装置、离线和在线多方向标定装置。其次,对FCT装置的多方向标定技术进行研究。先提出了一套手动选取加灰度重心定位的标定点定位程序。在此基础上,又提出了基于Radon变换的自适应标定点提取算法,实现了 FCT多方向标定图像上标定点的自动提取,大大地提高了工作效率。随后,本文进行了基于透视成像模型的多方向标定实验,同时将三阶多项式标定模型应用于FCT多方向标定技术中,编写程序并进行了实验验证。实验结果表明,基于三阶多项式模型的标定相对于基于透视成像模型的标定在标定点重投影精度上有较大的提升。最后,在上述工作的基础上进行了火箭发动机燃射流场的FCT诊断实验。通过12个相机对燃射流场的尾焰进行了多方向投影图像的采集,然后根据多方向标定的结果,进行燃射场瞬态结构的三维重建。通过本文的工作为燃射流场燃烧诊断技术提供了理论基础和工程技术参考。
王晟,胡志云,张振荣,张立荣,刘晶儒[4](2012)在《阻尼最小二乘算法CARS光谱温度拟合》文中研究表明为了解决相干反斯托克斯喇曼散射(CARS)光谱CARSFT计算程序在温度拟合过程中,对初值依赖大、测量光谱信噪比差、不易收敛的问题,通过分析非线性迭代算法,采用了阻尼最小二乘算法对氮气CARS光谱进行温度拟合。针对CARS理论光谱计算公式较为复杂的特点,采用数值差分的方式来获得迭代计算时所需要的设计矩阵。分析了横向偏移、纵向偏移和温度三个主要参量对拟合残差的影响,发现纵向偏移的初值设置对温度拟合影响较大。拟合温度2000K时的标准理论CARS光谱,设置偏离较大的初始值,采用阻尼最小二乘法获得了较好的结果。迭代计算167步后,温度拟合为2 005.6K,残差为0.027 463。拟合光谱信噪比较差的CARS光谱,阻尼最小二乘法也能稳定收敛。结果验证了阻尼最小二乘法对初值的依赖不大,并且当拟合谱信噪比较差时也能收敛,可用于在恶劣环境下CARS测量光谱的拟合。
吴倩倩[5](2011)在《基于火焰测温的飞秒CARS光谱技术研究》文中研究指明相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)光谱测温技术是一种广泛应用的光谱测量技术,具有非侵入、不干扰流场、可遥测、响应时间短、分辨率高等优点,适应于多种恶劣条件下的燃烧诊断研究。近年来,随着超短脉冲激光的发展,飞秒CARS及飞秒时间分辨CARS光谱技术已成功的应用到燃烧场的测温中,能够减少非共振背景信号的影响,极大的提高了测量的时间分辨能力,进一步提高了燃烧场测温的精度和范围。本文以基于燃烧测温的飞秒CARS光谱技术为研究重点,首先介绍了飞秒CARS的基本概念,从非线性效应基本方程出发,推导出CARS的光强表达式,给出了飞秒时间分辨CARS的计算模型,分析了影响光强的主要因素,计算了三阶非线性极化率中的不同能级上分子布居数密度差和拉曼线宽因子,在此基础上计算了氮气、一氧化碳的Q支振动CARS理论谱和氮气、氢气分子的S支转动CARS理论谱,讨论了泵浦激光线宽对谱线线型的影响,分析了谱线线型和温度之间的关系。此外对飞秒时间分辨CARS谱的计算模型进行了深入的分析和讨论,并模拟出不同温度下的氮气的时间分辨光谱。实验上,利用搭建的一套飞秒时间分辨CARS光谱测量系统开展了验证实验,利用BBO晶体和若丹明590溶液进行了时间分辨CARS谱研究的先前工作,通过调节探测光相对泵浦光和斯托克斯光的延迟时间,得到了样品的时间分辨CARS谱,验证系统进行时间分辨CARS测量的可行性。
刘晶儒,胡志云,张振荣,关小伟,王晟,陶波,叶景峰,张立荣,黄梅生,赵新艳,叶锡生[6](2011)在《激光光谱技术在燃烧流场诊断中的应用》文中认为介绍了用于燃烧流场诊断的激光光谱技术的研究进展,叙述了相干反斯托克斯喇曼散射、自发振动喇曼散射、激光诱导荧光、分子滤波瑞利散射、可调谐二极管激光吸收光谱等技术的基本原理及其实验系统。给出并分析了激光光谱技术对预混火焰稳态燃烧场和固体燃剂瞬态燃烧场的温度、主要组分及浓度、流场密度和火焰构造测量的实验结果。实验结果表明,基于激光光谱的燃烧诊断技术不仅能够实现对稳态燃烧场的高精度测量,而且能够应用于复杂的瞬态燃烧场诊断。
李树峰[7](2010)在《激光光谱技术在燃烧诊断中的应用》文中提出激光光谱燃烧诊断技术由于测量的非介入性、高分辨率和高灵敏度,成为了燃烧科学中的研究热点.文中综述了自发拉曼散射技术(VRS)、相干反斯托克斯拉曼散射技术(CARS)和平面激光诱导荧光技术(PLIF)的原理、方法、特点及其发展现状.并展望了它们在燃烧科学中的应用前景.
张天天[8](2010)在《飞秒时间分辨CARS光谱在超快动力学及燃烧测温应用研究》文中研究表明相干反斯托克斯喇曼光谱(Coherent anti-Stokes Raman Spectroscopy, CARS)测量技术,是利用满足一定频率要求和一定相位匹配条件的激光束照射喇曼介质,然后通过所产生的CARS信号分析得到喇曼介质及其周围环境信息。飞秒技术与CARS光谱技术结合后,具有很高的时空分辨率,能够应用于探测分子在飞秒量级内的动力学信息及恶劣条件下的燃烧场测温方面的研究。相干反斯托克斯喇曼散射是一种非线性四波混频效应,论文从非线性效应的基本方程出发,全面阐述了CARS理论,在推导出CARS理论的光强表达式的基础上进一步详细分析了飞秒CARS光谱强度随时间的变化情况。在理论分析的基础上,论文对飞秒时间分辨CARS光谱的实验测量方法进行了研究。实验利用飞秒激光系统作为光源,搭建了一套可实现在常温常压的实验条件下对静态样品池中蒸汽样品及液态样品的飞秒CARS光谱探测实验系统,并对飞秒时间分辨CARS信号的输出特性进行了重点研究。在以上理论和实验的基础上,深入探讨了飞秒时间分辨CARS光谱在分子超快动力学和燃烧场测温方面的应用研究。在应用于分子超快动力学探测实验中,通过探测光延迟时间的变化得到了探测时间正负两种情况下的飞秒时间分辨CARS光谱。继而深入分析了从这些光谱中获得的飞秒时域范围内分子内部基态和激发态动力学信息。在应用于燃烧场测温的实验中,首先从原理上对于这种技术测温的可行性与可靠性进行了分析,然后进行了实验研究,实验数据与相应温度理论拟合结果符合度较高,并显示出了很高的实验重复性。
胡志云,刘晶儒,张振荣,叶景峰,关小伟,张立荣,王晟,黄梅生,赵新艳,叶锡生[9](2009)在《激光燃烧诊断技术及应用研究进展》文中认为介绍了用于燃烧场温度、组分、火焰构造和流场速度等参数测量的相干反斯托克斯喇曼散射、自发振动喇曼散射、激光诱导荧光和OH示踪测速实验系统,给出了在预混火焰、高能固体推进剂瞬态燃烧场和超声速高温流场测量的部分实验结果,并分析了激光作用区域燃烧场温度、主要组分及流场速度的分布和火焰构造。
李树峰[10](2009)在《基于相干反斯托克斯喇曼光谱的实时燃烧诊断技术研究》文中进行了进一步梳理相干反斯托克斯喇曼(CARS)光谱燃烧诊断技术由于测量的非介入性、高分辨率和高灵敏度,成为了燃烧科学中的研究热点。综述了CARS技术的原理、方法、特点及其发展现状。针对CARS技术中存在的一些问题和缺陷,对其研究发展方向和应用前景进行了展望。
二、宽带相干反斯托克斯喇曼散射法诊断固体燃剂燃烧场(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、宽带相干反斯托克斯喇曼散射法诊断固体燃剂燃烧场(论文提纲范文)
(1)基于激光的测量技术在燃烧流场诊断中的应用(论文提纲范文)
1 引言 |
2 工业发动机湍流燃烧场诊断需求及面临的挑战 |
3 基于激光的测量技术及其应用进展 |
3.1 组份浓度测量技术 |
3.1.1 自发拉曼散射技术 |
3.1.2 激光诱导荧光技术 |
3.1.3 腔衰荡光谱技术 |
3.1.4 偏振光谱技术 |
3.2 温度测量技术 |
3.2.1 相干反斯托克斯拉曼散射测温技术 |
3.2.2 瑞利散射测温技术 |
3.2.3 双线法PLIF测温技术 |
3.3 速度测量技术 |
3.4 多参数综合诊断 |
4 总结 |
(2)飞秒激光光谱技术在燃烧领域的应用(论文提纲范文)
0 引言 |
1 飞秒多光子激光诱导荧光技术 |
2 飞秒激光成丝诱导非线性光谱技术 |
3 飞秒激光电子激发示踪测速技术 |
4 总结 |
(3)火箭燃射场的多方向FCT技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 燃烧场诊断方法 |
1.2.1 光谱法 |
1.2.2 激光诱导荧光法 |
1.2.3 拉曼散射测温法 |
1.2.4 相干反斯托克斯拉曼散射测温法 |
1.3 燃烧场三维诊断技术 |
1.3.1 基于可调谐二极管激光吸收光谱技术 |
1.3.2 光学透射层析技术 |
1.4 FCT技术 |
1.4.1 FCT技术概述 |
1.4.2 FCT投影采集装置研究 |
1.5 本文工作内容 |
2 FCT系统设计 |
2.1 FCT系统整体设计 |
2.1.1 FCT系统组成概述 |
2.1.2 FCT多方向投影采集装置设计 |
2.1.3 FCT系统组成设计 |
2.1.4 FCT系统机械结构设计 |
2.2 多方向投影采集装置机械结构设计 |
2.2.1 相机固定部分 |
2.2.2 相机线固定及光学窗口部分 |
2.3 支撑部分机械结构设计及系统整体装配 |
2.4 标定板机械设计 |
2.4.1 在线标定板 |
2.4.2 离线标定板 |
2.5 本章小结 |
3 标定图像特征点提取 |
3.1 特征点手动提取方法 |
3.1.1 灰度重心法 |
3.1.2 手动提取标定点坐标的过程 |
3.2 特征点自动提取方法 |
3.2.1 Radon变换与局部自适应阈值二值化 |
3.2.2 基于Radon变换的自适应标定点提取算法 |
3.3 本章小结 |
4 FCT系统相机标定 |
4.1 相机标定概述及理论基础 |
4.1.1 相机标定概述 |
4.1.2 相机标定理论基础 |
4.2 基于透视成像模型的标定 |
4.2.1 基于透视成像模型的标定方法 |
4.2.2 标定结果 |
4.2.3 标定误差分析 |
4.3 基于多项式模型的标定 |
4.3.1 基于多项式模型的标定方法 |
4.3.2 标定结果 |
4.3.3 标定误差分析 |
4.4 本章小结 |
5 燃射场FCT重建实验 |
5.1 FCT系统成像模型 |
5.2 FCT权重投影矩阵模型 |
5.2.1 相交面积计算 |
5.2.2 系数矩阵计算 |
5.3 三维重建算法 |
5.4 燃射场FCT重建实验 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
致谢 |
参考文献 |
(4)阻尼最小二乘算法CARS光谱温度拟合(论文提纲范文)
1 L-M算法原理 |
2 CARS光谱拟合影响因素分析 |
3 L-M算法应用CARS光谱拟合 |
4 结 论 |
(5)基于火焰测温的飞秒CARS光谱技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景和意义 |
1.2 CARS光谱技术的基本概念 |
1.3 飞秒CARS |
1.4 国外研究现状 |
1.5 国内研究现状 |
1.6 主要研究内容及结构安排 |
第2章 CARS基本理论 |
2.1 非线性效应的基本方程 |
2.2 气体介质中的CARS光强 |
2.2.1 非线性极化强度矢量 |
2.2.2 CARS过程的耦合波方程 |
2.2.3 CARS信号光强的表达式 |
2.3 三阶非线性极化率 |
2.3.1 三阶非线性极化率表达式 |
2.3.2 拉曼跃迁共振极化率的计算 |
2.4 飞秒时间分辨CARS光谱的表达式 |
2.5 本章小结 |
第3章 CARS光谱的理论计算 |
3.1 三阶非线性极化率的计算 |
3.2 理论CARS光谱计算 |
3.2.1 激光线宽对CARS光谱的影响 |
3.2.2 气体分子参数 |
3.2.3 氮气的CARS理论光谱 |
3.2.4 一氧化碳的CARS谱 |
3.3 转动CARS谱的计算 |
3.3.1 氮气的S支转动CARS光谱 |
3.3.2 氢气的S支转动CARS光谱 |
3.4 时间分辨CARS模型的研究 |
3.5 本章小结 |
第4章 时间分辨CARS光谱测量验证实验 |
4.1 实验装置 |
4.1.1 飞秒激光系统 |
4.1.2 光学参量放大器OPA |
4.1.3 时间延迟系统 |
4.1.4 接收探测系统 |
4.2 实验光路、实验步骤 |
4.3 时间分辨CARS信号的测量 |
4.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(6)激光光谱技术在燃烧流场诊断中的应用(论文提纲范文)
1 引言 |
2 CARS测量燃烧场温度及氮分子浓度[9-10] |
2.1 基本原理和实验系统 |
2.2 实验结果 |
3 SVRS测量燃烧场组分及浓度[11] |
3.1 基本原理和实验系统 |
3.2 实验结果 |
4 LIF测量燃烧场温度及微量组分分布 |
4.1 LIPF测量燃烧场温度[12-13] |
4.1.1 双线测温原理和OH分子六能级模型 |
4.1.2 实验系统和实验结果 |
4.1.2. 1 稳态燃烧场诊断 |
4.1.2. 2 固体燃剂燃烧场测量 |
4.2 PLIF测量二维温度场和微量组分分布[14-15] |
5 FRS测量燃烧场密度和温度[17] |
5.1 FRS测温基本原理 |
5.2 FRS实验系统 |
5.3 甲烷/空气预混火焰诊断 |
6 TDLAS测量燃烧场温度及H2O摩尔分数 |
6.1 TDLAS基本原理 |
7 结论 |
(7)激光光谱技术在燃烧诊断中的应用(论文提纲范文)
1 自发拉曼散射技术 (VRS) |
2 相干反斯托克斯拉曼散射技术 (CARS) |
3 平面激光诱导荧光技术 (PLIF) |
4 结束语 |
(8)飞秒时间分辨CARS光谱在超快动力学及燃烧测温应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 飞秒CARS 光谱技术的基本概念 |
1.2 飞秒时间分辨CARS 光谱研究进展 |
1.2.1 飞秒CARS 在分子超快动力学方面的研究概况 |
1.2.2 飞秒CARS 在燃烧场测温方面的研究概况 |
1.3 本文的主要研究内容及结构安排 |
第2章 飞秒时间分辨CARS 光谱理论 |
2.1 CARS 信号的表达式 |
2.1.1 非线性效应的基本方程 |
2.1.2 CARS 过程的耦合波方程 |
2.1.3 CARS 光强的表达式 |
2.2 飞秒时间分辨CARS 光谱的表达式 |
2.3 喇曼跃迁共振极化率 |
2.4 本章小结 |
第3章 飞秒CARS 信号输出特性研究 |
3.1 实验光路系统的搭建 |
3.2 实验装置 |
3.2.1 Ti:sapphire 飞秒激光器 |
3.2.2 光学参量放大器OPA |
3.2.3 光学平移台-BOXCAR 采集系统 |
3.3 CARS 信号的光谱测量 |
3.4 飞秒CARS 输出特性研究 |
3.4.1 CARS 信号强度随着泵浦光强度变化特性实验 |
3.4.2 CARS 信号强度随着泵浦光波长变化特性实验 |
3.5 本章小结 |
第4章 飞秒时间分辨CARS 光谱在超快过程中的应用 |
4.1 静态样品池中得到的时间分辨CARS 光谱 |
4.2 不同泵浦光条件下得到的能级信息 |
4.3 不同斯托克斯光泵浦得到的能级信息 |
4.4 本章小结 |
第5章 飞秒时间分辨CARS 在燃烧测温方面的研究 |
5.1 不同温度下氮气三阶极化率各参数的理论计算 |
5.2 不同温度下飞秒时间分辨CARS 光谱的测量 |
5.3 不同温度下理论拟合与实验结果的比较 |
5.4 实验重复性研究 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(9)激光燃烧诊断技术及应用研究进展(论文提纲范文)
1 前言 |
2.1 实验系统 |
2.2 实验结果 |
3.1 实验系统 |
3.2 实验结果 |
4 PLIF测量二维温度场及微量组分分布[7, 8] |
4.1 实验系统 |
4.2 实验结果 |
5 HTV诊断超燃流场速度 |
6 结语 |
(10)基于相干反斯托克斯喇曼光谱的实时燃烧诊断技术研究(论文提纲范文)
1 CARS光谱理论 |
2 利用CARS光谱测量火焰温度和燃烧组分浓度 |
3 CARS光谱燃烧诊断技术的特点 |
4 CARS光谱燃烧诊断技术的研究展望 |
四、宽带相干反斯托克斯喇曼散射法诊断固体燃剂燃烧场(论文参考文献)
- [1]基于激光的测量技术在燃烧流场诊断中的应用[J]. 刘晶儒,胡志云. 中国光学, 2018(04)
- [2]飞秒激光光谱技术在燃烧领域的应用[J]. 张大源,李博,高强,李中山. 实验流体力学, 2018(01)
- [3]火箭燃射场的多方向FCT技术研究[D]. 王浩. 南京理工大学, 2017(07)
- [4]阻尼最小二乘算法CARS光谱温度拟合[J]. 王晟,胡志云,张振荣,张立荣,刘晶儒. 强激光与粒子束, 2012(11)
- [5]基于火焰测温的飞秒CARS光谱技术研究[D]. 吴倩倩. 哈尔滨工业大学, 2011(05)
- [6]激光光谱技术在燃烧流场诊断中的应用[J]. 刘晶儒,胡志云,张振荣,关小伟,王晟,陶波,叶景峰,张立荣,黄梅生,赵新艳,叶锡生. 光学精密工程, 2011(02)
- [7]激光光谱技术在燃烧诊断中的应用[J]. 李树峰. 物理与工程, 2010(05)
- [8]飞秒时间分辨CARS光谱在超快动力学及燃烧测温应用研究[D]. 张天天. 哈尔滨工业大学, 2010(05)
- [9]激光燃烧诊断技术及应用研究进展[J]. 胡志云,刘晶儒,张振荣,叶景峰,关小伟,张立荣,王晟,黄梅生,赵新艳,叶锡生. 中国工程科学, 2009(11)
- [10]基于相干反斯托克斯喇曼光谱的实时燃烧诊断技术研究[J]. 李树峰. 武警学院学报, 2009(06)