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公开(公告)号：CN110736623B
公开(公告)日：2021-03-12
申请号：CN201910988351.0
申请日：2019-10-17
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G01M15/05
摘要： 本发明提供了一种基于双光梳全光纤系统监测航空发动机燃烧场的方法，系统包括：具有固定频率差的两台光频梳、分束器、燃烧室监测装置、光纤合束器、光电探测器和信号处理模块。其中，一台光频梳作为测量光频梳，用于得到采样信号；另一台光频梳作为参考光频梳，用于得到差频信号；燃烧室监测装置用于得到多路采集信号；分束器用于对光频梳分束；光纤合束器用于将两束光纤合为一束；光电探测器用于对两路光频梳拍频；信号处理模块用于对采样得到的差频信号实时分析，得到燃烧室内气体组分浓度的各项参数变化情况。本发明结构紧凑、方法简单，双光梳全光纤系统大幅度地提高了系统的可集成性，同时可以实现对航空发动机燃烧场的实时、准确监测。
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公开(公告)号：CN110672554B
公开(公告)日：2020-09-25
申请号：CN201911094846.5
申请日：2019-11-11
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G01N21/39
摘要： 本发明设计了一种随机振动驱动衰荡腔免标定气体浓度测量系统与方法，所用元件包括：窄线宽激光光源、光调制模块、光学衰荡腔和信号采集与处理模块。首先，测量光调制模块对驱动信号的响应延迟时间；然后，调节两束窄线宽激光的中心波长位于同一或相邻吸收峰，采集光通过充有待测气体的衰荡腔出射的光强衰减曲线；选取入射光被完全阻断的时刻作为拟合衰荡信号的起始点对数据进行拟合，得到双波长分别对应的指数衰减系数；最后利用双波长衰减系数的差与气体浓度的关系得到气体组分摩尔分数。本发明利用随机振动实现衰荡腔对双波长的分时选频功能，结构简单、成本低、对测量环境适应性强，在气体检测领域有较高的使用价值和广阔的应用前景。
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公开(公告)号：CN111077109A
公开(公告)日：2020-04-28
申请号：CN202010045075.7
申请日：2020-01-16
申请人： 北京航空航天大学
摘要： 本发明提出一种基于双光梳光谱技术的温度和浓度测量系统和方法，属于激光吸收光谱技术领域。测量系统包括两个重复频率差小于1MHz的光学频率梳、2×2光纤耦合器、光学带通滤波器、准直器、低通滤波器、光电探测器、数据采集卡等；双光梳经耦合分束，一路为测量光路，经待测气体和光学带通滤波器后由光电探测器接收；一路为参考光路，经光学带通滤波器后耦合到光电探测器；双光梳在光电探测器上产生的干涉信号经低通滤波器滤波后被数据采集卡采集；通过对测量和参考光路的干涉信号做傅里叶变换提取吸收谱信息，最后基于多色法和最小二乘法计算温度和浓度。本发明利用光频梳的精密光谱分辨能力实现温度和浓度的免波长标定测量，具有广阔应用前景。
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公开(公告)号：CN108801496A
公开(公告)日：2018-11-13
申请号：CN201810382424.7
申请日：2018-04-26
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G01K11/00
摘要： 本发明提出一种基于交叠吸收谱的路径温度直方图测量系统与方法，测量系统包括可调谐二极管激光器、激光器控制器、光纤分束器、准直镜、光电探测器、标准具、数据采集卡和计算机等。本发明通过以下步骤获得吸收路径温度直方图：激光器输出波长周期变化的激光，分别通过吸收气体和标准具进入探测器，从探测器信号中处理得到激光吸收光谱；利用HITRAN数据库，计算不同温度下的理论激光吸收谱；用不同温度下的理论激光吸收谱对测量得到的激光吸收谱进行最佳平方逼近，得到逼近系数作为温度直方图。该方法能从交叠的激光吸收谱中直接获取路径温度的直方图分布，计算速度快，测量装置简单，提高了激光吸收谱测温技术的适应性，具有广泛的应用前景。
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公开(公告)号：CN113252204B
公开(公告)日：2022-04-01
申请号：CN202110365293.3
申请日：2021-04-01
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G01K11/00
摘要： 本发明提出一种基于幅度调制的激光吸收光谱温度测量方法，用于目标气体温度的快速抗干扰测量；所用元件包括：两个可调谐二极管激光器、光纤合束器、马赫曾德干涉仪、光纤分束器、准直镜和两个光电探测器。该方法包括以下步骤：调整激光器的注入电流，令激光在目标气体吸收谱线处线性扫描，将两束覆盖不同吸收谱线的激光，经过光纤合束器后通过马赫曾德干涉仪，产生载波信号；通过光纤分束器使一束激光经过准直镜后穿过目标气体；另一束激光通过无吸收的光路到达探测器。对探测信号进行计算得到光谱吸收面积，进而得到目标气体的温度。本发明的温度测量方法结构简单，适于硬件实现，具有强抗干扰能力，在气体参数实时监测方面具有广阔的前景。
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公开(公告)号：CN111077109B
公开(公告)日：2021-06-11
申请号：CN202010045075.7
申请日：2020-01-16
申请人： 北京航空航天大学
摘要： 本发明提出一种基于双光梳光谱技术的温度和浓度测量系统和方法，属于激光吸收光谱技术领域。测量系统包括两个重复频率差小于1MHz的光学频率梳、2×2光纤耦合器、光学带通滤波器、准直器、低通滤波器、光电探测器、数据采集卡等；双光梳经耦合分束，一路为测量光路，经待测气体和光学带通滤波器后由光电探测器接收；一路为参考光路，经光学带通滤波器后耦合到光电探测器；双光梳在光电探测器上产生的干涉信号经低通滤波器滤波后被数据采集卡采集；通过对测量和参考光路的干涉信号做傅里叶变换提取吸收谱信息，最后基于多色法和最小二乘法计算温度和浓度。本发明利用光频梳的精密光谱分辨能力实现温度和浓度的免波长标定测量，具有广阔应用前景。
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公开(公告)号：CN108627272B
公开(公告)日：2020-04-24
申请号：CN201810237515.1
申请日：2018-03-22
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G01K11/00
摘要： 本发明提供了一种基于四角度激光吸收光谱的二维温度分布重建方法，该方法包含以下步骤：在被测温度区域布置四个角度的平行光路，将被测温度区域划分为N×N的网格点，温度值离散化包含M个元素的集合{T1,T2,…,TM}，通过多光谱吸收数据获得每条光路上温度值为Tm的网格点的个数，称为这条光路的温度直方图；通过直方图求交集获得每个温度值的可能取值，称为概率矩阵，若取值唯一，则可确定该点温度值，之后更新直方图并重新求取概率矩阵，从而逐步得到温度分布的初始重建结果；建立温度值与直方图信息之间的线性方程组，将初始结果代入迭代求解算法，解算得到最终温度分布。本发明的优点在于在测量角度受限的情况下，利用多光谱数据实现非均匀温度场的分布重建，该方法可以在保证重建质量的同时，有效降低计算的复杂度，简单易用，具有广泛的应用前景。
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公开(公告)号：CN115165781A
公开(公告)日：2022-10-11
申请号：CN202210947877.6
申请日：2022-08-09
申请人： 北京航空航天大学
摘要： 本发明提出一种基于无锁相双光梳吸收光谱的气体参数测量方法，属于激光吸收光谱技术领域。无锁相的双光梳经光纤耦合器分束，一路为测量光路，经光学带通滤波器和待测气体后由光电探测器接收；一路为参考光路，经光学带通滤波器后耦合到光电探测器；无锁相的双光梳在光电探测器上产生的干涉信号经低通滤波器滤波后被数据采集卡采集；通过对测量和参考光路的干涉信号做傅里叶变换提取频谱，通过频谱互相关提取频谱抖动并通过频谱搬移予以补偿频谱抖动，通过多次平均抑制噪声后获得原始吸收光谱，最后基于修正的多光谱拟合方法解算待测气体参数。本发明简化了气体参数测量中所需的光频梳的系统复杂度，可实现宽光谱测量，具有广阔的应用前景。
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公开(公告)号：CN113252204A
公开(公告)日：2021-08-13
申请号：CN202110365293.3
申请日：2021-04-01
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G01K11/00
摘要： 本发明提出一种基于幅度调制的激光吸收光谱温度测量方法，用于目标气体温度的快速抗干扰测量；所用元件包括：两个可调谐二极管激光器、光纤合束器、马赫曾德干涉仪、光纤分束器、准直镜和两个光电探测器。该方法包括以下步骤：调整激光器的注入电流，令激光在目标气体吸收谱线处线性扫描，将两束覆盖不同吸收谱线的激光，经过光纤合束器后通过马赫曾德干涉仪，产生载波信号；通过光纤分束器使一束激光经过准直镜后穿过目标气体；另一束激光通过无吸收的光路到达探测器。对探测信号进行计算得到光谱吸收面积，进而得到目标气体的温度。本发明的温度测量方法结构简单，适于硬件实现，具有强抗干扰能力，在气体参数实时监测方面具有广阔的前景。
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公开(公告)号：CN111077110B
公开(公告)日：2021-06-11
申请号：CN202010045166.0
申请日：2020-01-16
申请人： 北京航空航天大学
摘要： 本发明提出一种基于双光梳光谱的温度场和浓度场测量系统和方法，系统包括同步模块、两个光学频率梳、2×1光纤耦合器、光学带通滤波器、1×8光开关、光电探测器、信号采集与处理模块、激光发射装置、探测器阵列；同步模块提供工作时钟；两个光学频率梳产生的飞秒脉冲经2×1光纤耦合器耦合，光学带通滤波器滤波，由1×8光开关切换连接到光电探测器和激光发射装置，光电探测器和探测器阵列上产生的双光梳干涉信号由信号采集与处理模块采集后提取吸收谱信息，计算不同谱线的积分吸收率，结合迭代重建算法获得局部积分吸收率，计算得到温度分布和浓度分布。本发明利用光频梳的精密光谱分辨能力实现温度场和浓度场的测量，具有广阔的应用前景。
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