基于双通道分子滤光的成像式燃烧温度浓度测量装置

摘要

基于双通道分子滤光的成像式燃烧温度浓度测量装置。本发明公开了一种基于双通道分子滤光技术的成像式燃烧测量装置，涉及燃烧温度浓度的测量。该装置由光学接收单元（1）、总分束镜（2）、第一通道分子滤光成像探测组件（3）、第二通道分子滤光成像探测组件（4）和数据处理与图像显示单元（5）组成。双通道分子滤光单元采用两套分子滤光组件，分别获取温度敏感系数不同的两组辐射光谱，用于燃烧场温度及组分浓度的反演。本发明的优点是：由于双通道分子滤光技术的成像式燃烧诊断装置具有高光谱分辨、高时间分辨、高空间分辨的能力及非接触在线测量的能力，使得本发明具有测量精度高、工作稳定可靠、抗干扰能力强，可同时获取燃烧区域的CO浓度和温度信息等优点。

主权项

一种基于双通道分子滤光技术的成像式燃烧测量装置，其特征在于，该装置由光学接收单元（1）、总分束镜（2）、第一通道分子滤光成像探测组件（3）、第二通道分子滤光成像探测组件（4）和数据处理与图像显示单元（5）组成；接收光学单元（1）采用望远镜，总分束镜（2）置于光学接收单元（1）的输出光路中，并与望远镜的光轴呈45°角，总分束镜(2)的透射和反射分光比例为50:50；第一通道分子滤光成像探测组件（3）由第一分束镜（31）、第一吸收分子泡（32）、第一反射镜（33）、第一参考分子泡（34）、第二反射镜（35）、第一合束镜（36）、第一滤光片（37）、第一成像透镜（38）和第一红外成像阵列（39）组成；第一分束镜（31）放置于总分束镜（2）的反射光光路中，并与总分束镜（2）平行，第一分束镜（31）透射光光路中依次放置第一吸收分子泡（32）和第一反射镜（33），反射光光路中依次放置第一参考分子泡（34）和第二反射镜（35），在第一反射镜(33)和第二反射镜(35)的反射光光路交会区放置第一合束镜(36)，第一合束镜(36)与第一分束镜(31)平行，第一合束镜(36)的透射和反射分光比例为50:50，第一合束镜(36)的合束光方向依次放置第一滤光片(37)、第一成像透镜(38)和第一红外成像阵列(39)，第一红外成像阵列(39)放置于第一成像透镜(38)的焦平面上，第一反射镜(33)和第二反射镜(35)均与第一分束镜(31)呈微小夹角，使得第一反射镜(33)反射的吸收光在第一红外成像阵列(39)的右半边成像，第二反射镜(35)反射的参考光在第一红外成像阵列(39)的左半边成像；第一吸收分子泡(32)的有效气室长度为4cm，泡内充入0.1atm的CO气体，第一参考泡(34)的有效气室长度为4cm，泡内充入1atm的N2气体；第一滤光片(37)的中心波长为4.76μm、透射光谱带宽0.1μm、透射谱型为第一滤光片透射的光谱；第二通道分子滤光成像探测组件(4)由第二分束镜(41)、第二吸收分子泡(42)、第三反射镜(43)、第二参考分子泡(44)、第四反射镜(45)、第二合束镜(46)、第二滤光片(47)、第二成像透镜(48)和第二红外成像阵列(49)组成；第二分束镜(41)放置于总分束镜(2)的反射光光路中，并与总分束镜(2)平行；第二分束镜(41)透射光光路中依次放置第二吸收分子泡(42)和第三反射镜(43)，反射光光路中依次放置第二参考分子泡(44)和第四反射镜(45)；在第三反射镜(43)和第四反射镜(45)的反射光光路交会区放置第二合束镜(46)，第二合束镜(46)与第二分束镜(41)平行，第二合束镜(46)的透射和反射分光比例为50:50，第二合束镜(46)的合束光方向依次放置第二滤光片(47)、第二成像透镜(48)和第二红外成像阵列(49)，第二红外成像阵列(49)放置于第二成像透镜(48)的焦平面上，第三反射镜(43)和第四反射镜(45)均与第二分束镜(41)呈微小夹角，使得第二反射镜(43)反射的吸收光在第二红外成像阵列(49)的右半边成像，第四反射镜(45)反射的参考光在第二红外成像阵列(49)的左半边成像；第二吸收分子泡(42)的有效气室长度为4cm，泡内充入0.3atm的CO气体；第二参考泡(44)的有效气室长度为4cm，泡内充入1atm的N₂气体，第二滤光片(47)的中心波长为4.9μm、透射光谱带宽0.1μm、透射谱型为第二滤光片透射的光谱；数据处理与图像显示单元(5)由图像数据采集模块(51)、图像数据处理模块(52)和图像显示模块(53)组成；第一红外成像阵列(39)和第二红外成像阵列(49)的图像数据输出端分别连接到图像数据采集模块(51)的数据输入端，图像数据采集模块(51)的数据输出端连接到图像数据处理模块(52)的数据输入端，图像数据处理模块(52)的数据输出端连接到图像显示模块(53)的数据输入端。