Способ определения температуры газа Советский патент 1989 года по МПК G01K11/18 G01N21/59 

1

(21)4168197/31-10

(22)25.12,86

(46) 15о12с89. Бюл„ 46

(7) Институт тепло- и массообмена

им. Л.В.Лыкова

(72) А.Я,Венгер и МоН.Ролин

(53)536.6(088.8)

(54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗА

(57) Изобретение касается высокотемпературных измерений и может быть применено для определения температуры газа, содержащего конденсированную дисперсную фазу как в равновесных условиях, так и в условиях существенного отклонения от термодинамического равновесия. Целью изобретения является определение температуры газа, содержащего конденсированную дисперсную фазу Способ осуществляется следующим образом. Происходит ослабление излучения на частицах равномерно по всему контуру генерации, следовательно при взаимодействии зондирующего луча с частицами интенсивность будет уменьшаться от хода к ходу в одно и то же число раз. При резонансном поглощении зондирующего луча газовой фазой контур генерации будет с каждым ходом деформироваться. Причем величина и характер деформацией зависят от формы и расположения контура поглощения. Таким образом, имеется два различных механизма снижения интенсивнос и зондирующего луча: первый за счет ослабления на частицах и второй вследствие резонансного поглощения газом, которые можно описать системой уравнений, в которые входят измеряемые величины: интенсивность зондирующего луча, интенсивность зондирующего луча после п ходов, линейный размер зондируемой среды, показатель поглощения излучения в газовой фазе, показатель поглощения, обусловленный рассеянием зондирующего луча конденсированной дисперсной фазой, частота, доплеров- ская полущирина, столкновительная полупшрина, сила линии, порядковый номер хода луча через среду. Из решения системы уравнений характеристики ослабления луча частицами и резонансного поглощения определяются раздельно. В случае, когда Вдушире- нии линии поглощения среды столкно- вительный и доплеровский механизмы вносят соизмеримые вклады для определения всех неизвестных, необходимо как минимум 4 хода. В случае столк- новительного или доплеровского контуров минимальное число ходов 3, Способ позволяет определить температуру газа гетерогенных сред в топках, камерах сгорания, активных средах ла- зеоов, пои плазменной обработке порошков, напылении, что может способствовать оптимизации характеристик различных устройств и технологических процессов с

с 3

(Л

СП N9

Ф

О

сл

СП

Изобретение касается высокотемпературных измерений и может быть применено для определения температуры газа, содержащего конденсированную дисперсную фазу, как в равновесных условиях, так и в условиях существенного отклонения от термодинамического равновесия. Целью изобретения является определение температуры газа, содержащего конденсированную дисперсную фазу. Способ осуществляется следующим образом. Происходит ослабление на частицах равномерно по всему контуру генерации, следовательно, при взаимодействии зондирующего луча с частицами интенсивность будет уменьшаться от хода к ходу в одно и то же число раз. При резонансном поглощении зондирующего луча газовой фазой контур генерации будет с каждым ходом деформироваться. Причем величина и характер деформации зависят от формы и расположения контура поглощения. Таким образом, имеется два различных механизма снижения интенсивности зондирующего луча: первый за счет ослабления на частицах и второй вследствие резонансного поглощения газом, которые можно описать системой уравнений, в которые входят измеряемые величины: интенсивность зондирующего луча, интенсивность зондирующего луча после N ходов, линейный размер зондируемой среды, показатель поглощения излучения в газовой фазе, показатель поглощения, обусловленный рассеянием зондирующего луча конденсированной дисперсной фазой, частота, доплеровская полуширина, столкновительная полуширина, сила линии, порядковый номер хода луча через среду. Из решения системы уравнений характеристики ослабления луча частицами и резонансного поглощения определяются раздельно. В случае, когда в уширении линии поглощения среды столкновительный и доплеровский механизмы вносят соизмеримые вклады для определения всех неизвестных, необходимо как минимум 4 хода. В случае столкновительного или доплеровского контуров минимальное число ходов 3. Способ позволяет определить температуру газа гетерогенных сред в топках, камерах сгорания, активных средах лазеров, при плазменной обработке порошков, напылении, что может способствовать оптимизации характеристик различных устройств и технологических процессов.

Изобретение относится к высокотемпературным 11чмерет1ям и может

быть применено дли (111} епсления температуры газа, содержащего конденсиррванную дисперсную фазу как в равновесных условиях, так и в условиях существенного отклонения от термодинамического равновесия.

Целью изобретения является расши- рение функциональных возможностей за счет измерения температуры газа, содержащего конденсированную дисперсную фазу.

Способ осуществляют следующим образ ом

Ослабление излучения на частицах равномерно по всему контуру генерации, следовательно,при взаимодейст- ВИИ зондирующего луча с частицами, интенсивность уменьшается от хода к ходу в одно и то же число раз. При резонансном поглощении зондирующего луча газовой фазой контур генерации с каждым ходом деформируется. При этом величина и характер деформации зависят от формы и расположения контура поглощения„ Таким образом, имеется два различных механизма сниже- НИН интенсивности зондирующего луча: за счет ослабления на частицах и вследствие резонансного поглощения газом, которые можно описать следующей системой уравнений:i:.,(0)

е где li интенсивность зондирующего

луча; I - интенсивность зондирующего

луча после п ходов; L - линейный размер зондируемой

среды;

cCj - показатель поглощения излучения в газовой фазе; показатель поглощения, обусловленный рассеянием излучения конденсированной.дисперсной фазой; Q - частота ; 1 - контур генерации; УП- допплеровская полущирина; Jj,- столкновительная полуширина S - сила линии; п - порядковый номер хода луча через среду В системе А неизвестных Ыл определяется ослаблением на частицах и не зависит от характеристик резонансного поглощения S, у а, jff определяюся резонансным полощением независи- МО от ослабления на частицах. Следовательно, из решения системы уравнений характеристики ослабления луча

Р

п 5 5

5

0

5

0

частицами и резонансного поглощения определяются раздельно. В общем слу чае, когда в уширении линии поглощения среды столкновительный и доппле- ровский механизмы вносят соизмеримые вклады (фойгтовский контур), для определения неизвестных величин необходимо иметь четыре хода. При измерении температуры газа настраивают лазер на соответствующий переход. Измеряют 1(СО). Затем с помощью частично прозрачных зеркал переотражают луч через исследуемую среду четыре раза. Располагая за частично прозрачными зеркалами датчики интенсивности, измеряют ij,, ij, I, . Подставляют полученные значения интенсивности в систему уравнений и решая ее получают значения oij. и (х „ По известной зависимости (T) определяют температуру газа о

Способ позволяет определить температуру газа гетерогенных сред в топках, камерах сгорания, активных средах лазеров при плазменной обработке материалов„

Формула изобретения

Способ определения температуры газа, в котором исследуемую среду зондируют лучом с длиной волны в пределах контура линии поглощения газа, измеряют интенсивность луча до и после прохождения исследуемой среды и по измеренным интенсивностям расчетным путем определяют показатель поглощения луча в исследуемой среде, по значению которого определяют температуру газа, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения температуры газа, содержащего конденсированную дисперсную фазу, пропускают через исследуемую среду один и тот же зондирующий луч не менее четырех раз. а показатель поглощения определяют из системы уравнений:

„ ,tlatnL , -|Sii(W,|faiJ c,S)

lu е е ) dCO,

е

л де l - интенсивность зондирующег о

луча после п-го хода; показатель поглощения луча

конденсированной дисперсной

фазы; порядковый номер хоца луча

через среду;

5 15290556

L - линейньгй размер исследуе-со - частота;

мой среды по направлениюу - доплеровская полуширина;

,JTj - столкновительная полуши1 - - контур генерации; .рина;

. of-ri- показатель поглощения в га-S - сила линии.

зовой фазе;