극한 환경에서 가스 온도 및 농도를 측정하기 위한 보정이 필요 없는 파장 변조 분광법

우리는 극한 환경에서 가스 온도 및 농도를 측정하기 위한 보정이 필요 없는 파장 변조 분광법의 실제 구현을 제시합니다. 이 방법은 동기 파장 및 강도 변조를 사용하는 레이저 측정에 적용 가능하며(예: 주입 전류 조정 다이오드 레이저). 보정이 필요 없는 WMS를 가능하게 하는 주요 요소는 (1) 레이저 강도를 고려하기 위해 첫 번째 조화(1f) 신호에 의한 WMS-2f 신호의 정규화 및 (2) 측정된 1f 정규화 WMS-2f 신호와 비교하기 위해 사용되는 스펙트럼 흡수 모델에 레이저 특정 조정 특성을 포함하는 것입니다. 보정이 필요 없는 WMS 방법과 관련된 불확실성이 논의되며, 특히 압력과 광학 깊이가 WMS 신호에 미치는 영향에 중점을 둡니다. 이러한 불확실성 중 많은 부분이 보정된 WMS 측정에도 적용됩니다. 1.3 및 2.0μm 사이에서 조정 가능한 여섯 개의 다이오드 레이저 소스를 하나의 프로브 빔으로 결합하여 온도, H(2)O 및 CO(2) 측정을 위한 예제 실험 설정이 제시됩니다. 파장 및 주파수 비면화를 혼합한 하이브리드 조합이 레이저 신호를 구별하는 데 사용되며, 최적의 레이저 변조 파형 세트가 제시됩니다. 이 시스템은 지상 시험 스크램젯 연소기의 극한 환경에서 시연됩니다. 직접 흡수와 1f 정규화 WMS-2f의 비교는 초음속 흐름에서 CO(2) 측정을 위한 WMS 기술로 신호 대 잡음비가 4배 증가함을 보여줍니다. 다차원 컴퓨터 유체 역학(CFD) 계산 결과가 흡수 측정에 대한 시선(LOS) 비균일성의 영향을 고려하는 간단한 방법을 사용하여 온도 및 H(2)O 측정과 비교됩니다. 이 비교는 LOS 보정이 필요 없는 기술이 다차원 CFD 모델에 대한 유용한 정보를 얻을 수 있는 능력을 보여줍니다.