レーザー誘起格子を用いた高温燃焼ガス温度測定法の開発

激光诱导光栅高温燃烧气体温度测量方法的开发

• 批准号: 16K18035
• 负责人: 山口 祐
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-01 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16K18035/
• 关键词: レーザー誘起格子; 燃焼; 温度; 熱工学; 計測工学; レーザー誘起回折格子

本課題では、レーザー誘起格子分光(LIGS)法を用い、1000°C超の高温域での燃焼過程の高速かつ高精度な温度測定法を開発することを目的とする。平成28年度では、H2O分子・OHラジカルの吸収帯の調査および波長と光学幾何配置による格子生成条件の検証を実施した。さらに、当該波長に適合したパルスレーザーによるLIGS測定系の設計およびレーザー格子集光光学系のパルスエネルギーに関する基礎測定を行った。平成29年度では、ポンプ・プローブ光の共焦光学系の最適化、回折光の発生条件の同定を進め、LIGS測定の実現を図った。さらに、ポンプレーザーのビーム形状・交差位置の評価および誘起格子の安定化を進め、測定分解能を向上に取り組んだ。平成30年度では格子間隔の調整による減衰周期の相関関係を調べるための検出系の構築に取り組んだ。具体的には、前年度に設計した900nm付近の吸収帯でポンプレーザーの交差および回折光の光学系から検出素子の迷光低減と高速ディテクタの受光位置の調整からS/Nの向上を図った。また、ポンプレーザーのトリガ信号を信号を取得する高速オシロスコープと同期して連続してプローブ光の減衰信号を記録できるようにソフトウェアを改良した。これらを用いて、LIGS生成におけるポンプ光の入射角度とH2O分子の吸収における格子の減衰周期の関係性の基礎データを取得した他、LIGS測定システムの分解能、温度測定範囲について推定した。

The purpose of this project is to develop a high-speed and high-precision temperature measurement method for combustion processes in the ultra-high temperature range of 1000°C by using induced lattice spectroscopy (LIGS). In 2008, the investigation of absorption band of H2O molecule and OH molecule and the verification of lattice generation condition of wavelength and optical geometry configuration were carried out. In addition, when the wavelength is suitable for the design of the LIGS measurement system, the basic measurement of the LIGS measurement system is carried out Optimization of confocal optical system, synchronization of refraction generation conditions, and implementation of LIGS measurement in 2009 In addition, the analysis of the structure of the grid, the evaluation of the intersection position, the stabilization of the induced grid, the determination of the decomposition energy, and the upward selection of the group. The adjustment of lattice interval and the correlation of attenuation period in Heisei 30 are adjusted and the construction of detection system is selected. The specific design of the previous year was to adjust the absorption band at 900nm, the cross difference between the optical system and the optical system, and to adjust the light receiving position of the optical system at 900 nm. The high speed and low attenuation signals were obtained. The relationship between the incident angle of light and the absorption period of H2O molecules was obtained by using LIGS, and the decomposition energy of LIGS and the temperature measurement range were estimated.