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。

该主题旨在使用激光诱导的光谱光谱（LIGS）开发高速，高度准确的温度测量方法，用于高温区域的燃烧过程。 2016年，我们使用波长和光学几何布置研究了H2O分子和OH自由基的吸收带，并验证了晶格生成条件。此外，使用适合波长的脉冲激光器设计了LIGS测量系统，并就激光光栅收集光学系统的脉冲能进行了基本测量。在2017财年，我们一直在努力优化泵和探针光的共聚焦光学系统，并确定生成衍射光的条件，从而实现LIG测量。此外，我们一直在努力通过评估泵激光器的梁形状和横穿位置并稳定诱导的晶格来改善测量分辨率。 2018年，我们致力于建立一个检测系统，以调整晶格间距来研究衰减周期的相关性。具体而言，通过减少900 nm左右的吸收带的检测元件的散射光（是从上一年设计的），从泵激光器的穿越和衍射光光学系统的穿越，并调节高速检测器的接收位置，从而改善了S/N。该软件也得到了改进，因此可以连续记录探针灯的衰减信号，并与获得泵激光器的触发信号的高速示波器同步。使用这些，获得了有关LIGS生成中泵光的入射角与H2O分子吸收晶格的衰减期之间关系的基本数据，并就LIGS测量系统的分辨率和温度测量范围进行了估计。