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详细说明
FRS滤波瑞利散射-测量压力、速度和密度场


目前,无接触测量平面的压力、温度和密度场的技术手段还是空白。瑞利散射信号和压力、温度和速度场有关,因此瑞利散射技术应用于温度场、压力和速度场物理量测量是国内外很多研究者感兴趣区域方向。不过受制于散射信号强度弱,易于受其它因素影响,以前的很多的应用和文章都在干净的试验模型完成,还是局限于实验室阶段。

2013年4月,德国DLR(德国宇航局)和德国ILA公司合作,首次在汉诺威工业展上将商业化的、成熟的FRS(FliterReighScat滤波瑞利散射)技术和试验仪器展出。

该仪器最初是应用于航空发动机测量,很多的专利技术和特制的附件都是为此研发和制作。德国ILA公司作为德国最主要的激光测量技术供应商,和DLR合作,将此技术的应用拓展推广到风洞、各种试验模型。

和以前的瑞利散射技术相比,现在的FRS特点是:将壁面散射光、环境噪声、大粒子的散射光影响消除,系统可以应用到“脏”的环境;激光器和相机的性能指标非常高,大大增强了瑞利散射的信号强度图像质量。如下图:FRS系统将壁面和大粒子的激光散射光消除,得到干净的瑞利散射图像。









  激光在壁面和大粒子的米散射

              

相机捕捉到的图像(带有壁面和大粒子散射光)        FRS系统得到图像

DLR将FRS测量结果和CARS作对比,两者测量结果非常接近,误差在1%。现在的FRS测量系统,其测量范围和精度:

温度范围:100-2000K    不确定度:±1%

压力范围:0.1至20bar   不确定度:±3%

速度范围:0-300m/s    不确定度:0.8-1.4m/s

测量面积:通常120mmX120mm,取决于现场的信号强度。

FRS可应用在燃烧研究,比如发动机测量。DLR已经将其应用在DLR科隆的高压燃烧室试验台,其工作压力可达40bar

FRS系统特点:

无需播撒示踪粒子;

温度、压力和速度场同时测量;

可升级到DGV系统;

在测量过程中需要改变激光器波长,故测得结果为一段时间内的平均速度

  

 应用环境:风洞、航空航天发动机、燃烧室、喷口燃烧分析等,增加光纤可应用在实际发动机上进行测量,无法添加示踪粒子的流场测量场合。

            实验现场图片            实验结果

        

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