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FRS濾波瑞利散射測(cè)量
FRS-濾波瑞利散射是多功能的激光無接觸測(cè)量技術(shù)，它是通過測(cè)量分子的瑞利散射信號(hào)，得到一個(gè)激光平面上的壓力場(chǎng)、密度場(chǎng)、溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)。
FRS的碘蒸氣分子盒和濾鏡，確保FRS系統(tǒng)可以在惡劣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)其測(cè)量。碘蒸氣分子盒和濾鏡，可以消除壁面或者模型的激光反射光、流場(chǎng)中的大顆粒的米散射光、灰塵的激光散射光。
該測(cè)量技術(shù)是德國航空航天中心DLR科隆的Institute of Propulsion Technology*提出，先已應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)量、風(fēng)洞、噴嘴流場(chǎng)的測(cè)量。
DGV-全場(chǎng)多普勒速度場(chǎng)儀，它測(cè)量粒子的多普勒信號(hào)，轉(zhuǎn)換成圖像的方式，得到一個(gè)平面的速度場(chǎng)，具有測(cè)速范圍寬、空間分辨率高，適合高超流場(chǎng)的測(cè)量。
因?yàn)镈GV和FRS系統(tǒng)的很多硬件（激光器、穩(wěn)頻器、時(shí)序控制、高量子效率相機(jī)等等都是共同使用），因此德國DLR科隆和德國ILA公司將DGV和FRS系統(tǒng)結(jié)合起來，形成一套可以測(cè)量速度、溫度、壓力和密度場(chǎng)的激光測(cè)量技術(shù)，因?yàn)槠渚哂袩o需添加示蹤粒子、測(cè)速范圍寬的特點(diǎn)，適合燃燒、高溫、高超、無法添加示蹤粒子的應(yīng)用場(chǎng)合。
功能：無接觸準(zhǔn)確測(cè)量一個(gè)平面上的速度、壓力、溫度和密度場(chǎng)
速度范圍：0-3000m/s 測(cè)量不確定度 ：0.8-1.4m/s
壓力范圍：0.1-20bar 測(cè)量不確定度：3%
溫度范圍：100-2000K（可升級(jí)到3000K） 測(cè)量不確定度 ：1%
測(cè)量面積：通常120mm*120mm，取決于現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)強(qiáng)度
應(yīng)用環(huán)境：風(fēng)洞、航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)、燃燒室、噴口燃燒分析等，增加光纖可應(yīng)用在實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行測(cè)量（應(yīng)用于實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)的配件需要?dú)W盟出口申請(qǐng)）
工作模式：激光無接觸測(cè)量
溫度范圍：100-2000K（可升級(jí)到3000K），精度 1%
壓力范圍：0.1-20bar ，精度3%
廠家：德國ILA公司
測(cè)量原理：
流場(chǎng)存在的粒子尺寸如果比激光波長(zhǎng)小一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，產(chǎn)生的散射是瑞利散射。比如燃燒或者流場(chǎng)中存在的氣體分子，其尺寸為nm量級(jí)。瑞利散射信號(hào)是一個(gè)波形分布，這個(gè)波形的形狀分布和壓力、溫度、密度有關(guān)，波形的整體頻移就是多普勒頻移，和速度有關(guān)。
瑞利散射信號(hào)的強(qiáng)度非常弱，比通常的背景光、模型反射光或者燃燒背景光小三個(gè)數(shù)量級(jí)以上，因此，瑞利散射信號(hào)的提取一直是非常困難的。德國DLR（宇航局）的濾波瑞利散射技術(shù)解決了該問題，同時(shí)成功將該設(shè)備應(yīng)用在實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行測(cè)量。
相同的激光源、相機(jī)和鏡頭。左邊的圖像為拍攝曝光時(shí)間為30ms，右邊的圖像是相機(jī)前增加碘蒸氣分子盒和濾鏡拍攝曝光時(shí)間為240s。
相機(jī)和碘蒸氣分子盒、濾鏡和配套鏡頭（德國ILA公司）
系統(tǒng)應(yīng)用在燃燒的測(cè)量
系統(tǒng)測(cè)量得到溫度、壓力場(chǎng)、和速度場(chǎng)結(jié)果，消除了燃燒火焰噪聲、邊界的激光反射光影響、燃燒中間產(chǎn)物等等噪聲信號(hào)。
系統(tǒng)應(yīng)用在透平機(jī)械
系統(tǒng)應(yīng)用于高壓噴嘴 
部件組成：窄線寬高穩(wěn)定度可調(diào)波長(zhǎng)激光器、激光穩(wěn)頻及監(jiān)測(cè)器、控制單元、分光器、FRS/DGV片光源探頭、光束轉(zhuǎn)換模塊、導(dǎo)光臂、高量子效率低噪聲相機(jī)、相機(jī)碘蒸氣盒濾鏡模塊、溫度控制模塊、配套鏡頭、光學(xué)平臺(tái)、標(biāo)定靶盤、軟件采集和分析模塊、可移動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、配套計(jì)算機(jī)等。
系統(tǒng)照片
詳細(xì)部件參數(shù)：
1. 窄線寬高穩(wěn)定度可調(diào)波長(zhǎng)激光器：
數(shù)量：1套
Nd:YVO4-激光器 能量輸出 ： 6 W @ 532 nm 單頻率
帶冷卻器
噪聲水平l: < 0.03 % rms (10 Hz - 1 GHz)
線寬:<5MHz
中心波長(zhǎng): 532.26
2. 激光穩(wěn)頻及能量器
數(shù)量：1套
HF-ANGSTROM WS/U-10U:
測(cè)量范圍: 350 到1120 nm
穩(wěn)定和測(cè)量激光輸出頻率和輸出功率
3. 控制單元
數(shù)量：4套
ILA輸出輸入控制單元，
6個(gè)模擬信號(hào)輸入接口，6個(gè)模擬信號(hào)輸出接口
6個(gè)數(shù)字信號(hào)輸入接口，6個(gè)數(shù)字信號(hào)輸出接口
工業(yè)級(jí)電流輸出驅(qū)動(dòng)器(-24…+24mA, 16bit)
工業(yè)級(jí)電壓輸出驅(qū)動(dòng)器(-10…+10V, 16bit)
模擬信號(hào)輸入/輸出 (0..5V, 12bit)
數(shù)字信號(hào)輸入/輸出 (TTL, 0..5V)
獨(dú)立的模擬和數(shù)字電路塊
計(jì)算機(jī)軟件控制，接口網(wǎng)卡
4. 分光器
數(shù)量：1套
將參考光引到能量計(jì)的單模保偏光纖內(nèi)
5. FRS/DGV片光源探頭
數(shù)量：3套
產(chǎn)生偏光，內(nèi)置光電二極管控制激光功率和旋轉(zhuǎn)多邊形透鏡確保光片內(nèi)恒定的功率分布
6. 光束轉(zhuǎn)換模塊
數(shù)量;1套
在三個(gè)片光源探頭之間切換光束
7. 導(dǎo)光臂
數(shù)量：3套
連接激光器和片光源的光臂
中心孔徑：15mm
長(zhǎng)度;2000mm
6個(gè)鍍膜鏡片
安裝調(diào)節(jié)底座，易于安裝和調(diào)節(jié)，高機(jī)械穩(wěn)定性
黑色，片光360度可旋轉(zhuǎn)
8. 高性能相機(jī)
數(shù)量：2套
高性能SCMOS相機(jī)： 分辨率: 2048 x 2048 Pixel
像素尺寸: 6.5 x 6.5 [µm]
*量子效率: 82 [%] @ peak
動(dòng)態(tài)A/D范圍: 16 [Bit]
anti-blooming factor:10,000
*動(dòng)態(tài) A/D芯片: 16位，動(dòng)態(tài)比375 00 : 1 (91.5 db)
*讀出噪聲 < 0.5 [e- rms]
• 幀率: 100 [fps] @ 滿分辨率
• 曝光時(shí)間：100 [µs] .. 10 [s]
8相機(jī)碘蒸氣盒濾鏡模塊
數(shù)量：1套
口徑：40mm
532nm，溫度70度，控制溫度精度0.1度
配套濾鏡
碘蒸氣盒、濾鏡和相機(jī)是一體化制作
9.碘蒸氣分子盒控溫模塊
數(shù)量：1套
精密監(jiān)測(cè)和控制碘蒸氣分子盒的溫度
10.配套鏡頭
數(shù)量;1套
1x FUJINON HF35SA-1/1,4, 1x Walimex Pro 50mm f/1,4 DSLR-Objective, 1x Walimex Pro 85mm f/1,4 DSLR-Objective
11. 采集、分析軟件模塊
實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的采集和分析功能
實(shí)時(shí)控制相機(jī)的采集
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制激光器的輸出頻率和能量
圖像的分析，得到速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和密度場(chǎng)的結(jié)果
12.配套附件
100mm*100mm標(biāo)定靶盤一套
光學(xué)平臺(tái)一套
可移動(dòng)試驗(yàn)車一套，可將激光器、穩(wěn)頻器、片光源、導(dǎo)光臂、分光器、控制單元等布置固定在試驗(yàn)車上，方便移動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)布置
配套計(jì)算機(jī)
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