基于CARS的高温燃气温度测量技术

赵俭

(中航工业北京长城计量测试技术研究所，北京 100095)

摘要：介绍了CARS温度测量的基本原理、国外在该技术方面的研究进展以及国内各机构在CARS方面的研究情况，分析了各技术分支的优缺点，希望能够在国防科技领域的高温燃气温度测量中较好地发展与应用这项技术，以解决高温测量的难题。

关键词：激光；CARS；高温；燃气；测量

doi：10.11823/j.issn.1674-5795.2015.02.01

中图分类号：TB942

收稿日期：2014-09-30

作者简介：赵俭(1973-)，男，高级工程师，硕士，主要从事特种条件下温度测量技术和动态温度校准技术研究。

High Gas Temperature Measuring Technology Based on CARS

ZHAO Jian

(Changcheng Institute of Metrology & Measurement，Beijing 100095，China)

Abstract：The principle of CARS temperature measurement and the research progress at home and abroad are introduced in this paper.Advantages and disadvantages of some technology branches are analyzed.It is hoped that this technology can be developed and applied better in national defence science and technology fields，in order to solve problems of high temperature measurement.

Key words：laser；CARS；high temperature；gas；measurement

0引言

在航空航天等国防科技领域，高温燃气温度是关键的测试参数，对于武器型号的性能评价、状态监控具有重要意义。随着武器型号的不断发展，所需测量的燃气温度越来越高，基于物理探针的接触式测量技术遇到了测温上限的困扰。基于CARS(相干反斯托克斯拉曼散射光谱)、RS(瑞利散射光谱)、PLIF(平面激光诱导荧光)、TDLAS(可调谐半导体激光吸收光谱)等激光诊断的非接触式测量技术，由于不受测温上限的限制，受到了国内外研究者的重视，相关研究工作已大面积展开。其中，CARS技术具有高的信号转换效率和空间相关性，可有效地抑制高干扰燃烧体系的背景噪声，并且可实现高空间和高时间分辨，这些是其它的光学诊断所无法比拟的。

1CARS的基本原理

CARS是一种基于三阶非线性拉曼散射的非线性光学效应。1928年，印度物理学家拉曼发现，当单色光入射到介质时，散射光中除了包括频率与入射光相同的瑞利光之外，还包括强度比瑞利光弱得多，频率与入射光频率不同的散射光，这种现象后被称为拉曼散射现象，这种频率不同的散射光被称为拉曼散射光。……