基于原子发射光谱的爆炸火焰温度测试方法研究

发布时间：2023-05-13 00:10

　　爆炸火焰的温度场分布表征了炸药的热毁伤性能,了解爆轰过程中的温度值对炸药的设计及改进起着至关重要的作用。爆炸具有瞬态性,而且高温、高压和强冲击的恶劣测温环境容易造成测试设备的毁坏,这就对高温火焰温度测量技术提出了更为苛刻的要求。基于这些问题,本文研究了利用原子发射双谱线法实现爆炸火焰温度测量。提出了一种全光纤结构的新型调制变换型光谱采集系统,通过对多模光纤的干涉理论的分析,选用了单模-多模光纤结构作为光谱分光元件,其原理是利用重建算法将散斑图案中的光谱信息恢复,同时提出了一种遗传-模拟退火算法来优化光谱信号。验证了长度为30米的多模光纤光谱系统能够分辨相隔仅为6pm的两条谱线,可见其具有极高的分辨率,并且对于稀疏光谱和具有一定带宽的连续光谱能够准确的重建。在高分辨率光谱采集系统的基础上设计了一套测温方案,由于光纤可以卷成一个小体积,实现了测温系统的小型化,之后通过optiBPM仿真软件得到了测温元素的特征光谱,获得其强度比误差为3%,表明了该系统的可行性。另外,设计了一种基于衍射光栅的测温系统,该系统利用了探测器的整个感光阵列来获得二维温度场。整套装置采用扫描振镜开窗的设计使得系统安装...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题的背景和意义
    1.2 火焰温度测量技术及国内外发展现状
        1.2.1 接触测温法
        1.2.2 非接触测温法
        1.2.3 光谱测温国外发展动态
        1.2.4 光谱测温国内发展动态
    1.3 本文研究的内容
2.测温原理
    2.1 火焰发射光谱
    2.2 原子发射光谱测温原理
    2.3 多模光纤干涉理论
    2.4 本章小结
3.基于多模光纤的火焰温度测试研究
    3.1 传统光谱采集系统
    3.2 基于多模光纤的火焰测温实验装置
    3.3 光谱采集系统的标定与验证
        3.3.1 光谱分辨率分析
        3.3.2 光谱的重建
        3.3.3 光谱的优化
        3.3.4 分辨率和带宽的分析
    3.4 仿真实验
    3.5 本章小结
4.基于衍射光栅的火焰温度测试研究
    4.1 系统设计思路
        4.1.1 基于衍射光栅的光谱采集系统
        4.1.2 衍射光栅
        4.1.3 CCD相机
    4.2 测温系统
    4.3 分光系统的仿真及优化
        4.3.1 总体仿真设计思路
        4.3.2 光栅光路的搭建及优化
    4.4 本章小结
5 波长标定及测温实验
    5.1波长标定实验
        5.1.1 标定原理
        5.1.2 波长标定方案
    5.2 实验结果与分析
    5.3 测温实验
        5.3.1 实验装置
        5.3.2 实验步骤
    5.4 实验结果与分析
        5.4.1 煤粉燃烧火焰的发射光谱特性分析
        5.4.2 温度计算结果及分析
    5.5 误差分析
    5.6 本章小结
6 总结展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢



本文编号：3814911