【摘 要】
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为了实现后期的小剂量爆炸火球内部测温实验,开展炸药爆炸温度的测量技术研究,本文做了一些前期的技术手段和原理研究的工作,主要以可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)为基础,利用直接吸收法,以水分子谱线为研究对象,构建了一个实验分析系统,可适应不同波长、不同功率和不同谱线的激光器,为研究不同谱线的高温测量特性创造了技术条件。本文利用HITRAN数据库得到水分子吸收光谱在不同温度下的吸收度变化,选取
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为了实现后期的小剂量爆炸火球内部测温实验,开展炸药爆炸温度的测量技术研究,本文做了一些前期的技术手段和原理研究的工作,主要以可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)为基础,利用直接吸收法,以水分子谱线为研究对象,构建了一个实验分析系统,可适应不同波长、不同功率和不同谱线的激光器,为研究不同谱线的高温测量特性创造了技术条件。本文利用HITRAN数据库得到水分子吸收光谱在不同温度下的吸收度变化,选取了不同的谱线对和谱线组,针对不同谱线间相距范围的不同,设计了两种不同的测温系统。其中单路测温系统是采用两谱线波数较为接近的双谱线测温法,双激光发射模块发射,通过耦合器合为单光路,通过温度场后探测器模块接收激光信号的方法。由于单路测温系统对谱线选择要求高,测温范围低等原因,导致局限性较大。本文在单路测温系统的基础上改进和优化,设计了通过双激光发射模块,基于双谱线组(可相距较远),双光路通过温度场,双探测器模块接收激光信号的双路测温系统。为了方便实验的便携性,对可调谐半导体激光控制系统进行了集成机箱设计,并设计了机箱前面板和后面板的操作面板,来控制整个机箱内部激光发射模块的输出。本文还搭建了一个高温环境模拟平台,用来满足了初步1400摄氏度以下的实验需求和单路测温系统下不均匀路径温度的4种模型的误差分析。本文还对爆炸场的双路测温系统进行了环境适应性设计,起到保护电路和测温系统的防抖动性功能。本文构建的在光程上的压力、浓度、温度都均匀条件下的测温模型,通过单路测温系统实验得到的结果误差近似为5%,基本满足初步的实验系统需求。由于在测量过程中,光程上的压力、浓度达到一个近似的动态平衡的状态,但实际在整个光程内温度是非均匀的,通过构建的4种温度模型以及结果验证,得到的误差低于了5%,进一步减小了实验误差。最后对本文论文进行了总结,分析了不足之处和展望。
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