本實(shí)用新型涉及一種氣體非接觸式測量領(lǐng)域，具體涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的溫度和組分同時(shí)測量的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的溫度測量手段，因探頭干擾流場、引起激波破壞流場或因探頭的催化作用，均可使測量不精確。因此一般采用一些非接觸式的測量手段來進(jìn)行測量。非接觸式方式對(duì)傳感器耐熱性能無特殊要求，避免了傳感器和被測目標(biāo)的相互干擾，測溫范圍大，無熱慣性，響應(yīng)速度較快，可以測量微小目標(biāo)的溫度，滿足眾多場合對(duì)溫度測量范圍和精度的要求。常用的非接觸式溫度測量方式有全輻射測溫儀、亮度測溫儀、基于彩色CCD三基色的測溫技術(shù)、拉曼散射技術(shù)、基于干涉特性的激光測溫技術(shù)和基于衍射特性的激光測溫技術(shù)等。對(duì)于尾氣組分測量，目前，主要是取樣方式檢測。除此以外，還有平面激光誘導(dǎo)熒光PLIF和傅里葉紅外光譜FTIR等技術(shù)。但是這些技術(shù)要么設(shè)備投資高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)和操作水平要求高，要么不能同時(shí)對(duì)溫度和組分進(jìn)行測量。亟須更為先進(jìn)的溫度和組分測量技術(shù)，以便為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)提供翔實(shí)的實(shí)驗(yàn)支撐數(shù)據(jù)，為污染物的排放評(píng)估提供參考依據(jù)。

可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)(TDLAS)起源于20世紀(jì)70年代，其技術(shù)具有高靈敏度、快速響應(yīng)和多組分多參量同時(shí)測量等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域有著潛在的重要應(yīng)用價(jià)值，主要應(yīng)用有：獲得分子結(jié)構(gòu)的信息、研究氣體動(dòng)力學(xué)過程和痕量氣體監(jiān)測分析。利用TDLAS技術(shù)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣溫度和成分進(jìn)行測量具有其它方法不具備的優(yōu)勢，能為航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣實(shí)時(shí)解析提供有效的方法，從而為航空發(fā)動(dòng)機(jī)視情維修和機(jī)場大氣環(huán)境污染評(píng)估提供依據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本實(shí)用新型解決現(xiàn)有測量技術(shù)不能多參數(shù)多變量同時(shí)測量的缺點(diǎn)，提供一種非接觸式、成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單的對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的溫度和組分濃度同時(shí)測量的系統(tǒng)。

(二)技術(shù)方案

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

本實(shí)用新型還提供了一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的溫度和組分同時(shí)測量的系統(tǒng)，包括激光發(fā)射模塊、激光合波和會(huì)聚模塊、分波模塊、光電處理模塊和數(shù)據(jù)采集分析模塊；所述激光發(fā)射模塊用于發(fā)射第一激光；所述第一激光包括n束激光，n為大于等于1的整數(shù)；其中n與航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中待測定組分的個(gè)數(shù)相同；所述第一激光的n束激光的中心波長分別根據(jù)待測定組分中每一個(gè)組分的分子光譜吸收特性一一對(duì)應(yīng)選擇；所述激光合波和會(huì)聚模塊用于將所述第一激光合成一束，形成第二激光，并使所述第二激光進(jìn)入航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的探測區(qū)域；所述待測定組分的每個(gè)組分吸收所述第二激光中與其對(duì)應(yīng)的中心波長的激光；未被完全吸收的剩余激光從所述航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的探測區(qū)域出來形成第三激光；所述分波模塊用于將所述第三激光根據(jù)所述中心波長分成包括n束激光的第四激光；所述光電處理模用于將所述第四激光的n束激光分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，提取出n個(gè)與待測定組分中每一個(gè)組分一一對(duì)應(yīng)的二次諧波信號(hào)和入射光強(qiáng)信號(hào)；所述數(shù)據(jù)采集分析模塊用于根據(jù)所述二次諧波信號(hào)和入射光強(qiáng)信號(hào)計(jì)算航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的溫度和待測組分中每一個(gè)組分的濃度。

所述激光發(fā)射模塊包括激光控制器和可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器；所述激光控制器通過向可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器注入驅(qū)動(dòng)電流和控制可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的溫度，調(diào)節(jié)所述可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器發(fā)射的第一激光中的n束激光的中心波長，并控制第一激光的n束激光波長隨驅(qū)動(dòng)電流的周期性變化范圍。所述可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器發(fā)射包括n束激光的第一激光。所述驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)是鋸齒波疊加一個(gè)高頻正弦波；所述鋸齒波頻率為1～500Hz；所述高頻正弦波頻率為1000～10000Hz。

所述光電處理模塊包括光電探測器、鎖相放大器和低通濾波器；所述光電探測器用于分別將第四激光中的n束激光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；所述鎖相放大器用于分別提取第四激光中的n束激光的二次諧波信號(hào)；所述低通濾波器用于分別獲取第四激光中的n束激光的入射光強(qiáng)信號(hào)。

所述待測定組分包括CO、NO和NO₂中的至少一個(gè)；對(duì)應(yīng)CO，所述激光發(fā)射模塊發(fā)射的第一激光的中心波長范圍為：4039.315～4348.174cm^-1或6168.979～6409.587cm^-1；對(duì)應(yīng)NO，所述激光發(fā)射模塊發(fā)射的第一激光的中心波長選范圍為：3447.133～3939.859cm^-1、5245.224～5735.507cm^-1或7090.372～7506.889cm^-1；對(duì)應(yīng)NO₂，所述激光發(fā)射模塊發(fā)射的第一激光的中心波長范圍為：2719.050～3073.553cm^-1。

(三)有益效果

1、本實(shí)用新型基于TDLAS技術(shù)進(jìn)行航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的溫度和組分濃度等參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測，具有非接觸式，實(shí)時(shí)在線測量的優(yōu)點(diǎn)，不影響流場，同時(shí)測量系統(tǒng)不受高溫影響；

2、本實(shí)用新型選取適合的測量譜線，能夠同時(shí)測量溫度和組分濃度等參數(shù)，克服其它非接觸方式只能測量某一種參數(shù)的缺點(diǎn)；

3、本實(shí)用新型相較其它測量系統(tǒng)，成本低廉，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)容易。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例的航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的溫度和組分同時(shí)測量的系統(tǒng)的工作流程圖；

圖2是根據(jù)一實(shí)施例的氣體溫度測量原理圖；

圖3是本實(shí)用新型另一實(shí)施例的航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的溫度和組分同時(shí)測量的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型另一實(shí)施例中CO、NO和NO₂在近中紅外的吸收譜線圖；

其中：激光控制器1，可調(diào)諧半導(dǎo)體DFB激光器2a、2b、2c，合波器3，光纖4a、4b，透鏡5a、5b，航空發(fā)動(dòng)機(jī)排氣道6，待測量尾氣7，分波器8，探測器9a、9b、9c，前置放大器10，鎖相放大器11，低通濾波器12，數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)13，上位機(jī)14。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)理解的是，本實(shí)用新型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并不限于以下的實(shí)施例，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有測量技術(shù)不能多參數(shù)多變量同時(shí)測量的缺點(diǎn)，提供一種非接觸式、成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單和多組分多參數(shù)同時(shí)測量的航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣溫度和組分濃度的測量系統(tǒng)。

圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例的航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的溫度和組分同時(shí)測量的系統(tǒng)的工作流程圖。如圖1所示，本實(shí)用新型一實(shí)施例系統(tǒng)的工作流程包括以下步驟：

S1、激光發(fā)射模塊發(fā)射第一激光；第一激光包括n束激光，n為大于等于1的整數(shù)；其中n與航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中待測定組分的個(gè)數(shù)相同；第一激光的n束激光的中心波長分別根據(jù)待測定組分中每一個(gè)組分的分子光譜吸收特性一一對(duì)應(yīng)選擇。其中激光發(fā)射模塊包括激光控制器和可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器；激光控制器通過向可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器注入驅(qū)動(dòng)電流和控制可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的溫度，調(diào)節(jié)所述可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器發(fā)射的第一激光中的n束激光的中心波長，并控制第一激光的n束激光波長隨驅(qū)動(dòng)電流的周期性變化范圍；然后可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器發(fā)射包括n束激光的第一激光。通過激光控制器對(duì)可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的調(diào)節(jié)作用，使可調(diào)諧半導(dǎo)體發(fā)射的第一激光的n束激光的中心波長可以根據(jù)待測定組分中每一種組分分子吸收光譜特性進(jìn)行調(diào)節(jié)和選擇，選取待測定組分中每一種組分具有強(qiáng)吸收性能的激光波長。優(yōu)選的，待測定驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)的波形為鋸齒波疊加高頻正弦波；所述鋸齒波頻率為1～500Hz；所述高頻正弦波頻率為1000～10000Hz。本實(shí)施例使用鋸齒波疊加高頻正弦波的驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)，可以進(jìn)一步提高待測定組分濃度測量的信噪比，提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

S2、激光合波和會(huì)聚模塊將第一激光合成一束，形成第二激光；激光合束后使激光聚焦，可以傳播較遠(yuǎn)，提高測量結(jié)果精度。

S3、第二激光照射進(jìn)入航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的探測區(qū)域，待測定組分的每個(gè)組分吸收與其對(duì)應(yīng)的中心波長的激光；未被完全吸收的剩余激光從航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的探測區(qū)域出來形成第三激光。當(dāng)?shù)诙す獾念l率剛好滿足待測定組分的氣體分子的自然振動(dòng)頻率時(shí)，光子與分子共振，引起分子內(nèi)部偶極矩變化，導(dǎo)致光子被分子所吸收，剩余激光經(jīng)過處理可得到其二次諧波信號(hào)。每個(gè)組分對(duì)應(yīng)的單根吸收譜線的二次諧波信號(hào)吸收峰高度和平均入射光強(qiáng)的比值跟該組分的濃度成正比；同時(shí)，待測組分中任意一種組分的二次諧波信號(hào)中的相鄰兩個(gè)吸收峰高度的比值跟航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣溫度成單值函數(shù)關(guān)系。由于半導(dǎo)體激光器窄線寬的特征，其每個(gè)氣體組分的吸收不受其它組分的干擾，因此可以準(zhǔn)確的反演出被測氣體的濃度與溫度。

S4、分波模塊將第三激光根據(jù)所述中心波長分成包括n束激光的第四激光。這樣方便后續(xù)分別提取第四激光中各個(gè)波長的激光信號(hào)中的二次諧波信號(hào)和入射光強(qiáng)信號(hào)。

S5、光電處理模塊將第四激光的n束激光分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，提取出n個(gè)與待測定組分中每一個(gè)組分一一對(duì)應(yīng)的二次諧波信號(hào)和入射光強(qiáng)信號(hào)。先由光電處理模塊對(duì)第四激光中的n束激光分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換得到電信號(hào)，再經(jīng)過信號(hào)放大等處理，然后使用鎖相放大器提取其中的二次諧波信號(hào)，使用低通濾波器獲取其中的入射光強(qiáng)信號(hào)。

S6、數(shù)據(jù)采集分析模塊利用提取的二次諧波信號(hào)和入射光強(qiáng)信號(hào)計(jì)算航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的溫度和待測組分的濃度。

本實(shí)施例中航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣溫度計(jì)算為：選取所述待測定組分中任意一個(gè)組分M，通過激光控制器調(diào)節(jié)可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器發(fā)射的第一激光的n束激光波長變化范圍，使得其對(duì)應(yīng)的二次諧波信號(hào)中存在任意的兩個(gè)相鄰吸收峰，如圖2所示，這兩個(gè)相鄰吸收峰對(duì)應(yīng)的激光頻率分別為v₀₁和v₀₂，這兩個(gè)相鄰吸收峰高度的比值R為：

其中S_v01(T)是頻率為v₀₁的激光的吸收譜線線強(qiáng)，S_v02(T)是頻率為v₀₂的激光的吸收譜線線強(qiáng)。對(duì)于已知的氣體分子和已知頻率的激光，其激光的吸收譜線強(qiáng)度僅是溫度T的是單值函數(shù)，因此R也是溫度T的單值函數(shù)。在400-2000K范圍內(nèi)，選擇400K，1200K，2000K三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，并利用二次函數(shù)擬合得到溫度T與比值R的函數(shù)關(guān)系。本實(shí)施例測量時(shí)根據(jù)測量得到的比值R代入標(biāo)定得到的函數(shù)即可算出尾氣溫度。

本實(shí)施例中航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣組分濃度計(jì)算為：根據(jù)待測定組分中每一的分子光譜吸收特性一一對(duì)應(yīng)選擇的中心波長的n束激光組成的第一激光，經(jīng)過會(huì)聚合成第二聚光，穿過航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣探測區(qū)域，會(huì)被每個(gè)組分吸收與其對(duì)應(yīng)的中心波長的激光，未被完全吸收的激光會(huì)從所述航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的探測區(qū)域透射出來。

例如，對(duì)于組分X，當(dāng)一束特定頻率的激光進(jìn)入探測區(qū)域時(shí)，該激光會(huì)被其所吸。在其他條件不變的情況下，該激光被吸收的量由組分X的濃度，即包含的分子數(shù)決定。而未被吸收的部分就從航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的探測區(qū)域透射出來，成為第三激光的組成部分。然后再從第三激光中分離出單束僅與X對(duì)應(yīng)的中心波長的第四激光光束，從該第四激光光束中提取出組分X對(duì)激光的吸收信號(hào)，即二次諧波信號(hào)。對(duì)組分X進(jìn)行濃度計(jì)算時(shí)，預(yù)先標(biāo)定組分X的摩爾分?jǐn)?shù)為0.01、溫度為T₀時(shí)的二次諧波信號(hào)吸收峰高度P_{2f，calibration@0.01}(v)和平均入射光強(qiáng)值。然后，將計(jì)算得到的航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣溫度T代入下式計(jì)算組分X的濃度：

S_v(T₀)是組分X對(duì)頻率為v的激光在溫度T₀時(shí)的吸收譜線線強(qiáng)，S_v(T)是組分X對(duì)頻率為v的激光在溫度T的吸收譜線線強(qiáng)。如前所述，已知組分X的分子以及對(duì)應(yīng)的激光頻率v，S(T₀)和S(T)均可相應(yīng)得到。最終，得到組分X的濃度x％與成正比關(guān)系。

對(duì)于計(jì)算航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣溫度時(shí)選取的組分M進(jìn)行濃度計(jì)算時(shí)，P_2f(v)可以為P_2f(v₀₁)或P_2f(v₀₂)任意一值，S_v(T₀)和S_v(T)也對(duì)應(yīng)于組分M在相應(yīng)頻率的激光的吸收譜線強(qiáng)度。

本實(shí)施例系統(tǒng)中各模塊使用的光學(xué)器件均不與被測航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣直接接觸，因此被測航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的污染物不會(huì)對(duì)光學(xué)器件造成影響。為了排除噪聲波動(dòng)帶來的影響，二次諧波信號(hào)吸收峰高度P_2f(v)一般取波峰波谷值之差來計(jì)算，而不是直接采用峰值大小來計(jì)算，如圖3所示。對(duì)于平均入射光強(qiáng)的取值，由于低通濾波器提取的入射光強(qiáng)信號(hào)高頻正弦波信號(hào)和吸收信號(hào)的疊加，因此，要對(duì)入射光強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行濾波，然后取其一個(gè)掃描周期內(nèi)入射光強(qiáng)信號(hào)的強(qiáng)度平均值。一些低頻噪音在通過鎖相放大器后被濾掉，因此能夠大大提高測量信噪比。另外，因?yàn)镻_2f(v)與受到顆粒物等因素影響而減弱的比例一致，因此通過將P_2f(v)除以平均入射光強(qiáng)有效地去掉氣體中存在顆粒物等因素導(dǎo)致激光信號(hào)減弱的影響。在測量溫度過程中，只需關(guān)心選定的任意某個(gè)組分M的二次諧波信號(hào)的兩個(gè)相鄰吸收峰高度的比值同樣不受探測區(qū)域內(nèi)尾氣顆粒等污染物的影響。

本實(shí)用新型另一實(shí)施例的航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的溫度和組分同時(shí)測量的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，包括激光控制器1，可調(diào)諧半導(dǎo)體DFB激光器2a、2b、2c，合波器3，光纖4a、4b，透鏡5a、5b、分波器8，探測器9a、9b、9c，前置放大器10，鎖相放大器11，低通濾波器12，數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)13，上位機(jī)14等。其中激光控制器1的主要作用是向可調(diào)諧半導(dǎo)體DBF激光器2a、2b、2c注入驅(qū)動(dòng)電流并控制激光器溫度。驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)為一個(gè)頻率為10Hz鋸齒波疊加一個(gè)4000Hz高頻正弦波?？烧{(diào)諧半導(dǎo)體DFB激光器2a、2b、2c的溫度由激光控制器1控制的熱電制冷片控制。系統(tǒng)中有三個(gè)不同波長范圍的可調(diào)諧半導(dǎo)體DFB激光器2a、2b、2c，分別發(fā)射對(duì)應(yīng)于CO、NO和NO₂測量的第一激光。合波器3用于將激光器發(fā)出的包括三束激光的第一激光合束成第二激光。光纖4a、4b用于傳導(dǎo)第二激光。透鏡5a用于將第二激光再次聚焦，確保第二激光通過測量區(qū)域后斑點(diǎn)仍然很小，不會(huì)發(fā)散。第二激光進(jìn)入航空發(fā)動(dòng)機(jī)排氣道6，被其中的航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣7部分吸收，穿過探測區(qū)域的剩余激光為第三激光。透鏡5b用于接收第三激光，將第三激光耦合進(jìn)光纖。分波器8用于將第三激光按照不同波長分光，形成包括有三束激光的第四激光。探測器9a、9b、9c用于將接收到的第四激光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。前置放大器10用于將探測器9a、9b、9c輸出的電信號(hào)放大。鎖相放大器11用于提取電信號(hào)中的二次諧波信號(hào)。低通濾波器12用于獲得電信號(hào)中攜帶的入射光強(qiáng)信號(hào)。數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)13用于采集及分析溫度和組分濃度相關(guān)數(shù)據(jù)并送至上位機(jī)14保存與顯示。本實(shí)施例中可同時(shí)測量航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的三個(gè)組分，如需增加或減少測量組分，只需增加相應(yīng)器件數(shù)量即可。

本實(shí)用新型另一實(shí)施例測量中需要測量CO、NO和NO₂三個(gè)組分。測量時(shí)，激光控制器1驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧半導(dǎo)體DFB激光器2a、2b、2c工作，并控制調(diào)節(jié)可調(diào)諧半導(dǎo)體DFB激光器2a、2b、2c溫度?？烧{(diào)諧半導(dǎo)體DFB激光器2a、2b、2c被一個(gè)頻率為10Hz鋸齒波疊加一個(gè)4000Hz高頻正弦波電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)?？烧{(diào)諧半導(dǎo)體DFB激光器2a、2b、2c溫度由激光控制器1控制的熱電制冷片控制。通過溫度和電流雙重控制使各組分的吸收峰處于掃描的中心波長處。激光控制器1分別需要三個(gè)電流輸出和溫度控制的通道。

圖4中上中下三幅子圖分別為CO、NO和NO₂的吸收譜線圖。由圖可以看出CO分子具有強(qiáng)吸收能力的譜線范圍是4039.315～4348.174cm^-1或6168.979～6409.587cm^-1，NO具有強(qiáng)吸收能力的范圍是3447.133～3939.859cm^-1，5245.224～5735.507cm^-1或7090.372～7506.889cm^-1，NO₂具有強(qiáng)吸收能力的譜線范圍是2719.050～3073.553cm^-1。根據(jù)該譜線選擇標(biāo)準(zhǔn)，本實(shí)施例中利用NO₂的譜線來測量溫度，所以NO₂選擇2930.657cm^-1和2930.910cm^-1這兩根相鄰的吸收譜線來測量尾氣溫度。CO和NO分別選擇4331.003cm^-1、3771.466cm^-1吸收譜線來測量濃度。激光器選擇對(duì)應(yīng)的波長即可。

三個(gè)可調(diào)諧半導(dǎo)體DFB激光器2a、2b、2c發(fā)出的第一激光通過合波器3合成一束第二激光后，經(jīng)過透鏡5a聚焦，再被探測區(qū)域的氣體吸收，剩余的第三激光經(jīng)再過透鏡5b聚集后，會(huì)集到分波器8上，分波器8將第三激光按不同波長分開成第四，探測器9a、9b、9c能夠?qū)⒌谒募す夥謩e轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過前置放大器10將信號(hào)放大，然后一路被放大后電信號(hào)進(jìn)入鎖相放大器11提取二次諧波信號(hào)，其中鎖相放大器11的參考信號(hào)來自激光控制器1中的高頻正弦波。另外一路被放大后的電信號(hào)進(jìn)入低通濾波器，提取其中攜帶的入射光強(qiáng)信號(hào)。兩路信號(hào)再同時(shí)到數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)13完成最終的數(shù)據(jù)處理并將結(jié)果送入上位機(jī)14顯示及存儲(chǔ)。兩個(gè)透鏡5a、5b上都鍍有增透膜，增加激光的透過率。

在實(shí)際測量之前需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，在400-2000K范圍內(nèi)，選擇400K，1200K，2000K三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，并利用二次函數(shù)擬合得到溫度與比值R的函數(shù)關(guān)系。實(shí)際測量中根據(jù)測量得到的比值R代入標(biāo)定得到的函數(shù)即可算出尾氣溫度。同時(shí)在各個(gè)組分摩爾分?jǐn)?shù)為0.01情況下，測量三種組分的P_{2f，calibrated}(v)值和平均入射光強(qiáng)值同時(shí)將測量得到的溫度濃度計(jì)算公式，可得到組分濃度。本實(shí)施例系統(tǒng)的溫度測量精度為±2％，各組分濃度的測量精度為±2％。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。