本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣體拉曼標(biāo)定池。

背景技術(shù)：

國外從上個(gè)世紀(jì)七十年代初期就開始將光學(xué)診斷技術(shù)，尤其是基于激光的診斷技術(shù)，應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)氣相或氣/液兩相流的參數(shù)測量。激光診斷測試是以激光為激發(fā)光源，通過光譜儀和增強(qiáng)型電荷耦合器件iccd獲取被測物質(zhì)受激后，與內(nèi)部能量分布和能級躍遷相關(guān)的電磁場變化信息，進(jìn)而得到相應(yīng)微觀物理量。它具有高靈敏度、非接觸性和高時(shí)空分辨率能力等特點(diǎn)。目前國內(nèi)外應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的光學(xué)診斷技術(shù)主要有：攝影法photographicmethod、化學(xué)發(fā)光法chemiluminescences、單色亮度法monochromaticgasradiation、雙色測溫法twocolorthermometry、x射線法x-rayradiography、粒子成像測速儀particalimagevelocimetry，piv、相位多普勒粒子分析儀phasedopplerparticalanalyzer，pdpa、激光誘導(dǎo)磷光法laserinducedphosphorescence，lip、激光誘導(dǎo)熾光法laserinducedincandescence，lii、平面激光誘導(dǎo)熒光法planarlaserinducedfluorescence，plif、激光米氏散射法lasermiescattering，lms、激光瑞利散射laserrayleighscattering，lrs、自發(fā)拉曼散射spontaneousramanscattering，srs、相干反斯托克斯拉曼散射coherentanti-stokesramanspectroscopy，cars等。

其中，只有基于激光的自發(fā)拉曼散射srs技術(shù)，可以完成內(nèi)燃機(jī)某小的空間區(qū)域點(diǎn)上，多種氣體物質(zhì)的物理量同步瞬態(tài)定量測量，并具有納秒和毫米級時(shí)空分辨能力。如可同步獲得n2、o2、h2o、co2和碳?xì)浠衔锏葰怏w的濃度及探測區(qū)域上的溫度信息。但在燃燒過程的氣體自發(fā)拉曼散射實(shí)驗(yàn)中，氣態(tài)的拉曼散射信號強(qiáng)度非常弱約為激發(fā)光強(qiáng)度的10^-12，所以要想達(dá)到精確定量測量的目的，就必須最大限度地提高拉曼散射信號的信噪比。為此，人們除了要用高輸出功率和能量的激光器，采用低波長激光激發(fā)，盡可能縮小收集系統(tǒng)與待測區(qū)域距離，做好激光束腰上的散射光收集等一系列措施外，氣體濃度和溫度的精確標(biāo)定也是非常重要的一環(huán)。

前面已提到基于激光的自發(fā)拉曼散射，可以獲得在復(fù)雜燃燒環(huán)境下具有時(shí)空分辨的氣體物質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)和溫度的定量信息，但在實(shí)際拉曼實(shí)驗(yàn)中，需要考慮混合氣體受到激光激發(fā)后，每種拉曼散射強(qiáng)度與該氣體摩爾分?jǐn)?shù)的物理關(guān)系，以及通過氮?dú)鈔2分子斯托克斯和反斯托克斯光譜形狀和強(qiáng)度比獲得溫度的原理。這就需要設(shè)計(jì)拉曼標(biāo)定池，在氣樣標(biāo)定池中進(jìn)行氣體拉曼標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，利用開發(fā)的拉曼散射線成像光學(xué)測試系統(tǒng)，測量氣樣標(biāo)定池中n2、co2和o2混合氣體在不同配比下的摩爾分?jǐn)?shù)隨壓力的變化，也可得到每種氣體相對n2的相對響應(yīng)因子。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于激光自發(fā)拉曼散射線成像的光學(xué)診斷氣樣標(biāo)定池。

本發(fā)明由壓蓋ⅰa、封頭b、缸體c、壓蓋ⅱd、加熱體e、壓蓋ⅲf、石英玻璃ⅰ1、石英玻璃ⅱ2、石英玻璃ⅲ3、環(huán)墊ⅰa、密封圈ⅰb、環(huán)墊ⅱe、密封圈ⅱf、密封圈ⅲg、環(huán)墊ⅲh、密封圈ⅳi、密封圈vj組成，其中所述的壓蓋ⅰa上設(shè)有中心孔4和螺釘孔組ⅰ5；所述的壓蓋ⅱd上設(shè)有上觀察孔13和螺釘孔組ⅲ14；所述的壓蓋ⅲf上設(shè)有下觀察孔15和螺釘孔組ⅳ16。

所述的封頭b上設(shè)有螺釘孔組ⅱ6、螺紋孔組ⅰ7和中心階梯孔8。

壓蓋ⅰa固接于封頭b左面，壓蓋ⅰa與封頭b之間用密封圈ⅲg密封，封頭b右面與缸體c的左端面固接，封頭b與缸體c之間用密封圈vj密封，加熱體e的底座與缸體c的右端面固接；壓蓋ⅱd固接于缸體c的階梯孔ⅱ12上面，壓蓋ⅱd與缸體c之間用密封圈ⅰb密封；壓蓋ⅲf固接于缸體c的階梯孔ⅰ10下面，壓蓋ⅲf與缸體c之間用密封圈ⅱf密封。

石英玻璃ⅰ1固接于缸體c的階梯孔ⅱ12內(nèi)，石英玻璃ⅰ1與壓蓋ⅱd之間用環(huán)墊ⅰa密封；石英玻璃ⅱ2固接于缸體c的階梯孔ⅰ10內(nèi)，石英玻璃ⅱ2與壓蓋ⅲf之間用環(huán)墊ⅱe密封；石英玻璃ⅲ3固接于封頭b的中心階梯孔8內(nèi)，石英玻璃ⅲ3與封頭b之間用密封圈ⅳi密封，石英玻璃ⅲ3與壓蓋ⅰa之間用環(huán)墊ⅲh密封。

所述的缸體c為帶有中心通孔的八棱柱，缸體c一側(cè)設(shè)有階梯孔ⅰ10，缸體c另一側(cè)設(shè)有階梯孔ⅱ12，且階梯孔ⅰ10和階梯孔ⅱ12的中心軸重合；缸體c與階梯孔ⅱ12相鄰的一個(gè)側(cè)面上設(shè)有壓力傳感器安裝孔k和溫度傳感器安裝孔l；缸體c與階梯孔ⅱ12相鄰的另一個(gè)側(cè)面上設(shè)有進(jìn)氣轉(zhuǎn)換接頭安裝孔c；缸體c與階梯孔ⅰ10相鄰的一個(gè)側(cè)面上設(shè)有排氣轉(zhuǎn)換接頭安裝孔d；缸體c的右端設(shè)有螺紋孔組ⅱ9，缸體c的左端設(shè)有螺紋孔組ⅲ11。

所述的加熱體e由立筒17和底座20組成，底座20上設(shè)有螺釘孔組ⅴ19，立筒17中設(shè)有扇形槽組18。

以壓力為5bar，溫度為120℃的85％氮?dú)夂?5％二氧化碳的氣樣為，對工作過程描述如下：

首先打開進(jìn)氣總管上的節(jié)流閥38，同時(shí)打開氮?dú)夂投趸贾Ч苌系膯蜗蜷y40，然后將氮?dú)夤?1的壓力調(diào)到5barx85％＝4.25bar，二氧化碳?xì)夤?2的壓力調(diào)到5barx15％＝0.75bar。當(dāng)兩支管上壓力表41示數(shù)穩(wěn)定后關(guān)閉兩支管上的單向閥40，然后啟動(dòng)真空泵31將氣樣池30內(nèi)抽成真空。抽成真空后同時(shí)打開氮?dú)夂投趸贾Ч苌系膯蜗蜷y40進(jìn)氣，當(dāng)壓力儀表36示數(shù)接近5bar時(shí)，調(diào)節(jié)進(jìn)氣總管的節(jié)流閥38，減小進(jìn)氣流速，使氣樣池30內(nèi)壓力緩慢增至5bar，再關(guān)閉節(jié)流閥38和單向閥40。然后將溫度儀表35溫度設(shè)置為120℃，將調(diào)壓器32電壓調(diào)到220v，將氣體加熱到120℃。接下來開啟激光器29，實(shí)驗(yàn)時(shí)計(jì)算機(jī)25給iccd26和激光器29同步控制信號。激光器29接收到脈沖信號后發(fā)射激光，光束從氣樣池30的激光入射窗口進(jìn)入氣樣池30，然后從散射光輸出石英窗口進(jìn)入散射光收集器28、光譜儀27和iccd26，iccd26根據(jù)計(jì)算機(jī)25給出的同步控制信號進(jìn)行拍攝，收集拉曼信。

本發(fā)明的氣體拉曼標(biāo)定池內(nèi)部進(jìn)行了發(fā)黑處理，能避免產(chǎn)生雜散光，干擾拉曼散射信號。

本發(fā)明的氣體拉曼標(biāo)定池與其他氣樣標(biāo)定池相比，主要優(yōu)點(diǎn)是能夠加熱到200℃，且能按標(biāo)定實(shí)驗(yàn)所需的溫度精確加熱，降低實(shí)驗(yàn)誤差；另外，本發(fā)明的氣樣標(biāo)定池密封性好，承受的壓力可達(dá)20bar，壓力范圍的拓寬，能滿足標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的壓力條件需求；本發(fā)明的氣體拉曼標(biāo)定池體積小結(jié)構(gòu)緊湊，能降低內(nèi)部氣體物性參數(shù)的不均勻性，且實(shí)驗(yàn)誤差大幅減少。

附圖說明

圖1為氣體拉曼標(biāo)定池的主視圖

圖2為氣體拉曼標(biāo)定池的側(cè)視圖

圖3為氣體拉曼標(biāo)定池的俯視圖

圖4為壓蓋ⅰ的主視圖

圖5為壓蓋ⅰ的左視圖

圖6為封頭的主視圖

圖7為封頭的左視圖

圖8為缸體的主視圖

圖9為缸體的左視圖

圖10壓蓋ⅱ的主視圖

圖11壓蓋ⅱ的俯視圖

圖12壓蓋ⅲ的主視圖

圖13壓蓋ⅲ的仰視圖

圖14為加熱體的主視圖

圖15為加熱體的俯視圖

圖16為工作原理圖

其中：a.壓蓋ⅰb.封頭c.缸體d.壓蓋ⅱe.加熱體f.壓蓋ⅲa.環(huán)墊ⅰb.密封圈ⅰc.進(jìn)氣轉(zhuǎn)換接頭安裝孔d.排氣轉(zhuǎn)換接頭安裝孔e.環(huán)墊ⅱf.密封圈ⅱg.密封圈ⅲh.環(huán)墊ⅲi.密封圈ⅳj.密封圈vk.壓力傳感器安裝孔l.溫度傳感器安裝孔1.石英玻璃ⅰ2.石英玻璃ⅱ3.石英玻璃ⅲ4.中心孔5.螺釘孔組ⅰ6.螺釘孔組ⅱ7.螺紋孔組ⅰ8.中心階梯孔9.螺紋孔組ⅱ10.階梯孔ⅰ11.螺紋孔組ⅲ12.階梯孔ⅱ13.上觀察孔14.螺釘孔組ⅲ15.下觀察孔16.螺釘孔組ⅳ17.立筒18.扇形槽組19.螺釘孔組ⅴ20.底座21.氮?dú)夤?2.二氧化碳?xì)夤?3.氧氣罐24.丙烷罐25.計(jì)算機(jī)26.iccd27.光譜儀28.散射光收集器29.激光器30.氣樣池31.真空泵32.調(diào)壓器33.可控硅開關(guān)34.溫度傳感器35.溫度儀表36.壓力儀表37.壓力傳感器38.節(jié)流閥39.壓力表ⅰ40.單向閥41.壓力表ⅱ42.阻火器

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)附圖說明本發(fā)明的具體內(nèi)容和具體的實(shí)施方式。

如圖1至圖7、圖10至圖13所示，本發(fā)明由壓蓋ⅰa、封頭b、缸體c、壓蓋ⅱd、加熱體e、壓蓋ⅲf、石英玻璃ⅰ1、石英玻璃ⅱ2、石英玻璃ⅲ3、環(huán)墊ⅰa、密封圈ⅰb、環(huán)墊ⅱe、密封圈ⅱf、密封圈ⅲg、環(huán)墊ⅲh、密封圈ⅳi、密封圈vj組成，其中所述的壓蓋ⅰa上設(shè)有中心孔4和螺釘孔組ⅰ5；所述的壓蓋ⅱd上設(shè)有上觀察孔13和螺釘孔組ⅲ14；所述的壓蓋ⅲf上設(shè)有下觀察孔15和螺釘孔組ⅳ16。

所述的封頭b上設(shè)有螺釘孔組ⅱ6、螺紋孔組ⅰ7和中心階梯孔8。；

壓蓋ⅰa固接于封頭b左面，壓蓋ⅰa與封頭b之間用密封圈ⅲg密封，封頭b右面與缸體c的左端面固接，封頭b與缸體c之間用密封圈vj密封，加熱體e的底座與缸體c的右端面固接。

壓蓋ⅱd固接于缸體c的階梯孔ⅱ12上面，壓蓋ⅱd與缸體c之間用密封圈ⅰb密封。

壓蓋ⅲf固接于缸體c的階梯孔ⅰ10下面，壓蓋ⅲf與缸體c之間用密封圈ⅱf密封。

石英玻璃ⅰ1固接于缸體c的階梯孔ⅱ12內(nèi)，石英玻璃ⅰ1與壓蓋ⅱd之間用環(huán)墊ⅰa密封。

石英玻璃ⅱ2固接于缸體c的階梯孔ⅰ10內(nèi)，石英玻璃ⅱ2與壓蓋ⅲf之間用環(huán)墊ⅱe密封。

石英玻璃ⅲ3固接于封頭b的中心階梯孔8內(nèi)，石英玻璃ⅲ3與封頭b之間用密封圈ⅳi密封，石英玻璃ⅲ3與壓蓋ⅰa之間用環(huán)墊ⅲh密封。

如圖8和圖9所示，所述的缸體c為帶有中心通孔的八棱柱，缸體c一側(cè)設(shè)有階梯孔ⅰ10，缸體c另一側(cè)設(shè)有階梯孔ⅱ12，且階梯孔ⅰ10和階梯孔ⅱ12的中心軸重合。

缸體c與階梯孔ⅱ12相鄰的一個(gè)側(cè)面上設(shè)有壓力傳感器安裝孔k和溫度傳感器安裝孔l。缸體c與階梯孔ⅱ12相鄰的另一個(gè)側(cè)面上設(shè)有進(jìn)氣轉(zhuǎn)換接頭安裝孔c；缸體c與階梯孔ⅰ10相鄰的一個(gè)側(cè)面上設(shè)有排氣轉(zhuǎn)換接頭安裝孔d。

缸體c的右端設(shè)有螺紋孔組ⅱ9，缸體c的左端設(shè)有螺紋孔組ⅲ11。

如圖14、圖15所示，所述的加熱體e由立筒17和底座20組成，底座20上設(shè)有螺釘孔組ⅴ19，立筒17中設(shè)有扇形槽組18。