【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及流场组分测量装置的及方法，具体涉及中尺度高超声速流场组分tdlas测量结果现场比对测试装置及方法。
技术介绍
1、目前，风洞超声速测试通常采用理论计算的方法得出流场大致的气体组分含量，存在难以验证其准确性的缺点。组分测量包括接触式测量和光学非接触测量两种方法。接触式测量主要为探针采样法，在国内外应用较多，但由于测量对象处于低压、高温、高超声速环境下，接触式组分测量手段实施难度高，而且接触式测量装置安装在来流中会对流场造成影响，无法在发动机试验时使用。
2、相对于传统的接触式流场测量手段，光学测量方法具有测量信息丰富、响应速度快、不干扰原始流场等优点。其中可用于流场气体组分测量的技术中，可调谐激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy，tdlas)技术具有非侵入性、灵敏度高、响应速度快、测量结构简单和抗干扰能力强等诸多优点，可以实现流场多参数的实时在线高精度测量，是流场测量领域中一种重要的检测方法。
3、目前国内tdlas等非接触式在线组分测量技术在钢厂、锅炉等低速气流场合应用较多，发展也较为成熟，在高超声速风洞、发动机地面试车试验中也有一些应用，但大部分研究集中在对流场的某指定位置组分一维积分均值进行实时监测，不能获得流场组分参数二维分布和核心区数据，少数二维流场测量研究主要用于厘米量级小尺度流场测量过程，且研究流场速度较低。此外非接触测量设备准确性验证主要是通过标准气在实验室环境进行静态检定，在高超声速气流环境中测量数据是否准确缺乏
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有流场组分测试方法存在的准确性低的问题，而提供中尺度高超声速流场组分tdlas测量结果现场比对测试装置及方法。
2、为实现上述目的，本专利技术所提供的技术解决方案是：
3、中尺度高超声速流场组分tdlas测量结果现场比对测试装置，其特殊之处在于：
4、包括真空试验舱、同步触发装置、流场生成系统、射流喷管，以及设置在真空试验舱内的tdlas光谱测量系统和气体采样系统；
5、所述射流喷管包括相互连接的喷管入口和喷管出口，喷管入口位于真空试验舱的外部且与流场生成系统连接，喷管出口位于真空试验舱内；所述气体采样系统包括依次连接的气体采样段、气体传输段和气体分析段；所述tdlas光谱测量系统包括光发射端和光接收端；定义真空试验舱内的待测区域为区域a；
6、所述喷管出口和气体采样段沿气流方向分别位于区域a的前后两端，光发射端和光接收端沿垂直于气流方向分别位于区域a的两侧；
7、流场生成系统用于控制射流喷管的喷管出口出射气体的参数，使得在区域a内产生均匀流场；所述tdlas光谱测量系统用于测定区域a内的气体组分，所述气体采样系统用于对比测定区域a内的气体组分；
8、所述光发射端、光接收端、气体采样系统和流场生成系统均与同步触发装置电连接，同步触发装置用于所述tdlas光谱测量系统、气体采样系统和流场生成系统的时间同步控制。
9、进一步地，所述气体采样系统包括气体收集管路、沿气体收集管路依次设置的采样探针、快速电磁阀、气体收集罐和气相色谱仪；所述气体收集罐上还设置有压力传感器；所述同步触发装置分别与压力传感器的输出端和快速电磁阀的控制端电连接；同步触发装置用于根据气体收集罐内气体压力，控制快速电磁阀的开关；
10、所述采样探针构成气体采样段；快速电磁阀、气体收集罐和压力传感器构成气体传输段；气相色谱仪构成气体分析段。
11、同时，本专利技术还提供了中尺度高超声速流场组分tdlas测量结果现场比对测试方法，采用上述的中尺度高超声速流场组分tdlas测量结果现场比对测试装置，其特殊之处在于，包括以下步骤：
12、步骤1、准备真空试验舱并在其内选取待测区域，定义为区域a，设定预设误差范围；
13、步骤2、搭建射流喷管、气体采样系统和tdlas光谱测量系统至预设位置，将射流喷管的喷管入口与流场生成系统电连接；
14、步骤3、搭建同步触发装置，并将其与流场生成系统、发射端、接收端和气体采样系统电连接；
15、步骤4、启动流场生成系统，待射流喷管喷管出口喷出的出射气体稳定后，同步触发装置触发启动tdlas光谱测量系统对区域a内的气体进行实时组分含量测定，得到实时测量结果；同时触发气体采样系统，气体采样系统对出射气体进行采样；
16、步骤5、运行预设时长后，同步触发装置触发关闭流场生成系统和tdlas光谱测量系统，触发关闭气体采样系统；
17、步骤6、气体采样系统对收集到的出射气体进行组分含量测定，得到分析测量结果，然后将分析测量结果与步骤4得到的实时测量结果进行数据对比，若实时测量结果与分析测量结果之间的误差在步骤1的预设误差范围内，则完成现场比对测试；否则需对tdlas光谱测量系统进行参数校准，然后返回步骤4分析测量结果。
18、进一步地，步骤4中，同时触发气体采样系统，气体采样系统对出射气体进行采样具体为：同时同步触发装置触发开启气体采样系统中的快速电磁阀，气体采样系统中采样探针对出射气体进行采样，然后将收集到的气体沿气体收集管路经快速电磁阀，最终进入到气体收集罐中；
19、步骤5中，触发关闭气体采样系统具体为：同步触发装置触发关闭气体采样系统中的快速电磁阀，以关闭气体采样系统。
20、进一步地，步骤6中，气体采样系统对收集到的出射气体进行组分含量测定，得到分析测量结果具体为：气体采样系统中气相色谱仪对气体收集罐收集到的气体进行组分含量测定，得到分析测量结果。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
22、1、本专利技术提供的中尺度高超声速流场组分tdlas测量结果现场比对测试装置，可对流场组分含量进行对比测定，且流场生成系统、tdlas光谱测量系统、气体采样系统的启动和关闭均由同步触发装置控制，保证了时间的一致性；
23、2、本专利技术提供的中尺度高超声速流场组分tdlas测量结果现场比对测试装置，其气体采样系统包括压力传感器和气相色谱仪，保证了测量和分析结果的准确性；
24、3、本专利技术提供的中尺度高超声速流场组分tdlas测量结果现场比对测试方法，能够更加准确、客观、真实地标定并评估tdlas光谱测量系统测量能力。
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1.中尺度高超声速流场组分TDLAS测量结果现场比对测试装置，其特征在于：
2.根据权利要求1所述中尺度高超声速流场组分TDLAS测量结果现场比对测试装置，其特征在于：
3.中尺度高超声速流场组分TDLAS测量结果现场比对测试方法，采用权利要求1或2所述的中尺度高超声速流场组分TDLAS测量结果现场比对测试装置，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述中尺度高超声速流场组分TDLAS测量结果现场比对测试方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述中尺度高超声速流场组分TDLAS测量结果现场比对测试方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.中尺度高超声速流场组分tdlas测量结果现场比对测试装置，其特征在于：
2.根据权利要求1所述中尺度高超声速流场组分tdlas测量结果现场比对测试装置，其特征在于：
3.中尺度高超声速流场组分tdlas测量结果现场比对测试方法，采用权利要求1或2所述的中尺度高...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐云龙，雷倩楠，李国涛，雷佳颉，周亚奇，曹一凡，徐峰，许广柱，
申请(专利权)人：西安航天动力试验技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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