全息法测量火焰温度探讨①.pdfVIP

7 74 f 固 体 火 箭 技 术 第2I卷 第1期 JournalofSolid RocketTechnology 全息法测量火焰温度探讨① 、 2 李疏芬 赵 波 陈振鹏 、 f — i 肥，z。0o2。) |IZ 摘要 介绍了用奎息二次曝光法测量火焰温度的原理与实验装置．并对稳定火焰进行 了剐量，获得了火焰 内锥顶部一个水平截面上的温度分布。在火焰内锥顶点用该方法测温仅与用热电偶剥得结果相差约4 。 主题词至皇生墨鏖型量火焰温度 嫘显 l 前言 温度的测量方法，可分为接触式与非接触式两大类。前者．如热电偶、热电阻、电阻温度计、集成温度传 感器等，这类测温方法有很多优点，技术也比较成熟。但由于它们时间响应较慢，对流场有干扰等缺点，限 制了在某些环境下的使用 非接触法温度可克服上述的不足，它是利用物体的热辐射来测量温度 。它的分类可按波长或测试手段 来进行；按波长又可分为红外测温和可见光测温；按测试手段来分类有：发射一吸收光谱法、红外摄像法 (CCD)、激光喇曼光谱法、受激荧光光谱法和光学干涉法等。全息法测量火焰温度是一种较新的方法．它能 无干扰地瞬时测取全场各点的温度 ，还能从三维立体图象中直观地观察火焰。 本研究在改装后的 “80型”纹影一全息装置上用二次曝光法获得稳定火焰的干涉图象，并测量了火焰 内锥顶部的一个水平截面上的温度分布。因此本研究仅可视为测量推进剂的火焰温度的初步预备实验。 2 实验原理 用全息二次曝光法测量温度流场时，首先需要从干涉图上读出条纹级数 ，然后利用阿贝尔变换求出火 焰熄火后和燃烧时折射率的差值．从Gladstone—Dale方程出发求出视为理想气体的火焰中每点的密度．从 而利用理想气体状态方程得到温度分布 ] 第一次曝光时，物光通过均匀大气．没有火焰时大气折射率为 ；第二次曝光时物光通过稳定燃烧的 火焰，此时折射率为 二次曝光全息图衍射后的两束物光相干．其强度分布为 ∞ I“LI+ I2l+ 2I】I·I“2Icos(2— ．) f1) 式中 “为第一次曝光时物光；“为扰动后物光； 一函为两次物光到达干板时的相位差。 r 西2一 函．= (2 ／卫) (，)一 c]d f2) J 式中 一n0为折射率差 衍射后光强照片表现为火焰外形轮廓中迭加着亮暗条纹。其中亮线条纹是整数级次的．其位置 由下式 决定 ： r I[(，)一 o]da— (Ⅳ=0，士l，士2，…) (3) J 由于火焰呈锥形，可视为旋转对称，积分是沿光束路径进行的。 ① 收稿 日期 ；1996一O9一O1第一作者：李兢芬 女，5|岁．副教授．从事流扬诊断技术及固体火箭推进剂燃烧机理研宪 — — 70— 1998年3月 季疏芬等：全息法测量火焰温度探讨 第1期 对于火焰这样的无限条纹干涉图样 ，条纹的级数是从外 向轴心处递减的 一般把最外边界处取为零 级，即认为它没有受到扰动，依次向内，亮条纹为一1，一2，一3，…。 气体的密度与折射率之间存在Glads／one—