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原文传递一种多通道光纤式气体拉曼散射测量系统

专利名称：	一种多通道光纤式气体拉曼散射测量系统
摘要：	一种多通道光纤式气体拉曼散射测量系统属激光燃烧诊断技术领域，本实用新型中激光器系统、拉曼光谱成像系统、10通道光纤耦合系统、测控系统、45度激光反射镜、激光聚焦镜和激光收集器置同一光学平台，激光器系统置45度激光反射镜正后方，激光聚焦镜置45度激光反射镜正右方、燃烧区正左方，激光收集器置燃烧区正右方，拉曼光谱成像系统Ⅱ置激光器系统正右方，10通道光纤耦合系统置拉曼光谱成像系统正右方、燃烧区正后方，测控系统Ⅳ置10通道光纤耦合系统后方；本实用新型可实现动态燃烧场气态物种的激光自发振动拉曼光谱线成像，可实现动态燃烧场气态物种的摩尔分数和区域温度的高精度定量测量。
专利类型：	实用新型
国家地区组织代码：	吉林;22
申请人：	吉林大学
发明人：	程鹏;郭亮;赵冰;孙万臣;苏岩;隗海林;孙毅;李奉学;刘中鹏
专利状态：	有效
申请日期：	2018-10-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201821696401.5
公开号：	CN209027994U
代理机构：	长春吉大专利代理有限责任公司
代理人：	邵铭康;朱世林
分类号：	G01N21/65(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	130012 吉林省长春市前进大街2699号
主权项：	1.一种多通道光纤式气体拉曼散射测量系统，其特征在于：由激光器系统(Ⅰ)、拉曼光谱成像系统(Ⅱ)、10通道光纤耦合系统(Ⅲ)、测控系统(Ⅳ)、45度激光反射镜(1)、激光聚焦镜(2)、燃烧区(3)和激光收集器(4)组成，激光器系统(Ⅰ)、拉曼光谱成像系统(Ⅱ)、10通道光纤耦合系统(Ⅲ)、测控系统(Ⅳ)、45度激光反射镜(1)、激光聚焦镜(2)和激光收集器(4)置于同一光学平台上，45度激光反射镜(1)的镀膜工作面朝向正右后方，激光器系统(Ⅰ)置于45度激光反射镜(1)的正后方，激光聚焦镜(2)置于45度激光反射镜(1)的正右方、燃烧区(3)的正左方，激光收集器(4)置于燃烧区(3)的正右方，拉曼光谱成像系统(Ⅱ)置于激光器系统(Ⅰ)的正右方，10通道光纤耦合系统(Ⅲ)置于拉曼光谱成像系统(Ⅱ)的正右方、燃烧区(3)的正后方，测控系统(Ⅳ)置于10通道光纤耦合系统(Ⅲ)的后方、拉曼光谱成像系统(Ⅱ)的右方；激光器系统(Ⅰ)的激光器中心线(5)与45度激光反射镜(1)的镀膜工作面的正中心相交；10通道光纤耦合系统(Ⅲ)中的光纤输入端适配器(21)和散射光收集镜(23)具有同一条轴向水平中心线Ⅳ(24)，轴向水平中心线Ⅳ(24)与激光聚焦镜(2)和激光收集器(4)的中心连线垂直相交，光纤输入端适配器(21)和散射光收集镜(23)通过镜架和磁力夹持器固接于燃烧区(3)外部的燃烧系统的金属外壳体上；光纤输出端适配器(26)的轴向水平中心线Ⅴ(25)与散射光反射镜Ⅱ(28)的镀膜工作面的正中心相交，并与其轴向水平中心线Ⅰ(15)成45度角，散射光反射镜Ⅰ(18)的轴向水平中心线Ⅲ(19)与激光滤光片(16)的轴向水平中心线Ⅱ(17)成22.5度角；10通道光纤耦合系统(Ⅲ)中10通道光纤输入端(22)的10通道光纤输出端口的直线排列方向，与激光聚焦镜(2)和激光收集器(4)的中心连线平行，10通道光纤耦合系统(Ⅲ)中10通道光纤输出端(27)的10通道光纤输出端口的直线排列方向与拉曼光谱成像系统(Ⅱ)中的成像光谱仪(14)上狭缝(13)的高度方向平行，狭缝(13)位于10通道光纤耦合系统Ⅲ中激光滤光片(16)的正左方；测控系统(Ⅳ)中数字延迟脉冲发生器(33)的脉冲输出端口Ⅰ(g)经专用电缆与拉曼光谱成像系统(Ⅱ)中拉曼ICCD相机(11)的外触发输入端口(d)连接；测控系统(Ⅳ)中数字延迟脉冲发生器(33)的脉冲输出端口Ⅱ(h)经专用电缆与激光器系统(Ⅰ)中激光控制器(7)的泵浦灯外触发输入端口(a)连接；拉曼光谱成像系统(Ⅱ)中拉曼ICCD相机(11)的外触发输出端口(c)经专用电缆与激光器系统(Ⅰ)中激光控制器(7)的Q开关外触发输入端口(b)连接；拉曼光谱成像系统(Ⅱ)中拉曼ICCD相机(11)的数据输出端口(e)经专用电缆与测控系统(Ⅳ)中数据采集卡(30)的数据输入端口(f)连接。 2.按权利要求1所述的多通道光纤式气体拉曼散射测量系统，其特征在于：所述的激光器系统(Ⅰ)由激光器专用电缆(6)、激光控制器(7)、激光发射器(8)、零级波片(9)和激光脉冲展宽器(10)组成，激光控制器(7)、激光发射器(8)、零级波片(9)和激光脉冲展宽器(10)自后至前依次排列，激光发射器(8)的激光出口中心、零级波片(9)的中心和激光脉冲展宽器(10)的激光出口中心的连线为激光器中心线(5)；激光控制器(7)通过激光器专用电缆(6)与激光发射器(8)连接；激光控制器(7)上设有泵浦灯外触发输入端口(a)和Q开关外触发输入端口(b)。 3.按权利要求1所述的多通道光纤式气体拉曼散射测量系统，其特征在于：所述的拉曼光谱成像系统(Ⅱ)由拉曼ICCD相机(11)、适配器(12)、成像光谱仪(14)组成，拉曼ICCD相机(11)、适配器(12)和成像光谱仪(14)自后至前依次排列，拉曼ICCD相机(11)通过适配器(12)与成像光谱仪(14)固接；成像光谱仪(14)上设有拉曼散射光输入的狭缝(13)，狭缝(13)的高度方向与拉曼ICCD相机(11)中CCD的空间轴方向一致；拉曼ICCD相机(11)上设有外触发输出端口(c)、外触发输入端口(d)和数据输出端口(e)。 4.按权利要求1所述的多通道光纤式气体拉曼散射测量系统，其特征在于：所述的10通道光纤耦合系统(Ⅲ)由激光滤光片(16)、散射光反射镜Ⅰ(18)、光纤光缆(20)、光纤输入端适配器(21)、10通道光纤输入端(22)、散射光收集镜(23)、光纤输出端适配器(26)、10通道光纤输出端(27)和散射光反射镜Ⅱ(28)组成，其中散射光反射镜Ⅱ(28)置于激光滤光片(16)的正前方，且其镀膜工作面朝向正右方；光纤输出端适配器(26)置于散射光反射镜Ⅱ(28)的正右前方，且其上的10通道光纤输出端朝向正左后方；散射光反射镜Ⅰ(18)置于激光滤光片(16)的正右方，散射光反射镜Ⅰ(18)的镀膜工作面朝向左前方，激光滤光片(16)的镀膜工作面朝向正右方；光纤输入端适配器(21)上的10通道光纤输入端(22)朝向正前方；光纤输入端适配器(21)通过光纤光缆(20)连接至光纤输出端适配器(26)；光纤输入端适配器(21)和光纤输出端适配器(26)的端面分别设有10通道光纤输入端(22)和10通道光纤输出端(27)，10通道光纤输入端(22)朝向正前方，10通道光纤输出端(27)朝向正左后方；10通道光纤输入端(22)由光纤通道1输入端口(1b)、光纤通道2输入端口(2b)、光纤通道3输入端口(3b)、光纤通道4输入端口(4b)、光纤通道5输入端口(5b)、光纤通道6输入端口(6b)、光纤通道7输入端口(7b)、光纤通道8输入端口(8b)、光纤通道9输入端口(9b)和光纤通道10输入端口(10b)组成；10通道光纤输出端(27)由光纤通道1输出端口(1a)、光纤通道2输出端口(2a)、光纤通道3输出端口(3a)、光纤通道4输出端口(4a)、光纤通道5输出端口(5a)、光纤通道6输出端口(6a)、光纤通道7输出端口(7a)、光纤通道8输出端口(8a)、光纤通道9输出端口(9a)和光纤通道10输出端口(10a)组成；光纤通道1输入端口(1b)对应光纤通道1输入端口(1b)为一根光纤的两端，以此类推，光纤通道10输入端口(10b)对应光纤通道10输出端口(10a)，为一根光纤的两个端口；光纤通道1输入端口(1b)、光纤通道2输入端口(2b)……和光纤通道10输入端口(10b)的中心连线构成光纤输入端适配器(21)的径向中心线Ⅱ(35)，且平行于激光聚焦镜(2)和激光收集器(4)的中心连线；光纤通道1输出端口(1a)、光纤通道2输出端口(2a)，...和光纤通道10输出端口(10a)的中心线构成光纤输出端适配器(26)的径向中心线Ⅰ(34)，且平行于成像光谱仪(14)中的狭缝(13)的高度方向；光纤输入端适配器(21)和散射光收集镜(23)的中心连线构成轴向水平中心线Ⅳ(24)；散射光反射镜Ⅱ(28)和散射光反射镜Ⅰ(18)的中心连线为中心连线(29)；光纤输出端适配器(26)的轴向水平中心线Ⅴ(25)与散射光反射镜Ⅱ(28)的镀膜工作面的中心相交，散射光反射镜Ⅱ(28)的轴向水平中心线Ⅰ(15)分别与光纤输出端适配器(26)的轴向水平中心线Ⅴ(25)和中心连线(29)成α角，α为45度；激光滤光片(16)和散射光反射镜Ⅰ(18)的中心连线构成轴向水平中心线Ⅱ(17)，轴向水平中心线Ⅱ(17)平行于轴向水平中心线Ⅰ(15)，轴向水平中心线Ⅲ(19)分别与中心连线(29)和轴向水平中心线Ⅱ(17)成β角，β为22.5度；光纤光缆(20)弯曲小于90度的角度。 5.按权利要求1所述的多通道光纤式气体拉曼散射测量系统，其特征在于：所述的测控系统(Ⅳ)由数据采集卡(30)、工控机(31)、显示器(32)和数字延迟脉冲发生器(33)组成，其中数据采集卡(30)上设有数据输入端口(f)，数字延迟脉冲发生器(33)上设有脉冲输出端口Ⅰ(g)和脉冲输出端口Ⅱ(h)，显示器(32)置于工控机(31)上，工控机(31)和数字延迟脉冲发生器(33)按左右顺序排列。
所属类别：	实用新型