基于光學分光系統的tdlas氣體測溫檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發明屬于光學檢測【技術領域】，具體涉及一種基于光學分光系統的TDLAS氣體測溫檢測裝置。該方案采用高能半導體可協調激光器作為工作光源，激光器在特定波動可變頻探測，探測范圍精確較寬，經光纖準直器射出平行光光后，穿過燃燒場光束經透鏡聚集，利用光學光柵分光系統進行精確的分光，該方案將分出的激光束經透鏡折射聚焦，更能提高光信號的聚焦能量，然后檢測待測燃燒火焰場氣體的溫度。其中，光柵分光后波長單一性較好，像斑焦點能量較強，經分光后二次聚焦后光信號能量無損失，對測量結果精確度高，散失能量較小，系統搭建簡易，操作簡便。適用于工業生產檢測。
【專利說明】基于光學分光系統的TDLAS氣體測溫檢測裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于光學檢測【技術領域】，具體涉及一種基于光學分光系統的TDLAS氣體測溫檢測裝置。
【背景技術】
[0002]隨著科學的發展，科技水平的進步，社會生產過程中對產品檢測技術不斷提高，由原來的機械性質的檢測手段逐步推進到光電技術的檢測手段，其中氣體檢測為當下最為前瞻性、具有市場價值的檢測手段，對氣體燃燒中的溫度及含量進行實時監控測量，主要應用于工業小型化生產、工程化設備的溫度檢測，如鋼鐵廠、焚燒廠、鍋爐廠等。原有的機械測量溫度設備指標較低，精確度低，測量范圍小，已不能滿足工業化的高溫作業要求。而對于光電檢測技術，其激光檢測精度高，誤差小，系統搭建簡易，操作簡便，基本能夠滿足工業生產檢測需求，而針對TDLAS氣體測溫檢測的方案，目前仍未出現比較成熟的技術方案。
【發明內容】
[0003](一 )要解決的技術問題
[0004]本發明要解決的技術問題是:如何提供一種基于光學分光系統的TDLAS氣體測溫檢測技術方案。
[0005]( 二 )技術方案
[0006]為解決上述技術問題，本發明提供一種基于光學分光系統的TDLAS氣體測溫檢測裝置，所述裝置以燃燒氣體場為中心劃分為兩部分；位于燃燒氣體場一側的為光源發射端，位于燃燒氣體場另一側的為光源接收端；
[0007]所述光源發射端包括:電源、第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號發生器3、激光信號調試器4、單模光纖13、光纖合束器5、光纖準直器6 ;其中,所述第一激光器2a自帶有第一激光驅動器，所述第二激光器2b自帶有第二激光驅動器；
[0008]所述光源接收端包括:第一平凸透鏡8、光纖光柵9、第二平凹透鏡10a、第三平凹透鏡10b、第一光電探測器、第二光電探測器、第一光電轉換器I la、第二光電轉換器Ilb ；
[0009]所述第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號發生器3、激光信號調試器4的電源線接口相互連接并統一連接至電源的供電接口電源線2 ;所述電源用于為所述第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號發生器3、激光信號調試器4提供工作電源電壓；
[0010]所述激光信號發生器3分別連接第一激光驅動器、第二激光驅動器以及激光信號調試器4 ；
[0011]所述激光信號發生器3用于根據激光器固有的波長、頻率屬性參數，匹配設定相對檢測氣體的激光頻率基準值，生成初始激光信號發生指令，至第一激光驅動器及第二激光驅動器來驅動第一激光器2a及第二激光器2b生成初始激光束；
[0012]所述激光信號調試器4用于對基準值附近的激光頻率及待測氣體需重點采集的激光波長范圍進行加載鋸齒波信號的調試，使得調試后的激光束發出的光信號與調試時一致；然后生成修正信號至激光信號發生器3 ;所述激光信號發生器3根據修正信號生成修正后激光信號發生指令，至第一激光驅動器及第二激光驅動器來驅動第一激光器2a及第二激光器2b生成頻率、波長修正后的激光束；
[0013]所述單模光纖13分別連接第一激光器2a輸出端口、第二激光器2b輸出端口以及光纖合束器5輸入端口 ；所述單模光纖13用于將所述第一激光器2a及第二激光器2b輸出的激光傳輸至光纖合束器5 ；
[0014]所述光纖合束器5輸入端口分別連接第一激光器2a及第二激光器2b各自傳輸的單模光纖13 ;所述光纖合束器5用于將兩路單模光纖13傳輸來的激光經前端合束并在后端結合成一束兩種波長模式的激光束；
[0015]所述光纖準直器6連接在光纖合束器5后端，經光纖合束器5合束后的兩束光纖合成一束激光后，連接進入光纖準直器6前端，發出微小形變的激光束在光纖準直器6中經準直透鏡的折射校正，在光纖準直器6后端發出平行激光束；
[0016]所述第一平凸透鏡8位于燃燒氣體場中相對于光源發射端的另一側，位于光源接收端的前端，且處于所述光纖準直器6的出射路徑上，第一平凸透鏡8中心位置與光纖準直器6中心位置共軸；經光纖準直器6發出的激光束在經過燃燒氣體場后進入第一平凸透鏡8中，激光束與第一平凸透鏡8共軸且軸對稱；準直平行后的激光束在通過燃燒氣體場后光束會微小偏折，經第一平凸透鏡8折射聚光后使激光束重新匯聚，以保證光束以高能量的光信息進入光纖光柵9表面；
[0017]所述光纖光柵9位于第一平凸透鏡8后端，且光纖光柵9表面處于第一平凸透鏡8的焦距位置處，與光軸成一定轉向角度，所述光纖光柵9用于分開合束后的兩束各自波長的激光束，其偏轉角度與光束分開的角度值相匹配；經過第一平凸透鏡8的合束激光在第一平凸透鏡8光軸焦點聚焦，并透射至光纖光柵9表面，經過光纖光柵9表面刻劃線的衍射將合束后的激光束按照各自不同波長頻率分開，分開的兩路激光光束用于再各自獨立進行檢測；
[0018]所述第二平凹透鏡10a、第三平凹透鏡1b位于光纖光柵9分光一側，所述第二平凹透鏡10a、第三平凹透鏡1b各自設置于分開激光光束的光軸處，其位置與各自光軸中心對稱；所述第二平凹透鏡10a、第三平凹透鏡1b分別放置在光纖光柵9分出的各束不同波長的激光束光軸中心上，與各自對應波長的激光束的光軸空間對準連接，且各自中心對稱；經光纖光柵9分開的不同波長的激光束在經過各自的第二平凹透鏡1a或第三平凹透鏡1b進行二次聚焦，使得分開的光束各自聚焦，該過程中光信息能量保持小衰減，以使得后端的光電探測器接收盡可能大的光信號；
[0019]所述第一光電探測器連接第二平凹透鏡1a并處于其焦距處，同時第一光電探測器還連接第一光電轉換器Ila ;第二光電探測器連接第三平凹透鏡1b并處于其焦距處，同時第二光電探測器還連接第二光電轉換器Ilb ;所述第一光電探測器及第二光電探測器像敏元處于各自不同波長頻率的激光束的各自聚焦的光軸上；各自不同波長頻率的兩路激光束聚焦到的光點進入到第一光電探測器及第二光電探測器的入光敏元孔中，經過第一光電探測器、第二光電探測器及其后端的第一光電轉換器I la、第二光電轉換器Ilb各自進行光電變換，把光信號轉變為電信號輸出，在后端計算機中進行數據采集處理計算出氣體實時溫度數據。
[0020](三)有益效果
[0021]本發明技術方案提供一種基于光學分光系統的TDLAS氣體測溫檢測技術方案,其采用高能半導體可協調激光器作為工作光源，激光器在特定波動可變頻探測，探測范圍精確較寬，經光纖準直器射出平行光光后，穿過燃燒場光束經透鏡聚集，利用光學光柵分光系統進行精確的分光，該方案將分出的激光束經透鏡折射聚焦，更能提高光信號的聚焦能量，然后檢測待測燃燒火焰場氣體的溫度。其中，光柵分光后波長單一性較好，像斑焦點能量較強，經分光后二次聚焦后光信號能量無損失，對測量結果精確度高，散失能量較小，系統搭建簡易，操作簡便。適用于工業生產檢測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明技術方案的結構示意圖。圖中，
[0023]I:電源線；2a:第一激光器(帶激光驅動器);
[0024]2b:第二激光器(帶激光驅動器)；3:激光信號發生器；
[0025]4:激光信號調試器；5:激光合束器；6:光纖準直器；
[0026]7:燃燒場氣體；8:第一平凸透鏡；9:光纖光柵；
[0027]1a:第一平凸透鏡；10b:第二平凸透鏡；
[0028]Ila:第一光電轉換器；llb:第二光電轉換器；
[0029]12:光電變換器信號轉換線；13:單模光纖。
【具體實施方式】
[0030]為使本發明的目的、內容、和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0031]為解決現有技術的問題，本發明提供一種基于光學分光系統的TDLAS氣體測溫檢測裝置，如圖1所示，所述裝置以燃燒氣體場為中心劃分為兩部分；位于燃燒氣體場一側的為光源發射端，位于燃燒氣體場另一側的為光源接收端；
[0032]所述光源發射端包括:電源、第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號發生器3、激光信號調試器4、單模光纖13、光纖合束器5、光纖準直器6 ;其中,所述第一激光器2a自帶有第一激光驅動器，所述第二激光器2b自帶有第二激光驅動器；
[0033]所述光源接收端包括:第一平凸透鏡8、光纖光柵9、第二平凹透鏡10a、第三平凹透鏡10b、第一光電探測器、第二光電探測器、第一光電轉換器I la、第二光電轉換器Ilb ；
[0034]所述第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號發生器3、激光信號調試器4的電源線接口相互連接并統一連接至電源的供電接口電源線2 ;所述電源用于為所述第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號發生器3、激光信號調試器4提供工作電源電壓；供電后，所述第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號發生器3、激光信號調試器4開啟；
[0035]所述激光信號發生器3分別連接第一激光驅動器、第二激光驅動器以及激光信號調試器4 ；
[0036]所述激光信號發生器3用于根據激光器固有的波長、頻率屬性參數，匹配設定相對檢測氣體的激光頻率基準值，生成初始激光信號發生指令，至第一激光驅動器及第二激光驅動器來驅動第一激光器2a及第二激光器2b生成初始激光束；
[0037]所述激光信號調試器4用于對基準值附近的激光頻率及待測氣體需重點采集的激光波長范圍進行加載鋸齒波信號的調試，使得調試后的激光束發出的光信號與調試時一致；然后生成修正信號至激光信號發生器3 ;所述激光信號發生器3根據修正信號生成修正后激光信號發生指令，至第一激光驅動器及第二激光驅動器來驅動第一激光器2a及第二激光器2b生成頻率、波長修正后的激光束；此時第一激光器2a及第二激光器2b開始發出所需要波長的激光；其中，在激光器的選取中，根據所待檢測燃燒場氣體的波長譜線范圍來確定激光器的工作主要工作波段，其中選取的激光器在主要工作波段要與檢測氣體波段一致，波長浮動范圍略高于涵蓋待測波段，這樣在信號調諧波長中更能擴大找到待測波長浮動的確定范圍值。激光器選取為兩種待測氣體吸收波長的激光器，目的對兩路激光信號進行比對計算確定溫度；
[0038]所述單模光纖13分別連接第一激光器2a輸出端口、第二激光器2b輸出端口以及光纖合束器5輸入端口 ；所述單模光纖13用于將所述第一激光器2a及第二激光器2b輸出的激光傳輸至光纖合束器5;其中，在激光的傳輸過程中，應用單模光纖，且光纖傳輸類型與激光器光傳輸匹配，單模光纖傳輸距離遠，信號傳輸穩定，衰減略低，符合工程化所需；
[0039]所述光纖合束器5輸入端口分別連接第一激光器2a及第二激光器2b各自傳輸的單模光纖13 ;所述光纖合束器5用于將兩路單模光纖13傳輸來的激光經前端合束并在后端結合成一束兩種波長模式的激光束；所述光纖合束器的選取要求能與相應的光纖類型相匹配并能合束工作；
[0040]所述光纖準直器6連接在光纖合束器5后端，經光纖合束器5合束后的兩束光纖合成一束激光后，連接進入光纖準直器6前端，發出微小形變的激光束在光纖準直器6中經準直透鏡的折射校正，在光纖準直器6后端發出平行激光束；所述光纖準直器的選取與相應的合數后的光纖類型相匹配；
[0041]所述第一平凸透鏡8位于燃燒氣體場中相對于光源發射端的另一側，位于光源接收端的前端，且處于所述光纖準直器6的出射路徑上，第一平凸透鏡8中心位置與光纖準直器6中心位置共軸；經光纖準直器6發出的激光束在經過燃燒氣體場后進入第一平凸透鏡8中，激光束與第一平凸透鏡8共軸且軸對稱；準直平行后的激光束在通過燃燒氣體場后光束會微小偏折，經第一平凸透鏡8折射聚光后使激光束重新匯聚，以保證光束以高能量的光信息進入光纖光柵9表面；所述第一平凸透鏡應選取低能損耗，透過率較高，大小與檢測裝置整體效果匹配；
[0042]所述光纖光柵9位于第一平凸透鏡8后端，且光纖光柵9表面處于第一平凸透鏡8的焦距位置處，與光軸成一定轉向角度，所述光纖光柵9用于分開合束后的兩束各自波長的激光束，其偏轉角度與光束分開的角度值相匹配；經過第一平凸透鏡8的合束激光在第一平凸透鏡8光軸焦點聚焦，并透射至光纖光柵9表面，經過光纖光柵9表面刻劃線的衍射將合束后的激光束按照各自不同波長頻率分開，分開的兩路激光光束用于再各自獨立進行檢測；所述光纖光柵9的工作區間分光的選取要符合光纖及光波長的相關要求，光纖光柵面擺放在第一平凸透鏡8后的焦距位置，偏轉角度符合光束分開的角度值。
[0043]所述第二平凹透鏡10a、第三平凹透鏡1b位于光纖光柵9分光一側，所述第二平凹透鏡10a、第三平凹透鏡1b各自設置于分開激光光束的光軸處，其位置與各自光軸中心對稱；所述第二平凹透鏡10a、第三平凹透鏡1b分別放置在光纖光柵9分出的各束不同波長的激光束光軸中心上，與各自對應波長的激光束的光軸空間對準連接，且各自中心對稱；經光纖光柵9分開的不同波長的激光束在經過各自的第二平凹透鏡1a或第三平凹透鏡1b進行二次聚焦，使得分開的光束各自聚焦，該過程中光信息能量保持小衰減，以使得后端的光電探測器接收盡可能大的光信號；所述第二平凹透鏡10a、第三平凹透鏡1b應選取低能損耗，透過率較高的透鏡，外形大小與檢測裝置整體效果匹配；
[0044]所述第一光電探測器連接第二平凹透鏡1a并處于其焦距處，同時第一光電探測器還連接第一光電轉換器Ila ;第二光電探測器連接第三平凹透鏡1b并處于其焦距處，同時第二光電探測器還連接第二光電轉換器Ilb ;所述第一光電探測器及第二光電探測器像敏元處于各自不同波長頻率的激光束的各自聚焦的光軸上；各自不同波長頻率的兩路激光束聚焦到的光點進入到第一光電探測器及第二光電探測器的入光敏元孔中，經過第一光電探測器、第二光電探測器及其后端的第一光電轉換器I la、第二光電轉換器I Ib各自進行光電變換，把光信號轉變為電信號輸出，在后端計算機中進行數據采集處理計算出氣體實時溫度數據；所述光電探測器工作波段響應的選取應與選取的兩束激光器各自輸出激光的波長相匹配。
[0045]以上整體的檢測裝置按照各器件相關要求及器件空間位置調節完成后固定鎖定，發出的激光束、三個平凸透鏡、光纖光柵光及光電探測器光敏口都在同一光軸面上中心對稱，其目的在于保障光路檢測時光學系統穩定光電信號不失真。
[0046]所述電源，激光器、激光驅動器、激光信號發生器、激光信號調試器、單模光纖、光線合束器、光纖準直器、平凸透鏡、光纖光柵及光電探測器均為市售的元件。
[0047]此外，本發明還提供一種基于光學分光系統的TDLAS氣體測溫檢測方法，其基于上述測溫檢測裝置來實施，該方法包括如下步驟:
[0048]步驟S1:電源供電后，所述第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號發生器3、激光信號調試器4開啟；
[0049]步驟S2:激光信號發生器3根據激光器固有的波長、頻率屬性參數，匹配設定相對檢測氣體的激光頻率基準值，生成初始激光信號發生指令，至第一激光驅動器及第二激光驅動器來驅動第一激光器2a及第二激光器2b生成初始激光束；
[0050]步驟S3:激光信號調試器4對基準值附近的激光頻率及待測氣體需重點采集的激光波長范圍進行加載鋸齒波信號的調試，使得調試后的激光束發出的光信號與調試時一致；然后生成修正信號至激光信號發生器3 ;所述激光信號發生器3根據修正信號生成修正后激光信號發生指令，至第一激光驅動器及第二激光驅動器來驅動第一激光器2a及第二激光器2b生成頻率、波長修正后的激光束；此時第一激光器2a及第二激光器2b開始發出所需要波長的激光；
[0051]步驟S4:單模光纖13將所述第一激光器2a及第二激光器2b輸出的激光傳輸至光纖合束器5 ；
[0052]步驟S5:光纖合束器5將兩路單模光纖13傳輸來的激光經前端合束并在后端結合成一束兩種波長模式的激光束；
[0053]步驟S6:光纖準直器6通過準直透鏡將發出微小形變的激光束進行折射校正，在光纖準直器6后端發出平行激光束；
[0054]步驟S7:經光纖準直器6發出的激光束在經過燃燒氣體場后進入第一平凸透鏡8中，準直平行后的激光束在通過燃燒氣體場后光束出現微小偏折，經第一平凸透鏡8折射聚光后使激光束重新匯聚；
[0055]步驟S8:光纖光柵9分開合束后的兩束各自波長的激光束；
[0056]步驟S9:經光纖光柵9分開的不同波長的激光束在經過各自的第二平凹透鏡1a或第三平凹透鏡1b進行二次聚焦，使得分開的光束各自聚焦；
[0057]步驟SlO:各自不同波長頻率的兩路激光束聚焦到的光點進入到第一光電探測器及第二光電探測器的入光敏元孔中，經過第一光電探測器、第二光電探測器及其后端的第一光電轉換器11a、第二光電轉換器Ilb各自進行光電變換,把光信號轉變為電信號輸出，在后端計算機中進行數據采集處理計算出氣體實時溫度數據。
[0058]下面結合具體實施例來詳細描述。
[0059]實施例
[0060]本實施例中，如圖1所示，將激光器、激光驅動器、激光信號發生器、激光信號調制器相互正確連接且并與電源線連接，單模光纖與兩激光器各自連接，光纖合束器連接到兩單模光纖中使兩路激光合成一路激光束。合成的一路光纖激光束與光纖準直器連接發射光束，在待測氣體火焰燃燒后放置平凸透鏡1，透鏡中心位置與光纖準直器中心位置一致(共軸)并固定，光纖光柵面放置在平凸透鏡I后端焦距位置處，兩個平凸透鏡2分別放置在光柵分出各束不同波長的激光束光軸中心上，光電探測器放置在各個不同波長激光束在次聚焦的平凸透鏡2后，并放置在平凸透鏡2焦距處。光纖準直器發出的激光束、平凸透鏡1、2，光纖光柵光三者在同一光軸面上且在透鏡處中心對稱。整套檢測裝置各器件空間位置調節完成后固定鎖定。同時固定后將光電變換器中的兩組數據信號轉換線與計算機設備連接，整套檢測裝置安裝完成。
[0061]本實施例中，優先采取的激光器為半導體可協調激光器，能量較高，經準直器調整后發出的平行激光束經過待測氣體火焰燃燒場穿出后，經透鏡的聚焦把散射的激光能量匯聚，利用光柵的精準度進行光束的分離提取，提取單一純正的不同波長激光束，分光后在根據各自激光束走向再次經透鏡匯聚光束，保證光柵分光后光束無能量損失，匯聚后進入光電探測器中，保證整體設備后端部分光信號基本無損耗接收至光電變換器中，且整體設備器件工作范圍相匹配，有利于計算機信號處理。
[0062]該基于光學分光系統的TDLAS氣體測溫檢測裝置可以按照以下步驟進行操作:
[0063]第一步:完成各個器件的組裝和固定；
[0064]第二步:開啟電源，并調節激光信號發生器和激光信號調試器的工作波長后激光器在激光驅動器的作用下發出特定波長激光。
[0065]第三步:激光穿過燃燒區域后調節平凸透鏡I位置將光束穿過其中心位置。
[0066]第四步:調節光纖光柵空間位置使得光柵板分開不同波長的激光束。
[0067]第五步:根據分開的激光束的光軸放置平凸透鏡2且在光軸中心處。
[0068]第六步:在平凸透鏡2焦距處放置各自激光束的光電變換器，且聚焦光進入探測器中。
[0069]第七步:光電變換器數據線連接計算機并實時觀測處理電信號。
[0070]第八步:根據計算機測溫處理模塊，提取兩路電信號鋸齒波形吸收峰區域面積，進行比對，經計算機處理運算，得到燃燒場待測溫度值。
[0071]第九步:多次測量取待測氣體燃燒的平均值，減少誤差，提高精度。
[0072]本實施例采用半導體可協調激光器用作檢測光源，光束聚集，散失能量小，更好的采集燃燒場中的光信號，光電變換器響應度靈敏符合氣體波段工作需要。整體氣體測溫系統搭建簡易，精準度較高，器件維護周期長，便于工程現場測試檢測。
[0073]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種基于光學分光系統的TDLAS氣體測溫檢測裝置，其特征在于，所述裝置以燃燒氣體場為中心劃分為兩部分；位于燃燒氣體場一側的為光源發射端，位于燃燒氣體場另一側的為光源接收端； 所述光源發射端包括:電源、第一激光器(2a)、第二激光器(2b)、激光信號發生器(3)、激光信號調試器(4)、單模光纖(13)、光纖合束器(5)、光纖準直器(6);其中,所述第一激光器(2a)自帶有第一激光驅動器，所述第二激光器(2b)自帶有第二激光驅動器； 所述光源接收端包括:第一平凸透鏡(8)、光纖光柵(9)、第二平凹透鏡(10a)、第三平凹透鏡(1b)、第一光電探測器、第二光電探測器、第一光電轉換器(Ila)、第二光電轉換器(Ilb)； 所述第一激光器(2a)、第二激光器(2b)、激光信號發生器(3)、激光信號調試器(4)的電源線接口相互連接并統一連接至電源的供電接口電源線(2);所述電源用于為所述第一激光器(2a)、第二激光器(2b)、激光信號發生器(3)、激光信號調試器(4)提供工作電源電壓； 所述激光信號發生器(3)分別連接第一激光驅動器、第二激光驅動器以及激光信號調試器⑷； 所述激光信號發生器(3)用于根據激光器固有的波長、頻率屬性參數，匹配設定相對檢測氣體的激光頻率基準值，生成初始激光信號發生指令，至第一激光驅動器及第二激光驅動器來驅動第一激光器(2a)及第二激光器(2b)生成初始激光束； 所述激光信號調試器(4)用于對基準值附近的激光頻率及待測氣體需重點采集的激光波長范圍進行加載鋸齒波信號的調試，使得調試后的激光束發出的光信號與調試時一致；然后生成修正信號至激光信號發生器(3);所述激光信號發生器(3)根據修正信號生成修正后激光信號發生指令，至第一激光驅動器及第二激光驅動器來驅動第一激光器(2a)及第二激光器(2b)生成頻率、波長修正后的激光束； 所述單模光纖(13)分別連接第一激光器(2a)輸出端口、第二激光器(2b)輸出端口以及光纖合束器(5)輸入端口 ；所述單模光纖(13)用于將所述第一激光器(2a)及第二激光器(2b)輸出的激光傳輸至光纖合束器(5)； 所述光纖合束器(5)輸入端口分別連接第一激光器(2a)及第二激光器(2b)各自傳輸的單模光纖(13);所述光纖合束器(5)用于將兩路單模光纖(13)傳輸來的激光經前端合束并在后端結合成一束兩種波長1吳式的激光束； 所述光纖準直器(6)連接在光纖合束器(5)后端，經光纖合束器(5)合束后的兩束光纖合成一束激光后，連接進入光纖準直器(6)前端，發出微小形變的激光束在光纖準直器(6)中經準直透鏡的折射校正，在光纖準直器(6)后端發出平行激光束； 所述第一平凸透鏡(8)位于燃燒氣體場中相對于光源發射端的另一側，位于光源接收端的前端，且處于所述光纖準直器(6)的出射路徑上，第一平凸透鏡(8)中心位置與光纖準直器￠)中心位置共軸；經光纖準直器(6)發出的激光束在經過燃燒氣體場后進入第一平凸透鏡(8)中，激光束與第一平凸透鏡(8)共軸且軸對稱；準直平行后的激光束在通過燃燒氣體場后光束會微小偏折，經第一平凸透鏡(8)折射聚光后使激光束重新匯聚，以保證光束以高能量的光信息進入光纖光柵(9)表面； 所述光纖光柵(9)位于第一平凸透鏡(8)后端，且光纖光柵(9)表面處于第一平凸透鏡(8)的焦距位置處，與光軸成一定轉向角度，所述光纖光柵(9)用于分開合束后的兩束各自波長的激光束，其偏轉角度與光束分開的角度值相匹配；經過第一平凸透鏡(8)的合束激光在第一平凸透鏡(8)光軸焦點聚焦，并透射至光纖光柵(9)表面，經過光纖光柵(9)表面刻劃線的衍射將合束后的激光束按照各自不同波長頻率分開，分開的兩路激光光束用于再各自獨立進行檢測； 所述第二平凹透鏡(10a)、第三平凹透鏡(1b)位于光纖光柵(9)分光一側，所述第二平凹透鏡(10a)、第三平凹透鏡(1b)各自設置于分開激光光束的光軸處，其位置與各自光軸中心對稱；所述第二平凹透鏡(10a)、第三平凹透鏡(1b)分別放置在光纖光柵(9)分出的各束不同波長的激光束光軸中心上，與各自對應波長的激光束的光軸空間對準連接，且各自中心對稱；經光纖光柵(9)分開的不同波長的激光束在經過各自的第二平凹透鏡(1a)或第三平凹透鏡(1b)進行二次聚焦，使得分開的光束各自聚焦，該過程中光信息能量保持小衰減，以使得后端的光電探測器接收盡可能大的光信號； 所述第一光電探測器連接第二平凹透鏡(1a)并處于其焦距處，同時第一光電探測器還連接第一光電轉換器(Ila);第二光電探測器連接第三平凹透鏡(1b)并處于其焦距處，同時第二光電探測器還連接第二光電轉換器(Ilb);所述第一光電探測器及第二光電探測器像敏元處于各自不同波長頻率的激光束的各自聚焦的光軸上；各自不同波長頻率的兩路激光束聚焦到的光點進入到第一光電探測器及第二光電探測器的入光敏元孔中，經過第一光電探測器、第二光電探測器及其后端的第一光電轉換器(Ila)、第二光電轉換器(Ilb)各自進行光電變換，把光信號轉變為電信號輸出，在后端計算機中進行數據采集處理計算出氣體實時溫度數據。
【文檔編號】G01K11/32GK104330190SQ201410572256
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月23日 優先權日:2014年10月23日
【發明者】李鑫, 周濤, 賈曉東 申請人:中國航天科工集團第三研究院第八三五八研究所