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基于紫外激光瑞利散射大气密度测量的研究

作　者: 缪岳洋
导　师: 姚建铨
学　校: 天津大学
专　业: 光电子技术
关键词: 流场检测大气密度瑞利散射紫外激光
分类号: P401
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

流场密度是流场各参数中最为重要的参数之一,它对航天航空、军事气象保障、燃烧、大气物理等领域的研究都有重要的意义。由于传统的流场检测方法空间分辨率较低,对复杂三维密度场的测量能力有限,因此不能很好的展现流场密度场的分布情况。随着激光技术、光学等技术的蓬勃发展,产生了新一代的流场检测技术--激光分子流场检测技术。本文通过使用激光分子流场检测技术中的瑞利散射方法,实现了对气体密度的测量。论文的主要工作分为以下三个部分:第一部分主要分析和比较了各种激光流场检测技术的原理、优缺点及适用的场合。得到了对于高速流场密度的检测,使用266nm紫外激光瑞利散射方法能够获得良好的结果。第二部分首先对瑞利散射法用于测量流场密度的原理进行了介绍;其次给出了测量系统的结构图,讨论了系统时间、空间分辨率,紫外激光器及同步、接收系统的解决方案;最后详细分析了系统参数及结构对于测量结果的影响,为进一步的实验提供了理论依据。第三部分对利用紫外激光瑞利散射进行流场密度测量的实验进行了研究。首先介绍了瑞利散射实验的原理;其次介绍了266nm紫外激光器实验,利用氙灯泵浦Nd:YAG激光器,产生1064nm脉冲激光,经过KTP晶体和BBO晶体的倍频,实现了6.1mJ的266nm紫外激光输出,脉冲宽度小于5ns,峰值功率大于1.2MW。最后介绍了瑞利散射法测量气室氮气密度的实验,通过实验得到了散射光强随气体压强的变化关系,利用适当的标定方法,就可以得到气体的密度值。

基于紫外激光瑞利散射大气密度测量的研究

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