فريق جزيرة العلوم يحقق تقدمًا جديدًا في قياس ضغط الاحتراق عالي الضغط باستخدام تقنية TDLAS

في الآونة الأخيرة، حقق فريق الباحثين جاو شياو مينغ وليو كون من معهد أنكوانغ التابع لمعهد خفي لعلوم المواد، بالأكاديمية الصينية للعلوم، تقدمًا جديدًا في قياس ضغط البيئة المرتفع باستخدام تقنية التحليل الطيفي لامتصاص الليزر القابل للضبط (TDLAS)، والأبحاث ذات الصلة. تم نشره في مجلة Optics Letters المشهورة عالميًا تحت عنوان التحليل الطيفي لامتصاص الليزر ثنائي اللون لتشخيص الاحتراق، وكان المؤلف المقابل هو الباحث المشارك وانغ جيشي.
يعد الاحتراق عالي الضغط معلمة مهمة لتعزيز كفاءة الاحتراق وطاقته، بالنسبة لأجهزة استشعار ضغط التلامس الحالية باعتبارها الوسيلة الرئيسية لقياس الضغط، والتي تواجه مقاومة درجات الحرارة المنخفضة، وانجراف حساسية درجات الحرارة العالية، والتداخل مع مجال تدفق الاحتراق وغيرها من المشكلات، من أجل تنفيذ بيئة احتراق ذات درجة حرارة عالية لتقنية قياس الضغط في أبحاث وتطوير محركات الطائرات والجوانب الأخرى للتطبيق المهم لقيمة TDLAS بسبب المعلمات المتعددة (درجة الحرارة والضغط والتركيز وما إلى ذلك) في وقت واحد القياس، لقد اجتذب TDLAS الكثير من الاهتمام بسبب سرعته العالية وحساسيته العالية وقدرته القوية على مقاومة التداخل، ويظهر آفاق تطور كبيرة في تشخيص الاحتراق. ومع ذلك، فإن قياس ضغط TDLAS التقليدي يتأثر بتغير التركيز الجزيئي، مما يحد من دقة القياس وتطبيقه.
ولمعالجة مشكلة تأثير التداخل للتركيز الجزيئي على قياس الضغط، اقترح الفريق، الذي يضم الباحث كون ليو، والباحث المساعد غيشي وانغ، وزميل ما بعد الدكتوراه رويفنغ وانغ، طريقة جديدة لاستشعار الضغط عن طريق التحليل الطيفي لامتصاص الليزر ثنائي اللون لحل المشكلة. مشكلة تأثير التركيز الجزيئي. تستخدم الطريقة خطي امتصاص بالقرب من نطاقي 1343 نانومتر و1392 نانومتر لجزيئات H2O، وتعكس الضغط باستخدام مزيج خطي من عرض خط لورنتز لخطي الامتصاص لتحقيق قياسات الضغط المحصنة بالتركيز الجزيئي. تتم معايرة معاملات التجميع بدقة في نطاق درجة الحرارة 473-1273 K (Kelvin, 0K=-273.15 درجة ) من خلال التجارب، مما يحقق عدم الاتصال، ودقة عالية، وسرعة عالية قياس الضغط في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة، بدقة قياس 3% وسرعة قياس 20 كيلو هرتز (كيلوهيرتز). ومن المتوقع أن يؤدي هذا التقدم التكنولوجي إلى توسيع تشخيصات احتراق TDLAS من قياسات درجة الحرارة والتركيز الحالية إلى القياسات متعددة المعلمات "درجة الحرارة والتركيز والضغط" في ثلاثة أبعاد.
يتم دعم هذا العمل البحثي من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (NSFC) وبرامج أخرى.

طريقة جديدة لاستشعار الضغط بواسطة التحليل الطيفي لامتصاص الليزر ثنائي اللون.
(أ) الإعداد التجريبي؛ (ب) الإشارة الطيفية؛ (ج) نتائج قياس الضغط المستمر عالي السرعة عند 1300 كلفن، 5.04 بار عند 20 كيلو هرتز.