基于双光梳光谱的空间分辨质量通量测量
应用物理
2022-12-22 v2
摘要
为大气研究或高超声速发动机的极端条件提供跨越大型开放区域的质量通量的准确、代表性样本，对传统侵入式或点式传感器而言颇具挑战。此处我们证明，利用锁模频率梳的激光吸收光谱可同时测量质量通量的所有分量（速度、温度、压力和组分摩尔分数），且具有低不确定度、对应于激光视线的空间分辨率，且无需补充传感器读数。低不确定度由稳定锁模频率梳的宽光谱带宽、高分辨率以及极已知且受控的频率轴提供。我们在 Wright-Patterson 空军基地的地面测试超声速推进发动机隔离段中利用双频率梳光谱（DCS）展示了这些能力。质量通量测量与设施级发动机供气值的一致度在 3.6% 以内。激光束在隔离段中的竖直扫描测量了空间分辨的质量通量，并与计算流体力学模拟作了比较。严格的不确定度分析表明，质量通量测量的仪器不确定度约 0.4%，总不确定度（含非仪器来源）约 7%。这些测量证明了锁模频率梳 DCS 可作为多种应用中的低不确定度质量通量传感器。
引用
@article{arxiv.2204.01883,
title = {Spatially resolved mass flux measurements with dual comb spectroscopy},
author = {David Yun and Ryan K. Cole and Nathan A. Malarich and Sean C. Coburn and Nazanin Hoghooghi and Jiwen Liu and Jacob J. France and Mark A. Hagenmaier and Kristin M. Rice and Jeffrey M. Donbar and Gregory B. Rieker},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.01883},
year = {2022}
}