CN106908399A - 一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片 - Google Patents

一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片 Download PDF

Info

Publication number
CN106908399A
CN106908399A CN201710071309.3A CN201710071309A CN106908399A CN 106908399 A CN106908399 A CN 106908399A CN 201710071309 A CN201710071309 A CN 201710071309A CN 106908399 A CN106908399 A CN 106908399A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical measurement
main body
compression sheet
measurement compression
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710071309.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106908399B (zh
Inventor
林鑫
杨国铭
陈连忠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Academy of Aerospace Aerodynamics CAAA
Original Assignee
China Academy of Aerospace Aerodynamics CAAA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Academy of Aerospace Aerodynamics CAAA filed Critical China Academy of Aerospace Aerodynamics CAAA
Priority to CN201710071309.3A priority Critical patent/CN106908399B/zh
Publication of CN106908399A publication Critical patent/CN106908399A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106908399B publication Critical patent/CN106908399B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/255—Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N2021/0106—General arrangement of respective parts
    • G01N2021/0112—Apparatus in one mechanical, optical or electronic block
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/02—Mechanical
    • G01N2201/022—Casings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，涉及多光路光学测量领域；包括圆盘状光学测量压缩片主体和激光准直机构；沿光学测量压缩片主体的径向分别设置有进水口和出水口；沿光学测量压缩片主体的径向分别设置两个气管道；沿光学测量压缩片主体的周向均匀设置6个光学测量通道；光学测量压缩片主体沿轴线的周向均匀设置有多个定位安装孔；光学测量压缩片主体通过定位安装孔与外部叠片式电弧加热器连接；激光准直机构的一端伸入光学测量通道；激光准直机构的另一端与外部光学元件连接；解决了壁面高热载荷冷却以及多光路光学测量通道与冷却水道相互干扰的问题，满足叠片式电弧加热器激光吸收光谱诊断的多光路建设需求。

Description

一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片
技术领域
本发明涉及一种多光路光学测量领域，特别是一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片。
背景技术
叠片式电弧加热器，又叫压缩弧式电弧加热器，具有高焓、运行稳定等优点，是研究高超声速、长航时飞行器气动热问题的主要试验设备。由于地面试验的局限性，例如加热器功率、喷管尺寸所限，无法做到全尺寸、全轨道模拟等，电弧加热器提供的模拟环境与飞行器真实飞行环境存在着一定的差异，然而目前对于如何评价这种差异性方法的匮乏，导致了目前飞行器防热设计仍存在着较大的余量，而过于保守的飞行器热防护系统不仅无谓增加了飞行器的载重负荷和挤占了宝贵的空间，也大大提高了飞行器飞行试验的成本。随着航天事业的发展，使得人们愈发重视“天、地差异性”带来的影响，而解决这一问题的核心在于获得准确的电弧加热器流场参数，例如气流温度、组分密度等。
由于叠片式电弧加热器内高温气体温度高达5000K～9000K，在如此的高温环境下，等离子体平-转-振激发和气流组分的离解复合，传统接触式的测量手段难以实现对叠片电弧加热器高温流场的准确定量测量，已经不能满足目前的试验需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，解决了壁面高热载荷冷却以及多光路光学测量通道与冷却水道相互干扰的问题，满足叠片式电弧加热器激光吸收光谱诊断的多光路建设需求。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，包括圆盘状光学测量压缩片主体和激光准直机构；沿光学测量压缩片主体的径向分别设置有进水口和出水口；沿光学测量压缩片主体的径向分别设置两个气管道，且两个气管道的连线经过光学测量压缩片主体的轴心；沿光学测量压缩片主体的周向均匀设置6个光学测量通道；光学测量压缩片主体沿轴线的周向均匀设置有n个定位安装孔，n为不小于6的正整数；光学测量压缩片主体通过定位安装孔与外部叠片式电弧加热器连接；激光准直机构的一端伸入光学测量通道；激光准直机构的另一端通过外部O型密封圈和外部石英玻璃实现与外部光学元件连接。
在上述的一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，所述的圆盘状光学测量压缩片主体为紫铜材料。
在上述的一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，所述进水口和出水口均位于光学测量压缩片主体的轴向中部，且进水口和出水口轴线的连线经过光学测量压缩片主体的轴心。
在上述的一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，所述光学测量压缩片主体轴向设置有通孔；所述气管道的一端与光学测量压缩片主体的外部连通，另一端与所述通孔的内壁连通；所述光学测量通道的一端与光学测量压缩片主体的外部连通，另一端与所述通孔的内壁连通；气管道和光学测量通道均位于光学测量压缩片主体的轴向中部。
在上述的一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，所述的光学测量压缩片主体的轴向厚度为40～45mm。
在上述的一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，沿光学测量压缩片主体的轴向，分别设置两层冷却水道；两层冷却水道对称分布在进水口和出水口所在平面的两侧。
在上述的一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，所述进水口和出水口的一端分别与两层冷却水道连通。
在上述的一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，每层冷却水道为6-8段沉孔首尾相连，形成对称环绕于光学测量压缩片主体轴向通孔的等边多边形结构；且段沉孔与光学测量压缩片主体通孔的最小间隙为3mm。
在上述的一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，在测量过程中，保留一对沿对角线方向的沉孔连通进水口和出水口，其余沉孔堵住。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明多光路光学测量压缩片采用上下双层布置冷却水道、中间层布置光学测量通道的间隔分层结构，既满足了防热需求，又避免了冷却水道与光学测量通道的相互干扰，从而在狭小的空间内可布置多路测量光路，极大的提升了激光吸收光谱技术应用于叠片式电弧加热器测量的空间分辨能力；
(2)本发明多光路光学测量压缩片采用导热性较好的紫铜材料，具有更好的导热能力；
(3)本发明多光路光学测量压缩片冷却水通道为六段沉孔首尾相连，形成近似外切于压缩片内径的六边形结构，且两条冷却水道使用同一冷却水进出口，加工及装配工艺简单；
(4)本发明多光路光学测量压缩片冷却水通道和光学测量通道为一体结构，具有更高的机械强度及防震特性。
附图说明
图1为本发明光学测量压缩片轴线中部剖视图；
图2为本发明双层冷却水道剖视图；
图3为本发明与光学测量通道相配合的激光准直机构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
如图1所示为光学测量压缩片轴线中部剖视图，由图可知，一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，包括圆盘状光学测量压缩片主体1和激光准直机构7；有B-B剖面图可以看出，沿光学测量压缩片主体1的径向分别设置有进水口2a和出水口2b；沿光学测量压缩片主体1的径向分别设置两个气管道4，且两个气管道4的连线经过光学测量压缩片主体1的轴心；气管道4外接进气管形成独立的进气系统；沿光学测量压缩片主体1的周向均匀设置6个光学测量通道5；光学测量压缩片主体1沿轴线的周向均匀设置有n个定位安装孔6，n为不小于6的正整数；光学测量压缩片主体1通过定位安装孔6与外部叠片式电弧加热器连接；定位安装孔6的数量及位置尺寸由所装备的叠片式电弧加热器压缩片结构尺寸确定。
其中，为满足强度和防热的需要，圆盘状光学测量压缩片主体1为紫铜材料；光学测量压缩片主体1的轴向厚度为40～45mm。
所述进水口2a和出水口2b均位于光学测量压缩片主体1的轴向中部，且进水口2a和出水口2b轴线的连线经过光学测量压缩片主体1的轴心；且光学测量压缩片主体1轴向设置有通孔；所述气管道4的一端与光学测量压缩片主体1的外部连通，另一端与所述通孔的内壁连通；所述光学测量通道5的一端与光学测量压缩片主体1的外部连通，另一端与所述通孔的内壁连通；气管道4和光学测量通道5均位于光学测量压缩片主体1的轴向中部。
如图3所示为与光学测量通道相配合的激光准直机构，如图所知，激光准直机构7的一端伸入光学测量通道5；激光准直机构7的另一端通过外部O型密封圈8和外部石英玻璃9实现与外部光学元件10连接；其中，外部O型密封圈8和外部石英玻璃9防止高温气体外泄露。右端留有足够的空间用于安装透镜、光纤、滤波片等光学元件实现激光聚焦及准直。
如图2所示为双层冷却水道剖视图，由图可知，沿光学测量压缩片主体1的轴向，分别设置C-C剖面和D-D剖面的两层冷却水道3；C-C剖面和D-D剖面的两层冷却水道3完全相同，且两层冷却水道3对称分布在进水口2a和出水口2b所在平面的两侧。
从A-A剖面可以看出，进水口2a和出水口2b的一端分别与两层冷却水道3连通。
每层冷却水道3为6-8段沉孔首尾相连，形成呈辐射状对称环绕于光学测量压缩片主体1轴向通孔的等边多边形结构；且段沉孔与光学测量压缩片主体1通孔的最小间隙为3mm，保证得到最佳的冷却效果。
在测量过程中，保留一对沿对角线方向的沉孔连通进水口2a和出水口2b，其余沉孔堵住。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，其特征在于：包括圆盘状光学测量压缩片主体(1)和激光准直机构(7)；沿光学测量压缩片主体(1)的径向分别设置有进水口(2a)和出水口(2b)；沿光学测量压缩片主体(1)的径向分别设置两个气管道(4)，且两个气管道(4)的连线经过光学测量压缩片主体(1)的轴心；沿光学测量压缩片主体(1)的周向均匀设置6个光学测量通道(5)；光学测量压缩片主体(1)沿轴线的周向均匀设置有n个定位安装孔(6)，n为不小于6的正整数；光学测量压缩片主体(1)通过定位安装孔(6)与外部叠片式电弧加热器连接；激光准直机构(7)的一端伸入光学测量通道(5)；激光准直机构(7)的另一端通过外部O型密封圈(8)和外部石英玻璃(9)实现与外部光学元件(10)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，其特征在于：所述的圆盘状光学测量压缩片主体(1)为紫铜材料。
3.根据权利要求1所述的一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，其特征在于：所述进水口(2a)和出水口(2b)均位于光学测量压缩片主体(1)的轴向中部，且进水口(2a)和出水口(2b)轴线的连线经过光学测量压缩片主体(1)的轴心。
4.根据权利要求3所述的一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，其特征在于：所述光学测量压缩片主体(1)轴向设置有通孔；所述气管道(4)的一端与光学测量压缩片主体(1)的外部连通，另一端与所述通孔的内壁连通；所述光学测量通道(5)的一端与光学测量压缩片主体(1)的外部连通，另一端与所述通孔的内壁连通；气管道(4)和光学测量通道(5)均位于光学测量压缩片主体(1)的轴向中部。
5.根据权利要求1所述的一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，其特征在于：所述的光学测量压缩片主体(1)的轴向厚度为40～45mm。
6.根据权利要求4所述的一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，其特征在于：沿光学测量压缩片主体(1)的轴向，分别设置两层冷却水道(3)；两层冷却水道(3)对称分布在进水口(2a)和出水口(2b)所在平面的两侧。
7.根据权利要求6所述的一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，其特征在于：所述进水口(2a)和出水口(2b)的一端分别与两层冷却水道(3)连通。
8.根据权利要求7所述的一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，其特征在于：每层冷却水道(3)为6-8段沉孔首尾相连，形成对称环绕于光学测量压缩片主体(1)轴向通孔的等边多边形结构；且段沉孔与光学测量压缩片主体(1)通孔的最小间隙为3mm。
9.根据权利要求8所述的一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片，其特征在于：在测量过程中，保留一对沿对角线方向的沉孔连通进水口(2a)和出水口(2b)，其余沉孔堵住。
CN201710071309.3A 2017-02-09 2017-02-09 一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片 Active CN106908399B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710071309.3A CN106908399B (zh) 2017-02-09 2017-02-09 一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710071309.3A CN106908399B (zh) 2017-02-09 2017-02-09 一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106908399A true CN106908399A (zh) 2017-06-30
CN106908399B CN106908399B (zh) 2020-02-14

Family

ID=59208267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710071309.3A Active CN106908399B (zh) 2017-02-09 2017-02-09 一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106908399B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109348563A (zh) * 2018-10-30 2019-02-15 中国航天空气动力技术研究院 一种高压高焓电弧加热器
CN109883965A (zh) * 2019-01-25 2019-06-14 北京航天计量测试技术研究所 一种用于高温、高压环境的合成气组份检测装置
CN110207906A (zh) * 2019-05-31 2019-09-06 中国航天空气动力技术研究院 一种变参数的电弧加热器轨道试验漏水诊断系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5890150A (ja) * 1981-11-25 1983-05-28 Nippon Steel Corp 小形状金属試料のプラズマア−ク直接溶解発光分光分析方法及び装置
US20020145731A1 (en) * 2001-03-16 2002-10-10 Kritler David A. Apparatus and method for preparing a coated optical fiber
CN1523384A (zh) * 2003-02-19 2004-08-25 中国科学院半导体研究所 用于大功率激光耦合的光纤头结构和光纤头冷却方法
CN103411958A (zh) * 2013-08-08 2013-11-27 哈尔滨工业大学 材料烧蚀率动态测试装置及方法
CN103411918A (zh) * 2013-06-28 2013-11-27 中国科学院安徽光学精密机械研究所 一种精确测量高温气体光谱参数的装置
CN103490559A (zh) * 2013-10-15 2014-01-01 安徽巨一自动化装备有限公司 一种等距环形式电机冷却水道
CN105136689A (zh) * 2015-08-27 2015-12-09 中国航天空气动力技术研究院 电弧加热器电极烧蚀的实时监测方法
CN106197871A (zh) * 2016-06-28 2016-12-07 中国航天空气动力技术研究院 电弧加热器漏水故障时的漏水量测量方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5890150A (ja) * 1981-11-25 1983-05-28 Nippon Steel Corp 小形状金属試料のプラズマア−ク直接溶解発光分光分析方法及び装置
US20020145731A1 (en) * 2001-03-16 2002-10-10 Kritler David A. Apparatus and method for preparing a coated optical fiber
CN1523384A (zh) * 2003-02-19 2004-08-25 中国科学院半导体研究所 用于大功率激光耦合的光纤头结构和光纤头冷却方法
CN103411918A (zh) * 2013-06-28 2013-11-27 中国科学院安徽光学精密机械研究所 一种精确测量高温气体光谱参数的装置
CN103411958A (zh) * 2013-08-08 2013-11-27 哈尔滨工业大学 材料烧蚀率动态测试装置及方法
CN103490559A (zh) * 2013-10-15 2014-01-01 安徽巨一自动化装备有限公司 一种等距环形式电机冷却水道
CN105136689A (zh) * 2015-08-27 2015-12-09 中国航天空气动力技术研究院 电弧加热器电极烧蚀的实时监测方法
CN106197871A (zh) * 2016-06-28 2016-12-07 中国航天空气动力技术研究院 电弧加热器漏水故障时的漏水量测量方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
欧东斌 等: "电弧风洞中基于TDLAS的气体温度和氧原子浓度测试", 《实验流体力学》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109348563A (zh) * 2018-10-30 2019-02-15 中国航天空气动力技术研究院 一种高压高焓电弧加热器
CN109348563B (zh) * 2018-10-30 2024-02-09 中国航天空气动力技术研究院 一种高压高焓电弧加热器
CN109883965A (zh) * 2019-01-25 2019-06-14 北京航天计量测试技术研究所 一种用于高温、高压环境的合成气组份检测装置
CN110207906A (zh) * 2019-05-31 2019-09-06 中国航天空气动力技术研究院 一种变参数的电弧加热器轨道试验漏水诊断系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN106908399B (zh) 2020-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111457585B (zh) 一种高温纯净空气加热器
CN103163173B (zh) 大型高速飞行器圆壳体结构内壁非分段式高温热试验装置
CN106908399A (zh) 一种用于叠片式电弧加热器的多光路光学测量压缩片
US2316273A (en) Heater
CN108225078A (zh) 具核心隔热管路及u形环布管路的管体
CN108344174B (zh) 一种加热管上带渗流孔的空气电加热器
CN104897285A (zh) 一种标准变温黑体装置
CN108426798A (zh) 一种模块化气膜冷却卤素灯平面加热与冷却装置
CN102840715B (zh) 一种多管集束式涡流管冷热分离装置
CN107949139A (zh) 一种串连式电弧等离子体发生器
CN112682954B (zh) 一种电弧加热器电极
CN208420590U (zh) 一种模块化气膜冷却卤素灯平面加热与冷却装置
CN117760740A (zh) 样气分析取样耙及包含其的航空发动机燃烧室
CN108072171A (zh) 气体管路的加热装置及半导体加工设备
CN202973653U (zh) 多管束涡流管集成装置
CN112156627B (zh) 多规格可变流速处理长度dbd反应器及其使用方法
CN214121557U (zh) 高焓叠片电弧加热器多光路空间分布测量片
CN110645700A (zh) 管道用电加热装置
CN105976875A (zh) 一种适用于强磁场及辐射条件下的多功能真空馈通件
CN110701592A (zh) 多级管道式磁滞热效应热力发生方法和发生器
CN105487235B (zh) 适用于大功率太阳模拟器的高能量利用率光学积分器装置
CN115901019A (zh) 一种立体测温吸收腔型激光功率探测器
CN119659991B (zh) 一种辐射对流耦合气动热试验用四通混合室
CN111120456B (zh) 一种增材制造液压流道沿程压力损失测试装置
CN102817744B (zh) 六单元“瓦”状塞式喷管冷流试验装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant