nti-Stokes)。瑞利光谱的光强正比于气体分子数密度,而拉曼光谱的光强正比于气体分子数,分别根据理想气体状态方程和玻耳兹曼(Boltzmann)分布可知,这两种光谱的光强均是气体温度的函数,这样就可以根据散射光谱的变化得到气体的温度数据。通过测量不同散射的光谱信号,相应地也就产生了瑞利光谱和拉曼光谱这两种不同的测温方法。瑞利光谱测温法[8]的测试系统简易,脉冲的瑞利光谱技术还可以用来观察瞬时的火焰结构。但由于它是一个弹性散射,所以不能直接提供有关组分的信息,并且受颗粒Mie散射、背景光散射和火焰辐射的干扰,这些缺点限制了它主要应用于自由散流和开口火焰以及某些燃料的干净流场的测量,妨碍了它进一步应用于实际燃烧系统。相比而言,拉曼散射光谱技术的实用性更好。它的主要应用之一就是测量气体的温度。拉曼光谱测温法根据入射光源的不同形式又分为自发拉曼散射和受激拉曼散射。应用分子转动能态的拉曼光谱法适合较低温度的测量,当火焰温度超过2000K时,则在分子的转动光谱上就会加上高温激励的振动光谱,重叠无法分开,因此,对高温燃气用分子的振动拉曼光谱法更适合。但由于自发拉曼散射的信号微弱和非相干性,对于许多具有光亮背景和荧光干扰的实际体系,它的应用受到一定的限制。与自发拉曼光谱相比,受激拉曼散射能大幅度提高测量的信噪比,常用的方法是相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)[9,10]。它可使收集到的有效散射光信号强度比自发拉曼散射提高好几个数量级,同时还具有方向性强、抗噪声和荧光性能好、脉冲效率高和所需脉冲输入能量小等优点。适合于含有高浓度颗粒的两相流场非清洁火焰的温度诊断。但是,CARS法测温还不能完全取代自发拉曼散射测温。这是由于CARS法的整套实验装置价格十分昂贵;作为一种分析手段,近共振、非共振本底、双光子共振吸收等干涉效应会使得CARS线型变得复杂,使信号的处理相当困难,并影响测温精度。
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