项目案例
燃烧流场TDLAS测量系统
本系统为一套基于可调谐二极管吸收光谱技术（TDLAS）为精确测量燃烧流场关键参数（温度、组分及速度）的流场测量系统——燃烧流场TDLAS测量系统，通过对发动机燃烧过程中关键参数的精确、同步测量，为性能优化与验证提供关键数据支撑。
本系统包括两大核心功能模块开展整合协同工作，该TDLAS测量系统由两部分组成：
（1）基于H2O的多光谱TDLAS测量系统，主要用于实现燃烧流场中基于H2O的多光谱组网测量功能；
（2）多组分TDLAS测量系统，精确检测燃烧过程中产生的重要气体组分，包括NO、CO、CO2等，以评估燃烧效率及排放特性。
核心技术亮点
1. 基于 H₂O 的多光谱 TDLAS 测量系统
- 高通道扩展能力： 支持温度同时测量通道数 64 路，速度同时测量通道数 32 路。
- 高频动态响应： 系统最高测量频率 ≥ 50kHz，最高扫描频率 ≥ 100kHz。
- 二维分布成像： 结合多光谱组网技术，可实现流场温度与浓度的二维层析重建。
- 高度集成设计： 各模块保护盒体积 ≤ 8×10⁶mm³，具备防尘、防震、抗干扰功能，配有明确铭牌。
2. 多组分 TDLAS 测量系统
- 多气体同步检测： 精准覆盖 NO、CO、CO₂ 等气体的吸收谱线测量。
- 中红外量子级联技术： 采用量子级联激光器（QCL），覆盖 4-5.5μm 波段，出光功率 ≥ 20mW。
- 高频采样： 系统最高测量频率 ≥ 10kHz，最高扫描频率 ≥ 100kHz。
- 精密空间光路： 支持激光的粗调与微调合束/分束，合束后光束质量 M² ≤ 1.4，插入损耗 ≤ 0.5dB。
核心硬件采购与集成指标
系统在硬件选型上严格把关，实现了从“光源-探测器-核心组件-系统集成”的垂直打通：
- 近红外激光器： 8套，中心波长基于 1350-1510nm 范围内选择，可调谐范围 ≥ 2nm，具备激光器过载保护功能。
- 量子级联激光器 (QCL)： 3套，带同轴可见瞄准光（2米处偏差 ≤ 4mm）。
- 探测器：
- 近红外探测器 64套（响应时间 ≤ 50ns）。
- 中红外探测器 3套（二级 TEC 制冷，波长覆盖 1~5.8μm）。
- 数据采集模块： 采用双机箱同步技术，总计 64 通道，同步精度 ≤ 500ps。单通道连续采样速率 125MS/s，分辨率 16 位。
验收测试与性能验证
在出厂验收阶段，系统均按研制目标要求完成了严格测试，各项指标均达标甚至超出预期：
- 频率与扫描验证： 示波器实测锯齿波扫描频率达到 100kHz，正弦调制频率突破 1MHz。
- 信噪比 (SNR) 测试： 经标准信号注入法测试，系统信噪比高达 45dB（任务书要求优于10dB，实际性能大幅度超越预期）。
- 探头精密调节： 实测通光口径 ≥ 5mm，相邻探头中心间距 ≤ 10mm；俯仰角/偏航角调节范围实测达 3.58°（满足≥2°的指标）。
- 多通道现场组网： 成功搭建并运行了 7×9 多通道现场测试光路，验证了系统在复杂光路下的长时间运行稳定性与数据一致性。
