安光所突破燃烧场高温高压光谱处理与反演关键技术

近日，中国科学院合肥物质院安光所高晓明研究员、刘锟研究员团队在激光吸收光谱高温、高压测量方面取得新进展，相关研究以《H2O高温高压宽带吸收光谱免基线反演方法》为题发表在国际知名期刊Optics Letters（SCI二区，IF=3.6）上，通讯作者为刘锟研究员。

温度、压力是表征燃烧效率和动力的重要参数，燃烧场温度、压力的快速测量对发动机等研发、测试至关重要。针对现有接触式压力、温度传感器耐温受限、干扰燃烧流场等瓶颈问题，开展非接触式激光光谱高温、高压测量技术具有重要的应用价值。激光吸收光谱因多参数（温度、压力、浓度等）同时测量、快速、非接触等特点而备受关注，在燃烧诊断方面展现出巨大的发展前景。但对谱线严重加宽的高压环境应用仍然面临诸多挑战。

针对高压光谱加宽严重、谱线相互混叠、基线淹没等导致常规技术手段难于处理光谱信息问题，团队刘锟研究员、黄天旭博士等人提出一种高温高压宽带吸收光谱免基线处理新方法，解决基线淹没、谱线加宽混叠的高压光谱数据处理问题。该方法采用H2O分子在近红外的系列吸收谱线，采用包络法取代常规基线处理方法，解决高压光谱无基线问题，实现高温高压光谱数据的处理和温度、压力、浓度的多参数同步反演测量。通过在1273K（开尔文）温度范围和70atm（标准大气压）压力范围内实验测量，验证了新方法的可靠性，实现高温环境下压力、温度、浓度的非接触、高速测量，测量误差优于2%，测量速度达到50kHz（赫兹）。这一技术突破有望把激光吸收光谱燃烧诊断从当前的低压温度、浓度测量扩展到高压环境“温度、浓度、压力”的三维多参数测量。

该研究工作得到国家自然科学基金(No. 61775221)等项目的资助。

H2O高温高压宽带吸收光谱免基线反演方法。 (1) 包络法理论模型；(2) 试验测量装置；(3) 不同温压反演结果