科學(xué)島團(tuán)隊(duì)在高溫高壓光譜處理與反演方面取得新進(jìn)展

近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院安光所高曉明研究員、劉錕研究員團(tuán)隊(duì)在激光吸收光譜高溫、高壓測(cè)量方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究以《H2O高溫高壓寬帶吸收光譜免基線反演方法》為題發(fā)表在國際知名期刊Optics Letters上，通訊作者為劉錕研究員。

溫度、壓力是表征燃燒效率和動(dòng)力的重要參數(shù)，燃燒場溫度、壓力的快速測(cè)量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)等研發(fā)、測(cè)試至關(guān)重要。針對(duì)現(xiàn)有接觸式壓力、溫度傳感器耐溫受限、干擾燃燒流場等瓶頸問題，開展非接觸式激光光譜高溫、高壓測(cè)量技術(shù)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。激光吸收光譜因多參數(shù)（溫度、壓力、濃度等）同時(shí)測(cè)量、快速、非接觸等特點(diǎn)而備受關(guān)注，在燃燒診斷方面展現(xiàn)出巨大的發(fā)展前景。但對(duì)譜線嚴(yán)重加寬的高壓環(huán)境應(yīng)用仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。

針對(duì)高壓光譜加寬嚴(yán)重、譜線相互混疊、基線淹沒等導(dǎo)致常規(guī)技術(shù)手段難于處理光譜信息問題，團(tuán)隊(duì)劉錕研究員、黃天旭博士等人提出一種高溫高壓寬帶吸收光譜免基線處理新方法，解決基線淹沒、譜線加寬混疊的高壓光譜數(shù)據(jù)處理問題。該方法采用H2O分子在近紅外的系列吸收譜線，采用包絡(luò)法取代常規(guī)基線處理方法，解決高壓光譜無基線問題，實(shí)現(xiàn)高溫高壓光譜數(shù)據(jù)的處理和溫度、壓力、濃度的多參數(shù)同步反演測(cè)量。通過在1273K（開爾文）溫度范圍和70atm（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）壓力范圍內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，驗(yàn)證了新方法的可靠性，實(shí)現(xiàn)高溫環(huán)境下壓力、溫度、濃度的非接觸、高速測(cè)量，測(cè)量誤差優(yōu)于2%，測(cè)量速度達(dá)到50kHz（赫茲）。這一技術(shù)突破有望把激光吸收光譜燃燒診斷從當(dāng)前的低壓溫度、濃度測(cè)量擴(kuò)展到高壓環(huán)境“溫度、濃度、壓力”的三維多參數(shù)測(cè)量。

H2O高溫高壓寬帶吸收光譜免基線反演方法。(1) 包絡(luò)法理論模型；(2) 試驗(yàn)測(cè)量裝置；(3) 不同溫壓反演結(jié)果