一種氣體體粘滯系數(shù)的測(cè)量方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氣體體粘滯系數(shù)的測(cè)量方法及裝置。根據(jù)氣體瑞利-布里淵散射頻譜中布里淵頻移量和布里淵散射峰的半高線寬即可通過公式推導(dǎo)直接得出氣體的體粘滯系數(shù)，此方法能夠克服傳統(tǒng)方法所不適用的多種復(fù)雜情況。其裝置包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)、532nm連續(xù)激光的固體激光器、可控制溫度和壓強(qiáng)的氣池、透鏡、小孔、斐索干涉儀、時(shí)序控制器、示波器、光子計(jì)數(shù)器。
【專利說明】一種氣體體粘滯系數(shù)的測(cè)量方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于自發(fā)瑞利-布里淵散射的氣體體粘滯系數(shù)的測(cè)量方法及裝 置。本方法能測(cè)量高頻范圍的氣體體粘滯系數(shù)與混合氣體的體粘滯系數(shù)以及多種傳統(tǒng)方法 無法測(cè)量的氣體體粘滯系數(shù)。 技術(shù)背景
[0002] 在各種科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，氣體的體粘滯系數(shù)越來越被人們重視，它是一 個(gè)描述氣體的傳遞系數(shù)的熱力學(xué)的量，在流體力學(xué)和建筑學(xué)上都有非常重要的作用，然而 對(duì)于氣體體粘滯系數(shù)的測(cè)量數(shù)據(jù)目前還相當(dāng)匱乏，并且目前利用聲波吸收的測(cè)量方法也很 有局限性。
[0003] 由于氣體體粘滯系數(shù)與頻率有關(guān)，所以聲波吸收法測(cè)量到的頻率范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)無 法直接使用在更高頻的研究當(dāng)中，并且聲波吸收法無法對(duì)部分分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜的氣體或者是 多種氣體的混合氣體進(jìn)行體粘滯系數(shù)的測(cè)量。人們希望能有一種更加完善，適用的各項(xiàng)參 數(shù)范圍更廣的測(cè)量方法出現(xiàn)。隨著激光雷達(dá)越來越多的運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域并且展現(xiàn)出諸多優(yōu) 點(diǎn)和強(qiáng)勁的發(fā)展前景，可以將其優(yōu)勢(shì)運(yùn)用到氣體體粘滯系數(shù)的測(cè)量上，本發(fā)明就是基于這 種需要而設(shè)計(jì)的。
[0004] 文中提到了一種新型的、通過測(cè)量氣體瑞利-布里淵散射頻譜，理論公式推導(dǎo)出 氣體的體粘滯系數(shù)。只要準(zhǔn)確的測(cè)量出氣體的布里淵頻移量和布里淵峰的半高線寬即可得 到體粘滯系數(shù)的大小。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜條件下氣體體粘滯系數(shù)的精確測(cè)量，我們提出了一種利用瑞 利-布里淵散射頻譜測(cè)量體粘滯系數(shù)的方法。該方法是通過以下公式推導(dǎo)得出的：在布里 淵散射頻移值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于入射光頻率值的條件下，散射光強(qiáng)度隨頻率的關(guān)系可以表示為公式 (1)，公式（2)為熱力學(xué)變量函數(shù)，由（1)式可得到布里淵散射半高線寬公式（3)，式中等號(hào) 右邊的第三項(xiàng)通常比前兩項(xiàng)小很多，因此有公式（4)，則推導(dǎo)體粘滯系數(shù)與布里淵頻移和半 高線寬服從公式（5):
[0006]

【權(quán)利要求】
1. 一種氣體體粘滯系數(shù)的測(cè)量方法，其特征在于，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)裝置來測(cè)量自發(fā)瑞 利-布里淵散射頻譜并與S6模型進(jìn)行比較，通過公式推導(dǎo)出氣體體粘滯系數(shù)的計(jì)算公式
:彌補(bǔ)原有測(cè)量方法的不足。 ，
2. -種氣體體粘滯系數(shù)的測(cè)量裝置，其特征在于，運(yùn)用包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)、532nm連續(xù)激光的 固體激光器、可控制溫度和壓強(qiáng)的氣池、透鏡、小孔、斐索干涉儀、時(shí)序控制器、示波器、光子 計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)儀器，組成實(shí)驗(yàn)裝置來測(cè)量自發(fā)瑞利-布里淵散射頻譜。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種氣體體粘滯系數(shù)的測(cè)量方法，其特征在于，所述的公式推 導(dǎo)理論計(jì)算部分，從熱力學(xué)角度分析原理，再通過公式的推導(dǎo)和對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果的模擬，從 而得到氣體體粘滯系數(shù)的推導(dǎo)公?
其中剪切粘滯系數(shù)Hs可由手 冊(cè)查得，Vb為布里淵頻移，可由實(shí)驗(yàn)測(cè)量，U為聲速，ΓΒ為布里淵散射線寬，直接通過模擬 和公式計(jì)算得出氣體體粘滯系數(shù)，此方法適用于傳統(tǒng)方法不適用的復(fù)雜環(huán)境下氣體體粘滯 系數(shù)的測(cè)量，能客服多種復(fù)雜環(huán)境：多種氣體混合，多原子分子氣體和不適用于傳統(tǒng)測(cè)量方 法的氣體，如二氧化碳?xì)怏w。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種氣體體粘滯系數(shù)的測(cè)量裝置，其特征在于，所述的實(shí)驗(yàn)裝 置和實(shí)驗(yàn)過程：激光器輸出波長(zhǎng)為532nm，激光通過小孔1過濾掉部分雜散光再入射透鏡2， 通過透鏡2對(duì)激光進(jìn)行準(zhǔn)直，變成平行的激光光束，光經(jīng)過3匯聚進(jìn)入氣池4,透鏡3的作用 是得到比較細(xì)的光束，增加散射光的強(qiáng)度，在氣池4中間匯聚到一點(diǎn)能量達(dá)到最高，在氣體 中的60°瑞利-布里淵散射光通過小孔5之后減少雜散光，經(jīng)過準(zhǔn)直系統(tǒng)6進(jìn)行準(zhǔn)直變成 平行光，平行光進(jìn)入鑒頻系統(tǒng)7進(jìn)行鑒頻，鑒頻系統(tǒng)7后是一個(gè)光子計(jì)數(shù)器的信號(hào)接收系統(tǒng) 8進(jìn)行信號(hào)的探測(cè)，激光器的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)用示波器來監(jiān)視，并且整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程都在黑暗中 進(jìn)行。
【文檔編號(hào)】G01N11/00GK104237071SQ201410488573
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】何興道, 葛洋, 吳濤, 夏如孝, 李翔 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)