TDLAS的空间分辨率问题

最见看到之前课题组近年燃烧年会发的会议论文，没有接受口头报告，只有一个海报。

是用前几年做的一个4172nm QCL测CO2的方法在腔体里面测固体颗粒燃烧的信号。

看了一下实验记录，是2020年夏天做的实验。固体推进剂这个方向，本来也不是我该做的，合作只是奉命服务。

但也非常欣慰，毕竟发表了，了却了一桩心事。顾明明博士本来不做 TDLAS，去交大做博后才接触，青年基金也是做的中红外TDLAS 数据处理的方法。把 line mixing 模型用来处理 4.2um 的CO2带头部分的谱线，还是挺成功。但即使是这个新的模型，根本问题还是参数多，需要调。 这样应用起来就不够直接，不是一种普遍可用的方法。

从典型的实验结果来看，这个实验不是很成功。根本问题还是由于 TDLAS 是线积分测量，无法区分腔体内部路径上不同位置的信息。 测到的温度，其实是路径平均的温度，虽然4.2um那高温信号占主要的，但也要考虑这么长路径上腔体里面其他位置扩散出去的CO2的干扰。 其实还不如不加腔体，那样的话在大气环境中还扩散的快一点。

典型的科研中的路径依赖。

想起来之前还做过一个失败的实验。用5um NO2 吸收逢的QCL激光测在真空腔体里面的 不同NH3含量的Mckenna 火焰。这个是之前用石英喷嘴取样加紫外光电离质谱做过的体系。用取样测量方法的话，周围环境中的燃烧产物、扩散出去的物质是不用管的。但是用吸收光谱的方法就不行了。低压环境倒是有利于TDLAS测量，NO2 两个分裂的吸收峰很清楚，但是测到的温度又很低，后来发现是因为腔体里面有扩散出去的产物的吸收。 这就很难办了。也可以吹扫，但再加上这些过程复杂的方法，都很不可靠。

核心问题，还是如何在 TDLAS 线积分信号的基础上得到空间分辨率。考虑过用饱和吸收，或者用 FLDI 频谱特征去提取。但似乎都不很靠谱。 TDLAS 方法在大气研究中有成功的应用，比如用吸收池抽气进去低压测量各种污染物的浓度，再比如卫星测大气柱的辐射或者吸收光谱。 这是因为空间尺度不同的问题。大气研究中，空间尺度大，TDLAS 方法测量的就是一个点的数据。而燃烧诊断中，研究的火焰尺寸不会很大，测量的一条路径上，需要考虑分布不均匀的问题。

所以空间分辨率是个大问题。

方法一、tomographic 最好还是用综横多路再反演的方法得到空间分辨率。但这样空间分辨率就不会很高，若要提高空间分辨率，似乎很难。

方法二、最近有用高速红外相机做探测器来测TDLAS光谱的，把一个激光束扩束后，在红外相机上成像测量扫描波长后图像强度。这样就可以得到比较高的空间分辨率。但成本的确也高。高速红外相机很贵。 如果红外相机帧频不够高，还可以在采集端用光纤束分光，也可以提高空间分辨率，多个pd探测器，多路数据采集。