滤波瑞利散射

FRS 滤波瑞利散射－测量压力、速度和密度场

目前，无接触测量平面的压力、温度和密度场的技术手段还是空白。瑞利散射信号和压力、温度和速度场有关，因此瑞利散射技术应用于温度场、压力和速度场物理量测量是国内外很多研究者感兴趣区域方向。不过受制于散射信号强度弱，易于受其它因素影响，以前的很多的应用和文章都在干净的试验模型完成，还是局限于实验室阶段。

2013年4月，德国DLR(德国宇航局)和德国ILA公司合作，首次在汉诺威工业展上将商业化的、成熟的FRS(Fliter Reigh Scat滤波瑞利散射)技术和试验仪器展出。

该仪器最初是应用于航空发动机测量，很多的专利技术和特制的附件都是为此研发和制作。德国ILA公司作为德国最主要的激光测量技术供应商，和DLR合作，将此技术的应用拓展推广到风洞、各种试验模型。

和以前的瑞利散射技术相比，现在的FRS特点是：将壁面散射光、环境噪声、大粒子的散射光影响消除，系统可以应用到“脏”的环境；激光器和相机的性能指标非常高，大大增强了瑞利散射的信号强度图像质量。如下图：FRS系统将壁面和大粒子的激光散射光消除，得到干净的瑞利散射图像。

   激光在壁面和大粒子的米散射

相机捕捉到的图像（带有壁面和大粒子散射光）         FRS系统得到图像

DLR将FRS测量结果和CARS作对比，两者测量结果非常接近，误差在1%。现在的FRS测量系统，其测量范围和精度：

温度范围：100－2000 K    不确定度：±1%

压力范围：0.1至20 bar     不确定度：±3%

速度范围：0-300m/s       不确定度：0.8-1.4m/s

测量面积：通常120mmX120mm，取决于现场的信号强度。

FRS可应用在燃烧研究，比如发动机测量。DLR已经将其应用在DLR科隆的高压燃烧室试验台，其工作压力可达40 bar。

FRS系统特点：

无需播撒示踪粒子；

温度、压力和速度场同时测量；

可升级到DGV系统；

在测量过程中需要改变激光器波长，故测得结果为一段时间内的平均速度

  应用环境：风洞、航空航天发动机、燃烧室、喷口燃烧分析等，增加光纤可应用在实际发动机上进行测量，无法添加示踪粒子的流场测量场合。

                       实验现场图片                       实验结果