FRS 濾波瑞利散射－測量壓力、速度和密度場

目前，無接觸測量平面的壓力、溫度和密度場的技術手段還是空白。瑞利散射信號和壓力、溫度和速度場有關，因此瑞利散射技術應用于溫度場、壓力和速度場物理量測量是國內外很多研究者感興趣區域方向。不過受制于散射信號強度弱，易于受其它因素影響，以前的很多的應用和文章都在干凈的試驗模型完成，還是局限于實驗室階段。

2013年4月，德國DLR(德國宇航局)和德國ILA公司合作，S次在漢諾威工業展上將商業化的、成熟的FRS(Fliter Reigh Scat濾波瑞利散射)技術和試驗儀器展出。

該儀器最初是應用于航空發動機測量，很多的ZG技術和特制的附件都是為此研發和制作。德國ILA公司作為德國最主要的激光測量技術供應商，和DLR合作，將此技術的應用拓展推廣到風洞、各種試驗模型。

和以前的瑞利散射技術相比，現在的FRS特點是：將壁面散射光、環境噪聲、大粒子的散射光影響消除，系統可以應用到“臟”的環境；激光器和相機的性能指標非常高，大大增強了瑞利散射的信號強度圖像質量。如下圖：FRS系統將壁面和大粒子的激光散射光消除，得到干凈的瑞利散射圖像。

   激光在壁面和大粒子的米散射

相機捕捉到的圖像（帶有壁面和大粒子散射光）         FRS系統得到圖像

DLR將FRS測量結果和CARS作對比，兩者測量結果非常接近，誤差在1%。現在的FRS測量系統，其測量范圍和精度：

溫度范圍：100－2000 K    不確定度：±1%

壓力范圍：0.1至20 bar     不確定度：±3%

速度范圍：0-300m/s       不確定度：0.8-1.4m/s

測量面積：通常120mmX120mm，取決于現場的信號強度。

FRS可應用在燃燒研究，比如發動機測量。DLR已經將其應用在DLR科隆的高壓燃燒室試驗臺，其工作壓力可達40 bar。

FRS系統特點：

無需播撒示蹤粒子；

溫度、壓力和速度場同時測量；

可升級到DGV系統；

在測量過程中需要改變激光器波長，故測得結果為一段時間內的平均速度

  應用環境：風洞、航空航天發動機、燃燒室、噴口燃燒分析等，增加光纖可應用在實際發動機上進行測量，無法添加示蹤粒子的流場測量場合。

實驗現場圖片  

                                            實驗結果