Спектральные методы исследования

методы, использующие спектральные приборы и установки, обеспечивающие в аэродинамическом эксперименте качественный и количественный анализ состава и состояния газового потока, бесконтактное и безынерционное измерение в заданных точках поля течения локальных значений основных газодинамических переменных. Температуры, плотности (концентрации частиц), давления, скорости, а также поля температуры поверхности нагретых тел и их оптических характеристик (излучательная способность и др.). С. М. И. Базируются на использовании собственного излучения атомов и молекул исследуемого вещества — спонтанного (самопроизвольного) или вынужденного воздействием внешних источников — либо поглощения внешнего излучения атомами или молекулами.

В основе С. М. И. Лежат известные физические законы, выражающие зависимость интенсивности и спектрального распределения излучения объектов (газа, модели) от его состава и состояния, например, закон теплового излучения Кирхгофа, закон излучения абсолютно чёрного тела Стефана — Больцмана, закон смещения Вина и др. Процесс практической реализации С. М. И. Заключается в следующем. Излучение исследуемого объекта, воспринимаемое оптическим (спектральным) прибором, развёртывается в спектр. Состав изучаемой газовой среды или модели определяется по присутствующим в спектре атомным линиям и молекулярным полосам, соответствующим различным химическим элементам и соединениям. Параметры среды или объекта определяются по абсолютной или относительной интенсивности спектральных линий, по их уширению и смещению.

При реализации С. М. И. Используются спектральные приборы, работающие в различных областях спектра (от УФ до ИК), самого разного назначения (спектрографы, спектрометры, интерферометры Фабри — Перо и другие). Погрешность определения исследуемых параметров в зависимости от условий эксперимента изменяется от 2—3% до 10—15%.С. М. И. В классическом исполнении применяются в аэродинамических трубах с гиперзвуковым течением и в установках с плазменными струями, где наблюдается свечение газа и нагретой модели. Методы так называемой лазерной спектроскопии могут применяться также в аэродинамических трубах со сверх-, транс- и дозвуковыми течениями. С. М. И. Часто сочетаются с другими оптическими методами исследования течений..