用于测量流动中的介质的物理和化学特性的光学探针

摘要

一种用于测量流动中的透明流体介质（M）的物理和化学特性的光学探针，其包括彼此平行并与流向平行的两个指部（1、2）。每个指部包括透明材料的实心棒，光束（F）在棒中传播并且在棒的端面（11、21）上被反射，该端面位于流的上游。这种光学探针可减小尺寸，并提供对探针自身而引起的流的干扰较不敏感的测量结果。

说明书

本发明涉及一种光学探针，其用于通过检测来自至少一个辐射源的 光束来测量流动中的透明流体介质的物理和化学特性。

这种探针设置在流内并包括两个刚性且相隔的指部，指部分别具有 彼此平行的纵轴。探针被定向使得指部的纵轴也与流的速度向量平行。 各个指部具有流内的上游端部、下游端部和光学质量侧区域，光学质量 侧区域用于在指部和介质之间传播光束。

两个指部的第一指部的下游端部适于接收来自辐射源的光束，两个 指部的第二指部的下游端部适于将该光束朝向检测器透射。

以已知的方式，指部的上游端部具有相对于纵轴倾斜的端面，该端 面与同一指部的侧面一起形成凸出角以用于进行分流。这种形状的指部 端部（在流中是上游）减少了因探针导致的对流的干扰，从而也降低了 因对于流的干扰而导致的介质变化。例如，当流为超声波时，各个指部 的上游端部会在流中产生激波，由此导致介质密度的变化。使指部的上 游端部成型为凸出角减少了这种干扰效果，使得通过探针所获得的流中 介质的特性更接近于没有探针时的介质的状态。

两个指部的光学质量侧区域被设置成，使得在两个指部之间的、与 流的速度向量不垂直的路径中将光束从一个指部穿过介质传播至另一指 部。因此，影响介质的光谱吸收带的检测的多普勒效应允许测量流速。

在美国航空航天公司研究所的S.D.Wehe等人在1998年编著的标题为 “Measurements of Gas Temperature and Velocity in Hypervelocity Flows  Using Diode-Laser Sensors（使用二极管激光传感器测量超高速流中的气 体温度和速度）”的文献中描述了这种探针及其用途。在所描述的探针中， 各个指部为中空管，其包含多个光学部件，如镜子、棱镜和透镜。光束 在各个管中的自由空间内传播，并且穿过构成指部的光学质量区域的侧 窗射入或射出。通过这种结构，这些窗在探针的各个指部中与相应指部 的上游端面相隔一定距离。应该注意，在指部最远的上游，光束被分为 测量束和参考束，其中，测量束相对于指部的轴线倾斜以便能够测量流 中的多普勒效应，参考束垂直于指部的轴线以避免对这个效应产生任何 影响。图1为这种光学探针的剖视图，并具有以下标记：

M：探针所处的介质

V：介质的流速向量

F：光束

1：提供光束F的指部

A₁：指部1的纵轴

11：指部1的上游端面

12：指部1的侧面

13：指部1的光学窗

14：指部1的内视镜

15：用于引入光束F的光纤

16：指部1的下游端部

2：恢复光束F的指部

A₂：指部2的纵轴

21：指部2的上游端面

22：指部2的侧面

23：指部2的光学窗

24：指部2的内视镜

25：光检测器

26：指部2的下游端部

对于指部1（分别地，指部2），端面11（分别地，21）与侧面12（分 别地，22）一同形成拐角，该拐角以锐角突出以进入流动介质M，并具有 唯一功能为使探针周围的流线相比于没有探针的流的偏差最小化。

在各个指部1（分别地，指部2）的上游端部处所产生流的干扰和/或 介质M的干扰通过流自身被带到下游端部。然后，其影响介质M的部分P， 部分P在与纵轴A₁（分别地，A₂）垂直的平面上，在从上游端面11（分别 地，21）至下游端部16（分别地，26）的方向逐渐变大。根据流速，介 质M的干扰部分P可以为由各个指部在流中产生乱流的区域或者为来自各 个指部的上游指端的超音速激波的锥体。图1中的交叉斜线区域表示两个 指部之间的介质M的这些干扰部分P。因为各个指部1、2的上游端部11、 21与光学窗13、23之间的距离，所以在两个指部1与2之间的光束F的路径 长度在介质M的干扰部分P内占据了很大比例。其导致与没有探针时这些 相同特性的值相比较，通过探针所获得的物理和化学特性会失真。

此外，这种光学探针的结构具有以下缺点，尤其是因多个组件所导 致的：

-价格昂贵；

-装配难度，尤其在将各个光学组件定位和定向成，使得光束F遵循 从光纤15到镜14、然后穿过窗13和23到镜24最后到达检测器25的正确路 径；

-探针对冲击和振动敏感，可能导致这些光学组件中的一些的错位。 然后在测量流和介质M的特性时会产生错误；

-具有多个组件的探针的结构不允许减小尺寸，指部1的长度L₁为10 厘米（cm），纵轴A₁和A₂之间的距离D_e达到5cm。由于这个原因，限制 了能够通过探针获得的测量的空间解析度。此外，探针在流中产生的干 扰也因为这个原因而无法减少；以及

-最后，偶然流入这些管中的介质M会干扰光束F在各个中空指部管 中的传播。介质M流入指部的管中还会改变由光学探针获得的流和介质M 的特性。

相同作者S.D.Wehe等人的标题为“Diode-Laser Sensor for Velocity  Measurements in Hypervelocity Flows（用于超高速流的速率测量的二极管 激光传感器）”AIAA Journal，Vol.37，No.8（AIAA杂志、第37卷、第8 号）的文章涉及相同类型的探针。

最后，对应于US2010/0027015的文献DE10 2008 050109公开了一种 光学传感器，其中两个指部（“光导”）具有相同的长度使得光束遵循 这两个指部之间的垂直于指部本身的路径传播。这种传感器适用于静态 的透明流体介质的测量，但是不允许基于由平行于指部的介质流产生的 多普勒效应进行测量。在指部的端部处以锐角突出角的唯一功能为支承 镜子。

此外，文献DE10 2008 050109和US2010/0027015中的探针具有斜镜， 斜镜设置在指部的端部并且由薄层构成，具体由金属层构成。这些层对 由探针可能使用的某些流体介质可能引起的腐蚀和/或消融敏感。这样， 探针的操作会逐渐恶化。

在这些情况下，本发明的一个目的在于提出一种用于测量流动中的 介质的物理和化学特性的光学探针，其不会具有以上缺陷或者减少以上 缺陷。

更具体地，本发明的第一目的在于提出了具有简化结构且降低成本 的探针。

本发明的第二目的在于提出了小于现有探针的探针。

本发明的第三目的在于提出了一种探针，其提供了在探针不存在时 更能表征介质在流动期间的测量结果。

本发明的第四目的在于提出了一种探针，其允许在位于介质中时， 基于由流体介质流产生的多普勒效应进行测量，从而减少流的干扰。

本发明的第五目的在于提出了一种探针，其中测量结果不易受到因 光学组件中的取向缺陷或探针相对于待测量的介质的流体密封性缺陷的 改变的影响。

最后，本发明的第六目的在于提出了一种探针，其对于所沉浸的待 测量的流体介质可能引起的化学腐蚀或消融较不敏感。

本发明的优势在于，提供了单一装置、突出角以实现上述目的。这 种装置组合了光学功能和使探针周围的流线相比于不存在探针的流的偏 差最小化的功能。

为了实现上述或其他目的，本发明提出了在引言中描述的那种类型 的光学探针，其中各个指部包括实心棒，实心棒是对于光束光学透明的 材料的单片件。该棒从相应指部的下游端部延伸至上游端面，并且各个 指部的光学质量侧区域由棒的材料与介质之间的折射面形成。

此外，对于每个指部，其上游端面具有光学质量，并且光学质量侧 区域位于该指部的突出角中。

以此方式，在光学探针的使用期间，在第一指部的下游端部接收到 的光束在光学探针内遵循以下路径：

在第一指部的棒中，在该棒的材料内以直线及纵向的方式传播；然 后，

在该指部的棒内，在第一指部的上游端面上朝向同一指部的光学质 量侧区域折射；然后

被第一指部的光学质量侧区域的折射面从该棒的材料，朝向第二指 部的光学质量侧区域折射到介质；然后

在第一指部与第二指部之间横穿流动介质；然后

被第二指部的光学质量侧区域的折射面，在第二指部的上游端面的 方向上，从介质折射到棒的材料中；然后

在第二指部的棒内，在该指部的上游端面上反射；然后

在第二指部的棒内，在该棒的材料内以直线及纵向的方式朝向第二 指部的下游端部传播。

因此，在本发明的光学探针中，每个指部可由单一部件构成。因此 其结构被简化并且减少了成本。由于这种简化结构，所以探针可小型化， 这允许以较小的空间解析度进行测量。

此外，这种较小探针在设置有该探针的介质流中引起较小干扰，使 得所获得的测量结果更能表征在没有探针的情况下的流中的介质。

同时，在靠近相应指部的上游端面设置光学质量的各个侧区域，使 得在两个指部之间的、可能处于被探针干扰的流动介质的部分内的光束 路径的比例最小化。当然，光学质量侧区域的这种布置确保了在各个指 部的上游端部处产生的任意乱流或激波锥仅穿过两个指部之间的光束路 径的极有限部分。

最后，因为各个指部由实心棒构成，所以在指部内不会发生组件的 未对准或介质的不必要流入。

在本发明的光学探针的优选实施方式中，其可适用于使得光束在两 个指部的相应的上游端面上的反射为全反射。以此方式，在测量期间可 检测较高光强度。因此，所获得的流动中的介质特性的值具有更高的精 度。

以更优选的方式，探针的各个指部的上游端面可包括在相应的棒材 料与探针待浸入的流体介质之间的屈光界面。该屈光界面可被定向使得 光束在棒材料内在其上经历全内反射。在本发明的文本中，全内反射被 理解为通过来自第一介电折射介质到折射小于第一介电折射介质的第二 介电介质所发生的反射模式，并且较高值的入射角使得以前进波的形式 透射至第二介质的入射束的能量比为零。通过指部的上游端面的这种实 施方式，它们的光反射效率对于探针所浸入的介质引起的任意腐蚀或消 融不敏感。

本发明还提出了一种用于测量流动的透明流体介质的至少一个物理 或化学特性的装置，该特性包括流速、介质的温度、介质的压力、介质 的密度和包含在介质中的至少一种化合物的浓度，该装置包括：

-如上所述的光学探针；

-可变波长的光源组件，适于产生光束并且被设置为将光束发送至第 一指部的下游端部；

-光度检测器，被设置成在测量装置的操作期间，针对光源组件的每 个波长，测量在两个指部之间透射的光束的强度；以及

-用于处理由所述检测器产生的测量信号的装置，适用于基于所述测 量信号的谱分析提供用于所述流动的介质的每个选定的特性的值。

优选地，光源组件可为可变波长的激光，以便获得具有更高精度的 由测量装置测量的物理和化学特性值。

最后，本发明提出了一种用于测量流动中的介质的一个或多个特性 的方法，该方法包括以下步骤：

-使用本发明提出的测量装置；

-将光学探针放置在所述介质中，其中指部的纵轴与流的速度向量平 行并且将具有倾斜端面的指部端部朝向流的上游方向定向，端面与指部 的相应的侧面一起形成突出角；

-同时激活光源组件和检测器，以便产生用于光源组件的波长的相应 的测量信号；以及

-控制处理装置以便基于测量信号的谱分析获得用于介质的每个选 定特性的值。

以特别有利的方式，本发明的方法允许同时获得介质在流动期间的 多个特性的值。具体地，这些值可以通过由检测器产生的相同测量信号 的单一频谱分析而获得。因此，可以以特别完整和快速的方式表现流动 介质。

通过在下文中参照附图描述的非限定性示例，将明确理解本发明的 其他特征和优点。附图说明如下：

图1表示以上已描述的本发明的现有技术的光学探针；

图2表示本发明的光学探针的两个指部的纵向和横向截面；

图3为图2的指部的透视图；

图4为图2的放大图，示出了光学探针的一些参数；以及

图5示出了本发明的测量装置。

为了清晰起见，这些附图中所展示的元件尺寸不对应于实际尺寸， 也不对应于实际尺寸之间的比例。此外，不同附图中使用的相同的参考 标号指示相同元件或具有相同功能的那些元件。

图2和图3示出了本发明的光学探针的两个指部，每个指部由刚性材 料的均匀的、透明的、单件式棒构成。如图1所示，各个指部1（分别地， 指部2）具有纵轴A₁（分别地，A₂）、具有端面11（分别地，21）的上游 端部、侧表面、以及下游端部16（分别地，26）。不同于图1的光学探针， 本发明中的光束F在构成每个指部1和2的棒的透明材料中进行传播。因 此，光束F的路径包括：在指部1的棒的材料中以直线传播的方式从下游 端部16纵向横穿指部1的棒至上游端面11、在棒的材料的内部的面11上反 射、穿过侧区域13离开指部1的棒、在两个指部1和2之间横穿流动介质M、 穿过侧区域23进入指部2的棒、在指部2的面21上向内反射并在指部2的棒 的材料中传播、然后横穿指部2直线且纵向地到达其下游端部26。将在下 文描述光束F由指部1的下游端部16引入并由指部2的下游端部26射出。

各个棒具有足够大的横截面以允许光束F在其内沿着每个直线的路 径段进行传播。换言之，光束F在光学质量的区域外在各个棒的侧面上不 会发生反射。

在本发明中，“光学质量区域”被理解为是指每个指部的、适于反 射或折射光束F而不使其漫射的表面的一部分。在本技术领域技术人员的 技术方面，这些区域已经过光学抛光处理。换言之，它们的粗糙度足够 低而不会引起漫射，这将基本减少光束沿上文描述的光学路径的强度。 优选地，该粗糙度可比区域13和23中且在面11和21上的光束F的波长值小 一半。可在本文中使用用于表示粗糙度的多种方法，例如X光反射率或干 涉法，尤其是通过使用具有已知粗糙度的参照板。

在光学探针的优选配置中，各个指部1（分别地，指部2）的侧面可 以包括平面12（分别地，平面22），平面12（分别地，平面22）包含光 学质量侧区域13（分别地，光学质量侧区域23）。例如，可使用直径e1 等于6mm（毫米）的圆柱形预成型件获得各个棒，并通过沿其整个长度 加工平整截面形成平面12或22，使得每个棒的垂直于平整截面的厚度e2 减小至5mm。由此便于各个棒的加工。这样，光学探针中的指部1和2的 各个平面12和22彼此平行且彼此面对。

指部1的长度L₁可以为约70mm，两个纵轴A₁与A₂之间相隔的距离D_e可为约24mm。在这种情况下，指部2的长度L₂可以为约40mm。

指部1和2的各个棒通过由图3中的点划线表示的支承件3保持在适当 位置并且彼此平行。该支承件3通过将各个棒的下游端部16或26保持与介 质M的流平行来支承每个棒，其中，棒的上游端部定向在流的上游方向上。 有利地，支承件3也可具有流线形状以尽可能地减少其在介质M的流中产 生的干扰，并且尤其使得这种干扰不会上升至指部1和2的上游端部。

此外，支承件3可设置为在指部1和2的棒的下游端部处提供并收集光 束F。例如，支承件3可包括两个光纤端口31和32，光纤端口31被设置为 将输入光纤41光学连接至指部1的下游端部16，光纤端口32被设置为将输 入光纤42光学连接至指部2的下游端部26。参考标记33和34表示用于形成 被插入光纤41和42的端部与棒之间的光束F的部件。这些部件是本领域技 术人员所已知的，并且可以为小尺寸的透镜、球透镜或镜面准直器。

可替代地，可以在与指部1和2的棒的下游端部相隔一定距离处提供 并收集光束F。在这种情况下，光束F可以在光源与支承件3之间的介质M 中传播，以及支承件3与光学检测器之间的介质M中传播。

光学质量的侧区域13（分别地，23）位于平面12（分别地，22）上 与指部1（分别地，2）的棒的上游端面11（分别地，21）紧邻。如图2所 示，这极大地减少了光束F的路径在包含于介质M的被探针自身干扰的部 分P内的区域13和23之间的比例。

这样，上游端面11和21的斜率具有两个功能。一方面，这些面11和 21均形成具有相应指部的平面12或22的突出角。另一方面，它们引导光 束F在指部1和2的各个棒内、在这些面11和21上的反射。

现介绍在图4中表示的以下角度：

i₁：光束F在上游端面11上的入射角；

i₂：光束F在上游端面11上的反射角；

i₃：光束F在光学质量侧区域13上的入射角；

i₄：光束F在光学质量侧区域13上的出射角；

i₅：光束F在光学质量侧区域23上的入射角；

i₆：光束F从光学质量侧区域23上的折射角；

i₇：光束F在上游端面21上的入射角；

i₈：光束F在上游端面21上的反射角；

a₁：上游端面11与光学质量侧区域13之间的突出角的角度；以及

a₂:上游端面21与光学质量侧区域23之间的突出角的角度。

所有这些角度与垂直于发生相关反射或折射的光学质量的表面的方 向相关联地计算。

反射和折射的菲涅尔方程表示i₁与i₂是相等的，n₁·sini₃=n_M·sini₄， n_M·sini₅=n₂·sini₆，以及i₇与i₈是相等的，其中n₁、n₂和n_M分别为指部1的棒 材料的光学折射率的值、指部2的棒材料的光学折射率的值和介质M的光 学折射率的值。

在几何学上，a₁=90°-i₁，a₁=i₂+i₃，i₄与i₅相等且不为零，a₂=i₇-i₆，以 及a₂=90°-i₈。

此外，以下关系式得到指部2的上游端部相对于指部1的上游端部偏 移的距离D_r和纵轴A₁、A₂之间相隔的距离D_e之间的关系： tani₄=(D_r–l₂+l₁)/D_e，其中，l₁（分别地，l₂）表示指部1（分别地，指部2） 的上游端部的点与被光束F横穿的区域13（分别地，23）的点之间的距离。

实际上，每个指部1、2的棒的材料几乎一直具有关于光束F的光学折 射率的值，该值大于介质M的光学率值n_M。由此，两个指部之间的光束F 的角度i₄=i₅大于各个棒内的角度i₃和i₆。为了能够通过对介质M的光谱吸收 带的多普勒分析确定流速，角度i₄=i₅不为零，从而确保光束F不垂直于两 个指部1和2之间的速度向量V。例如，角度i₄=i₅可以取40°（度），相当于 光束F与速度向量V之间为50°。有利地，如在本说明书的下文中进一步描 述的，可替代地将角度i₄=i₅选择为对应于光学质量侧区域13和23上的布儒 斯特入射（Brewster incidence）。

在本发明中，没有必要由相同的透明材料构成两个指部1和2的各自 的棒。换言之，两个棒各自的材料可以不同，并且本领域技术人员应该 明白如何根据它们的折射率值（类似于上述角度的值）选择这些材料， 以允许光束F遵循所需路径传播。

相似地，在本发明中，光束F在上游端面11和21上的反射也没有必要 为全反射。应当明白，全反射的特征在于被反射的光能比例，该比例接 近于反射的100%时被称为全反射。

为了能够再现本发明，将在下文描述根据本发明的光学探针结构的 两个实施例，其中在上游端面11和21上的反射为全反射。然而，应当理 解，在这些实施例中使用的以获得全反射的多种方法可通过一个棒到另 一个棒而结合在同一探针内。

在第一个实施例中，指部1和2的上游端面11和21均装配有镜子，镜 子确保在光束F在这些面上的反射在相应棒内是全反射。该镜子可以包括 沉积在棒的上游端面上的至少一层金属。各个上游端面的镜子还可覆盖 有保护层以防止镜子被介质M腐蚀。这种上游端面镜允许棒使用折射率不 是特别高的透明材料。例如，指数约为1.5的透明玻璃棒可以与在360nm （纳米）和760nm之间的可见光范围内的光束F一起使用。

在第二个实施例中，指部1、2中的每个的上游端面11、21为相应棒 的材料与介质M之间的屈光界面。这样，光束F在该上游端面上的反射为 全内反射，其中入射角大于斯涅尔定律（Snell law）给出的临界角透射值。 对于指部1，该临界角透射值为arcsin(n_M/n₁)，其中arcsin表示反正弦函数， n₁为指部1的棒材料的折射率，对于指部2具有相同的表达式。因此，在第 二个实施例中在两个指部的上游端部处不必具有金属层，从而这种探针 与可能具有腐蚀性或极热的介质M兼容。

然而，作为在两个指部之间的光束F的角度i₄的所需值的函数，棒材 料的折射率需大于最小值，使得本发明所提出的在各个棒内和在两个棒 之间的光束F的路径，在全内反射的情况下与斯涅尔光学定律的反射和折 射兼容。因此，对于40°的i₄,对于根据第二个实施例可能的探针操作， 两个棒的折射率必需大于1.76。

下表1中总结了当两个棒由光学折射率在1.76和1.85之间的掺钕钇铝 石榴石（YAG）构成（例如，对于波长为2.7μm（微米）的光束F，等于 1.8）时，这种光学探针的结构参数。对于这些值，已假设介质M为气态 的，使得指标值n_M可被认为等于1。

a₁=55.46° a₂=34.54° i₁=i₂=34.54° i₆=20.92° i₃=20.93° i₇=i₈=55.46° i₄=i₅=40.0° D_e=30mm

表1

在本发明的改进中，光学探针可附加地包括第一镜27（图2），第一 镜27位于指部2的下游端，以便使光束F在同一指部2的上游端的方向反 射。以此方式，光束F沿两个指部1和2之间的相同路径以相反方向再次横 穿介质M。路径的加倍增加了光束F与介质M的相互作用，使得所获得的 物理和化学特性的值更准确。通过具有镜27的配置，光束F被引入光学探 针中并且在指部1的下游端部处从其恢复。在这种情况下，可使用双棱镜 分束器（未图示）以使待作为输入而引入到探针的光束与待作为输出从 探针恢复的光束叠加。

在这种情况下，在光束F以第一方向穿过流动介质M然后以与第一 方向相反的第二方向行进的情况下，有必要采用为评估流速而进行的多 普勒效应分析。实际上，每个路径方向对应于具有其它方向的以代数的 方法相反的多普勒效应。

在另一改进中，除了第一镜27以外，光学探针还可包括第二镜17， 第二镜17位于指部1的下游端，以便将光束F在相同指部1的上游端的方向 上反射。以此方式，光束F沿两个指部1和2之间的相同路径、在路径的两 个相反方向之间交替地多次穿过介质M。所获得的流动中的介质M的特性 值的精度因而进一步增加。在这种情况下，两个镜17和27中的至少一个 可能具有残余透射，从而引入并提取光学探针内的光学路径中的光束F。 然而，为此目的可替代地使用其他方法，例如，将微反射条插入于光束F 的光学路径中。

当光学探针被设计使得光束F根据布儒斯特入射条件穿过棒材料与 外部介质之间的各个折射面时，通常有利的，但特别优选的是使用镜17 和27。以此方式，光束F透射穿过这些界面而不会因反射而出现强度损失。 然而，应当明白，对于光束F的入射介质与出射介质之间的屈光界面，布 儒斯特入射角等于arctan(n_e/n_i)，其中arctan表示反正切函数，n_i为入射介 质的折射率值以及n_e为出射介质的折射率值。如果需要，可参考光学领域 的一般工作获得布儒斯特入射条件的更多细节。

这种改进可应用于在两个指部1和2的下游端部引入和/或恢复光束F。 因此，两个指部1、2中的至少一个的下游端部16、26可包括对应棒的基 面，该基面相对于纵轴A₁、A₂以布儒斯特角倾斜。因此，在使用光学探 针期间，光束F在没有反射的情况下被基面折射。

相同的改进可应用于被浸于介质M中的指部1、2的上游端部。因此， 光学探针可被设计使得以角度i₄=i₅对应于在光学质量侧区域13和23的折 射面上的布儒斯特入射条件。

如图5所示，本发明的测量装置包括：图2至图4的光学探针、可变波 长的光源40、光度检测器50、以及用于处理测量信号的单元51。光纤41 将光源40连接至到光学探针的输入，光纤42将来自光学探针的输出连接 至检测器50。

光源40优选为激光源，以便产生在对于流动介质M的物理和化学特性 的值的所需精度足够窄的光谱范围内的光束F。在光学探针位于流动介质 M的情况下，逐渐改变源40的波长。根据所使用的激光源的类型，这种变 化可以是持续的或离散的。然后，从光学探针输出的光束F的可变光强度 被检测以对波长值取样。信号处理单元51对检测器50所产生的光强度测 量信号进行谱分析。用于使用本发明的测量装置的这种方法与用于现有 技术的探针的方法相似，因此不对其进行进一步描述。仅在此回顾应用 于流动介质M的物理和化学特性中的一些的谱分析的原理。对于存在于介 质M中的化合物的光谱吸收线：

-当介质M静止，即流速为0时，线相对于其中心波长的移动提供了 用于通过多普勒效应分析的流速值；

-线的宽度提供了介质M的温度值；以及

-线的面积提供了介质M中的化合物的浓度值。

这种测量装置可用于多种应用，包括对风洞设施中的空气流或从喷 气喷嘴或引擎的废气的表征。

应当理解，可以在上述的实施方式中引入修改的情况下再现本发明 以使其适用于特定的应用。尤其是，所提到的数值仅作为示例提供。