【摘要】：對復雜流場的物理參數(shù)分布進行診斷是現(xiàn)代航空航天技術、能源工程、儀器制造等方向的關鍵的技術。但是,物理參數(shù)的單點、單線或單面診斷已遠遠滿足不了要求,對復雜流場物理參數(shù)的三維空間分布進行整體診斷是現(xiàn)階段工業(yè)發(fā)展的迫切要求。光譜強度是復雜流場的重要物理參數(shù)之一。若已知火焰場光譜強度的三維分布,結合黑體爐或熱電偶標定,可以診斷出火焰場的三維溫度場分布;若已知等離子體射流的三維光譜強度分布,再通過靜電探針或微波干涉等方法進行標定,可診斷出動態(tài)等離子體射流的三維電子密度場分布。光譜強度三維重建方法分為兩類:發(fā)射光譜層析方法與透射光譜層析方法。發(fā)射光譜層析方法利用流場在多個方向的投影數(shù)據(jù)來重建流場光譜強度的三維分布,它具有非接觸、無擾動、瞬態(tài)和三維全場測量的優(yōu)點。與透射光譜層析方法相比,它結構簡單,無需復雜光學設備,對實驗環(huán)境要求低。近年來,隨著相機技術的發(fā)展,發(fā)射光譜層析方法成為研究熱點,但是其中仍存在平行投影假設、層間無相關性、空間定位不準確、近似計算等問題。針對這些問題,本論文對發(fā)射光譜層析算法做了深入研究:1、介紹了發(fā)射光譜層析技術,闡述了傳統(tǒng)面層析方法重建三維光譜強度的原理。通過實驗數(shù)據(jù)分析了面層析重建算法的性能,指出變換類重建算法需要較多的投影方向數(shù),對投影數(shù)據(jù)的完備性和均勻性具有較高的要求;而迭代類重建算法在投影方向數(shù)少的情況下可以得到較好的重建結果。2、分析了面層析方法存在的局限性,提出了一種適合非完全數(shù)據(jù)下的體層析新方法——基于射影幾何模型的體層析重建方法。其中采用相機射影幾何模型確定二維圖像平面與三維空間的對應關系,使用多相機標定技術來精確定位三維空間位置;創(chuàng)新地提出了利用投影凸多邊形和亞像素分割的方法來計算空間體素格子對像素的投影貢獻率;根據(jù)質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律,提出了對投影權重矩陣進行局部歸一化的方法。最后,建立了體層析優(yōu)化目標函數(shù),并迭代求解模型最優(yōu)解。3、在數(shù)值仿真實驗中,采用對稱和非對稱流場,驗證了本文重建方法的正確性;同時討論了圖像分辨率、投影方向數(shù)(相機視角數(shù))、噪聲水平對流場三維重建精度的影響;另外,通過實驗結果,分析了使用驗證方向的誤差側面反映三維流場重建精度的合理性。4、對真實火焰場進行了三維光譜強度重建。其中,因不同相機對相同強度的光強具有不同的灰度響應,本文提出了利用多段線性變換法對不同相機的灰度響應曲線進行一致化校正;為了降低計算量,又提出了利用多目可視殼技術約束重建空間區(qū)域。真實實驗使用8臺相機從8個不同視角方向拍攝三維空間的火焰,得到8個二維投影圖像,采用其中7個方向的投影圖像參與三維重建,余下1個相機的拍攝圖像作為驗證方向圖像,將三維重建結果重投影到驗證方向圖像上,重投影誤差(平均相對誤差、最大相對誤差、均方根誤差)分別為1.46%、14.72%、9.40%。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O433
【圖文】：

復雜流場的物理參數(shù)分布能夠直接反應相關設備的計、加工、開發(fā)和優(yōu)化等方面提供關鍵的理論分析和的物理參數(shù)分布大多都是單點、單線或單面診斷，已迫切需要對復雜流場物理參數(shù)的三維空間分布進行整參數(shù)的三維分布診斷引起了國內(nèi)外科研人員的高度關具有空間分布復雜、高溫和高速傳播的特點，其性態(tài)，這些特點導致復雜流場的三維診斷異常困難。雜流場中重要的物理參數(shù)，對間接診斷復雜流場中的作用。如圖 1.1 所示，如果已知燃燒流場的光譜強溫度，可以診斷出燃燒火焰流場的三維溫度場分布；度分布，再通過譜線絕對強度法或譜線相對強度法等維溫度場分布，通過靜電探針或微波干涉等標定方法電子密度場分布。因此對復雜流場的三維光譜強度的至關重要。

西安電子科技大學碩士學位論文Pfeifer 等人[24]使用三步時間相移法對莫爾條紋光強分布滿足正弦結構。但時間相移法因無法復雜流場的瞬態(tài)測量和動態(tài)顯示。孫志、宋e撲惴�，利渝i岢齙目占湎嘁頗鬮黽際踔卮∩希又亟ㄕ凵瀆實娜植嫉玫攪吮棧餥27]利用條紋跟蹤法實現(xiàn)對被測場莫爾條紋激波被測場折射率的三維分布重建診斷。高測量靈敏度，在惡劣的測試環(huán)境中易受到震發(fā)生劇烈變化時，會發(fā)生諸如干涉條紋斷裂等問題。此外，由于干涉儀器設備的經(jīng)濟成本很有限，因此該方法的應用受到很大的限制，

西安電子科技大學碩士學位論文有的傳統(tǒng)光學層析技術是一種準三維的診斷方法，這是因為它是通過對的二維切片進行單獨重建堆砌而成的三維重建場，如圖 1.3 所示。該方必須處于同一平面，探測射線被完全約束到二維平面內(nèi)傳播且假設探測。而在實際應用中，采用相機進行探測時，很難保證相機處于同一平面件并不滿足，重建精度會受到影響。因此，從二維面層析轉(zhuǎn)換到更加符三維體層析是光學層析技術發(fā)展的必然需求，近年來，三維體層析技術析研究中的重點。

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6 常偉,劉延琳;葡萄酒的有機酸層析方法研究[J];釀酒科技;2000年02期

7 寧剛;;地震折射層析方法在隧道松動圈測試中的應用[J];地下空間與工程學報;2014年02期

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5 畢研盟;楊光林;聶晶;;基于Kalman濾波的GPS水汽層析方法[A];“2010年北京氣象學會中青年優(yōu)秀論文評選”學術研討會論文集[C];2011年

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