航空發(fā)動機(jī)作為飛機(jī)最貴重并且最核心的部件,對飛機(jī)的安全具有重要的影響。根據(jù)民航業(yè)的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,發(fā)動機(jī)故障是影響飛機(jī)航行安全的重要因素,且常常因發(fā)動機(jī)故障導(dǎo)致出現(xiàn)事故征候甚至嚴(yán)重事故等各類安全事件。而通過對航空發(fā)動機(jī)尾氣溫度場進(jìn)行測量重建,并通過對溫度場的分析可以預(yù)知發(fā)動機(jī)狀態(tài)及其所存在的潛在安全隱患。本文基于視覺測量技術(shù),研究一種運(yùn)用光線追跡算法的航空發(fā)動機(jī)尾氣溫度場重建方法,主要研究內(nèi)容包括:1、針對高溫度梯度環(huán)境對視覺測量所產(chǎn)生的成像畸變問題,本文將空間點(diǎn)發(fā)出的光抽象為光線,通過修正光線的傳播路徑,研究光學(xué)系統(tǒng)成像的光線追跡算法,并運(yùn)用Runge-Kutta方法對該算法求解,最后運(yùn)用該算法對圖像畸變進(jìn)行校正。實驗結(jié)果驗證了光線追跡算法對熱源干擾下造成畸變圖像進(jìn)行校正可行性,實現(xiàn)了對圖像畸變的誤差補(bǔ)償。并通過對比光線追跡算法校正畸變與實際溫度場造成的畸變對比,驗證了光線追跡算法應(yīng)用于溫度場重建的可行性。2、在溫度場重建方面,光線追跡法是一種有效的非接觸式光學(xué)測量方法。然而,在航空發(fā)動機(jī)尾氣區(qū)域受強(qiáng)光和高溫干擾,使用光線追跡法重建溫度場的精度相對較低。為解決這一問題,本文提出了一種使... 

【文章來源】：中國民航大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

相對濕度、大氣壓力和溫度對大氣折射率的影響；（a）相對濕度對大氣折射率的影響

中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文102.2Runge-Kutta光線追跡算法原理2.2.1光線追跡算法原理在已知溫度場的情況下，根據(jù)光在折射率均勻的介質(zhì)中沿直線傳播、在變折射率的介質(zhì)中傳播路徑會發(fā)生偏折的原理，利用微分的方法在溫度場中建立等溫線，每條等溫線之間的溫度間隔梯度為T，等溫線之間假設(shè)為恒定溫度分布，從而可將光線所經(jīng)過的變折射率溫度場分成一系列微分溫度梯度區(qū)間。根據(jù)公式（2.4）可求得各條等溫線之間溫度所對應(yīng)的折射率，而且當(dāng)T→0時可以得到所精確的折射率分布梯度。再通過各溫度梯度區(qū)間所對應(yīng)的折射率，利用折射率公式從而得到各區(qū)間的光線軌跡，最后用積分的方法將各溫度梯度區(qū)間內(nèi)的光路連接即可得到光的精確傳播軌跡。圖2-2光線追跡算法原理示意圖圖2-2為光線追跡算法示意圖，通過在溫度場中建立直角坐標(biāo)系中，通過對溫度場的溫度測量，根據(jù)溫度的不同建立溫度梯度場，并在不同溫度梯度之間用等溫線劃分表示。假設(shè)等溫線il兩側(cè)的溫度為i1T與iT，入射光線在坐標(biāo)系的直線方程為11y=kx+b�？汕蟮萌肷涔饩�與溫度場第一條等溫線1l的交點(diǎn)11(x,y)，再根據(jù)溫度場模型求得等溫線在該點(diǎn)處的法線1NKa，根據(jù)上述已知數(shù)值運(yùn)用公式（2.4）可求得入射光線與法線的夾角0；由公式（2.5）可以得到等溫線1l兩側(cè)溫度為0T、1T的折射率0n、1n，即為公式（2.5）、（2.6）所示；根據(jù)折射定律公式（2.7）可以求解出折射光線與法線的夾角1，根據(jù)公式（2.8）可解得1k°W，再根據(jù)交點(diǎn)坐標(biāo)最終可求出射光線方程為11y=kx+b。

中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文1101001coskNkN=(2.5)01010.07976630.0797663n1n1TT=+、=+(2.6)0011sinn=sinn(2.7)11111coskNkN=(2.8)對上述光線在不同溫度梯度之間的傳播進(jìn)行求解，經(jīng)過求解之后可以得到光線經(jīng)過n次的折射后的光線直線方程為nny=kx+b，其中n=1,2,3...。假設(shè)最初的入射光線在均勻溫度場中沿直線傳播交匯于像面P"點(diǎn)，在非均勻溫度梯度干擾下經(jīng)過n次等溫線折射后得到的折射光線交匯于像面于P點(diǎn)，產(chǎn)生的非均勻溫度梯度干擾折射偏差e即為PP如公式（2.9）所示。光線追跡算法流程圖如圖2-3所示。00()npnpe=kx+bkx+b(2.9)圖2-3光線追跡算法流程圖

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3219132