基于微元間輻射平衡的發(fā)射光譜層析研究.pdf

1、溫度的測(cè)量與控制在國防領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域、科學(xué)實(shí)驗(yàn)或者是工農(nóng)業(yè)運(yùn)用方面都有著極其重要的作用，尤其是在航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和研制中。發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)一般是高速噴動(dòng)的氣流場(chǎng)，它的溫度非常高，再加上燃燃室是密閉不可見的，所以需要利用發(fā)動(dòng)機(jī)尾焰溫度場(chǎng)反推燃燒室內(nèi)的燃燒狀態(tài)，由此可見，對(duì)流場(chǎng)溫度場(chǎng)測(cè)量技術(shù)的研究在當(dāng)代各個(gè)領(lǐng)域中有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。但是由于流場(chǎng)的高溫和不穩(wěn)定等特性，用常規(guī)的測(cè)量手段很難對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。近年來，國內(nèi)外不少學(xué)者利用計(jì)算機(jī)圖像

2、處理技術(shù)、光學(xué)層析技術(shù)和輻射測(cè)溫技術(shù)等手段判斷流場(chǎng)的狀態(tài)和溫度水平，取得了一定的進(jìn)展。
　　在高溫、不穩(wěn)定流場(chǎng)的溫度場(chǎng)測(cè)量中，CCD靶面采集到的是射線在流場(chǎng)中傳播經(jīng)過發(fā)射、吸收和散射等過程后的投影。本文在對(duì)流場(chǎng)的輻射傳輸特性、黑體輻射理論以及發(fā)射光譜層析技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)微元間輻射平衡關(guān)系提出了一種基于多路單光譜層析技術(shù)的溫度場(chǎng)三維重建方法。
　　為了提高流場(chǎng)溫度場(chǎng)重建精度，本文考慮介質(zhì)的吸收、發(fā)射和散射等特性，根據(jù)微元

3、間輻射平衡關(guān)系推導(dǎo)出輻射投影矩陣，構(gòu)建出重建溫度場(chǎng)三維分布的計(jì)算模型，并設(shè)計(jì)出一組求解吸收率和吸收系數(shù)的實(shí)驗(yàn)定標(biāo)方法。結(jié)合成熟的CT技術(shù)中ART算法進(jìn)行運(yùn)算，并通過MATLAB對(duì)其進(jìn)行模擬仿真，討論了重建過程中各種因素對(duì)重建精度的影響，給出重建算法中各種影響因素之間的關(guān)系。
　　本文還設(shè)計(jì)了由遠(yuǎn)心焦闌鏡頭、窄帶濾光片、面陣CCD工業(yè)攝像機(jī)和圖像采集卡組成的多路單波長(zhǎng)圖像采集系統(tǒng)。將該系統(tǒng)運(yùn)用到小型的蠟燭火焰場(chǎng)，重建出該蠟燭火焰的三