逐层聚焦成像法重建火焰三维温度场的研究

摘要

三维火焰温度场可视化的实现对研究火焰的特性、生成机理有非常重要的意义,有助于揭示燃烧现象的本质和燃烧过程的规律以及燃烧理论的发展,也有助于燃烧设备设计方法的改进以及设备运行的优化.该文详细论述了采用逐层聚焦成像法重建火焰三维辐射场,进而测量其三维温度场的新方法.逐层聚焦成像是基于三维成像光学理论,它认为,三维物体的信息是由一系列平行的二维的断面图像的信息叠加而成.沿某个方向拍摄三维物体的每一个断层的聚焦图像,从这些图像中能够成功的反演出真实的、原始的断面图像,由此重建出的三维辐射场;根据火焰温度与图像的关系和Plank辐射定律,重建出火焰的三维温度场.该文对逐层聚焦成像法的理论和实现进行了详细的阐述,设计了逐层聚焦成像系统.运用该系统的投影部分,实现了每一断层图像的精确拍摄;运用反演部分,实现了每一断层原始图像的恢复;运用重建部分,实现了三维火焰温度场的构造.实验结果表明了逐层聚焦成像法重建火焰三维温度场理论的正确性和可行性.

目录

文摘

英文文摘

符号表

第一章绪论

1.1课题背景

1.2温度测量的方法

1.2.1接触式测温法

1.2.2光学测温法

1.3本文的主要研究工作

第二章计算基层析技术发展与现状

2.1 CT层析成像技术的发展

2.2 PT过程层析技术的发展

2.3温度测量中的常见CT技术

2.3.1投影数据的获取

2.3.2数据的提取

2.3.3温度场的重建

第三章逐层聚焦成像理论

3.1逐层聚焦成像理论

3.1.1透镜成像

3.1.2光学成像原理

3.1.3光学传递函数

3.1.4二维叠加成像原理

3.1.5三维断层成像原理

3.1.6逐层聚焦成像原理

3.2图像反演

3.2.1辐射测温原理

3.2.2火焰断层间的能量传递

3.2.3火焰断层图像的恢复

3.3三维温度场的重建原理

3.3.1三基色测温原理

3.3.2逐层聚焦成像系统的三基色测温

第四章逐层聚焦成像系统

4.1投影数据的获取

4.1.1聚焦成像系统

4.1.2逐层聚焦控制系统

4.2逐层聚焦的控制软件

4.2.1系统的控制流程

4.2.2系统应用界面

第五章断层图像的反演与三维场的重建

5.1断层图像的反演

5.1.1全系统的光学传递函数

5.1.2光学传递函数的测量

5.1.3断层图像的反演算法

5.1.4断层图像的反演结果

5.2火焰三维温度场的重建

5.2.1三基测温原理重建断层温度场

5.2.2由灰度图像重建断层温度场

总结与建议

致 谢

参考文献