一、光学分层热成像法重建火焰三维温度场分布的研究（论文文献综述）
刘轩达[1]（2021）在《基于元素自激辐射能量谱的温度场探测重构与实验技术研究》文中指出针对军事和工业领域中对极端环境下温度场探测、重构与可视化的研究需求,本文提出了一种基于元素自激辐射能量谱机理的温度场建模、探测与重构方法,分别使用元素掺杂法与细丝发射谱法对高温火焰表面与内部截面的二维能量光谱特性与温度分布情况进行了深入探究。以高精度s CMOS科学相机作为温度信息探测装置,以普通工业相机作为空间形貌信息探测装置,构建高温场环形阵列化投影探测系统,评估探测阵列的最优布点模式并设计多探测模块的时钟同步。以高温火焰为探测对象,为获取对象尺度信息,依据成像结果对其空间表面进行三维重建,体积重建相对误差优于8%。使用激光诱导击穿光谱技术（laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS）对几类产生高温的源物质含能材料的燃烧残留物进行光谱分析,筛选内禀特征元素、提取其特征能量光谱与波长,结合探测模块标定原理,以此建立温度场正向内禀热-光-电耦合辐射传输模型,并设计投影探测系统中的滤光模块。结果表明铝（Al）、钙（Ca）、镁（Mg）、钠（Na）、钾（K）等元素广泛存在于含能材料与生物质燃料中,其在特定波长附近（Al 395nm,Ca422.67nm,Mg 518nm,Na 589nm,K 768nm）具有较强光谱激发特性,最终挑选K元素为外部掺杂元素,验证了基于特征掺杂元素能量谱激发的窄波段温度场测量方法的可行性。以氧-乙醇预混火焰为待测对象,依据元素能量光谱激发模型设计材料光谱发射率标定实验,给出基于元素掺杂法的温度、光谱发射率分布测量与验证实验方案,测温相对误差小于5%。依据石墨纤维细丝特定光谱发射特性设计基于细丝发射谱法的截面温度测量实验,测温相对误差优于6%。以多管路喷射氧-乙炔高温火球为对象进行实测实验,结果表明基于元素自激辐射能量谱的温度场探测重构方法可有效实现高温场测量。
孙安泰[2]（2021）在《基于深度学习的火焰三维温度场层析重建及预测研究》文中指出燃烧过程中高温火焰的温度分布不仅能直接表征火焰的三维结构,还可以作为先验知识对燃烧过程的进行预判,具有深刻的指导意义。火焰层析成像技术以其易于实现和非侵入性等优点,在燃烧监测和诊断中发挥着重要作用。然而,由于传统迭代方法的数据量大、耗时较长。因此,本文建立了一种基于深度学习的火焰三维温度快速层析重建和预测的模型,训练后具有快速重建和预测的能力。建立并验证了基于视在光线法的辐射传输模型,建立了考虑辐射传输的基于点扩散函数的光学成像系统的卷积层析成像模型,对火焰进行成像模拟,得到了符合光学定律的火焰层析图像。将以上模型作为反问题求解的正问题模型,构建温度-火焰辐射图像的深度学习数据集。建立了一种深层卷积神经网络,确定了样本集数据参数和网络的结构参数、训练算法。通过该网络模型实现了火焰温度的重建,同时通过在图像噪声下样本的重建结果证明了该模型具有较好的抗噪性、泛化能力和重建精度。另外,从样本数量、样本容量和图像分辨率三个方面开展了模型参数对重建效果的影响研究。结果表明,样本数量越多、图像分辨率越高,重建效果越好,而样本容量则需要在合理范围内选取。建立了一种结合卷积神经网络的长短期记忆网络的模型:CNN用于提取图像特征、输入LSTM预测火焰三维温度。建立火焰的时序样本集,实现了火焰三维温度预测。并考虑了时序噪声和图像噪声两种影响,重建结果表明,该模型同样具有时序和图像两方面的抗噪性和预测精度,同时测试集整体样本的重建效果显示出该模型良好的泛化能力。
李天骄[3]（2021）在《基于重聚焦光场图像的三维发光火焰温度场层析重建》文中研究说明航空航天和能源动力等领域广泛存在着高温燃烧现象,其发生在如航空航天发动机、内燃机、电站锅炉、燃气轮机等高温设备中。对高温燃烧现象中的火焰燃烧状态进行理论和实验研究,将有助于优化燃烧系统的设计和高温设备运行状态监测。火焰温度是火焰燃烧状态参数中十分重要的一项,实时准确的获得火焰温度分布情况对燃烧过程的理解和燃烧理论的分析具有重要意义。但火焰燃烧过程不稳定,已有的火焰测量方法较难探测到火焰的瞬时内部温度场,因此火焰温度场在线监测的实时准确性仍需要探讨。为了实现这一目的,可以采用基于辐射成像法的非接触式火焰温度测量方法,从而实现对发光火焰的温度场大尺寸空间连续在线测量。光场相机作为一种基于辐射成像法的非接触式光学探测设备,具有仅通过单次拍摄即可记录待测对象的多角度光场信息的特点,从而简化测量系统的设计与调试工作。将光场相机这一特点应用于火焰测量是一种十分有发展和应用前景的温度场在线检测手段。本文根据蒙特卡洛方法,搭建分层及非均匀辐射物性分布火焰光场成像模型;针对火焰分层特点采用不同重建方法处理光场重聚焦图像,获取相应火焰分层位置的重建图像;预设均匀分布辐射物性,对温度场进行重建,与温度场输入值对比得到其相对误差,从而分析算法准确性;在辐射物性未知情况下,通过预估辐射物性分布的方法,分析重建温度的精度范围。主要完成工作如下:搭建光场相机成像模型,建立针对火焰光场图像的质量评价体系,对比不同辐射物性条件下的火焰光场图像;经过分层模拟不同衰减系数条件下的火焰光场图像,分析火焰发射光线能量的衰减对其光场成像的影响;针对复杂火焰结构,发展非均匀温度场和辐射物性场分布下的轴对称火焰光场成像模型,从而实现发光火焰光场辐射传输成像的完整模拟过程。将给定火焰温度场、辐射物性场等参数输入到上述火焰光场成像模型中,获取火焰光场原始图像和相应子孔径、重聚焦图像,为火焰温度场重建提供模型及数据基础。基于建立的火焰光场成像模型,搭建火焰温度场重建平台,设计火焰三维温度场重建流程。对重建平台进行模拟标定,构建利用不同发射温度黑体平面的图像灰度标定过程和光场相机点扩散函数参数标定方法。采用维纳滤波方法对不同火焰分层的重聚焦图像进行重建获得重建图像,利用灰度与实际光谱辐射力的对应关系式重建温度,进而计算得到相对误差的分布。应用搭建的基于光场成像的火焰温度场重建平台,进一步针对温度重建算法进行讨论,通过合理利用光场重聚焦图像所含光谱辐射信息,针对火焰分层特点采用不同温度层析重建方法重建温度场。引入最近邻域法、小波图像处理方法和解卷积算法,考察最近邻域法和解卷积算法在不同火焰分层的温度重建效果,结合二者在特定火焰分层温度重建效果的优势,提出最近邻域和解卷积联合算法。运用基于光场成像的火焰分层温度重建流程以及解卷积和最近邻域联合算法,分析火焰辐射物性的均匀、非均匀分布对温度重建精度的影响,以及火焰成像位置对温度重建精度的影响。均匀衰减系数分布被用于估计不同衰减系数情况下的火焰温度,从而考察温度重建误差范围;通过对介质的区域性划分,讨论非均匀分布的衰减系数对温度重建效果的影响;在火焰尺寸和光场相机有效像素区域不匹配的前提下,考察并评价光场相机针对不同火焰尺寸的适应能力。将计算流体力学仿真结果输入到火焰光场成像模型中,用于对乙烯层流扩散火焰的数值模拟和光场成像,并通过实验拍摄和热电偶测量不同工况下该火焰的光场图像,用于验证温度层析重建方法。实验并模拟烟黑颗粒浓度比乙烯火焰低一个数量级的二甲醚层流扩散火焰,对其进行光场图像和温度层析重建,考察燃烧区域内烟黑颗粒含量较少情况下的火焰光场成像结果和温度重建效果。从而实现为在线获取火焰温度场分布提供理论模型、求解思路和技术支撑。基于上述研究,本文构建了考虑非均匀温度场和辐射物性场的火焰光场成像仿真模型,实现了高温发光火焰的光场重聚焦成像过程的数值仿真,获得了火焰不同景深位置的成像特性差异;针对处理火焰边缘与中心温度时最近邻域和解卷积算法各自的局限性,提出了分层火焰特性的温度重建联合算法,实现了高效的三维发光火焰温度场在线重建;提出了辐射物性未知时发光火焰的光场层析温度重建策略,从实验和仿真两方面验证了重建策略的正确性,并将该策略应用于不同类型的同轴层流扩散火焰温度场重建。为火焰温度场的光场在线测量提供了仿真模型及数据基础,为发光火焰温度场的三维层析重建提供了求解思路和技术支撑。
刘煜东[4]（2020）在《光场层析成像火焰三维温度场测量方法与系统研究》文中认为燃烧广泛存在于能源动力、航空航天、冶金和化工等领域。准确可靠的火焰温度监测有利于提高燃烧效率、降低污染排放、保证生产安全。同时,火焰三维温度分布的准确测量既是燃烧过程机理研究的基础,也是燃烧装置设计的重要依据。基于火焰辐射光场成像的火焰温度场测量方法具有非侵入、响应时间短、系统简单、不需要信号发射装置等优点,获得了广泛关注。本文主要开展了基于光场层析成像的火焰三维温度场测量方法研究,为开发可靠的火焰三维温度场测量仪器提供了理论和技术基础。首先,介绍了火焰辐射的光场成像基本过程,发展了火焰辐射逆向光线追迹模型。结合火焰的辐射传输特性,提出了光场采样方向和位置特性的定量评价指标。分析了探测器像素、微透镜位置以及光场成像系统光学参数对光场采样特性的影响。在此基础上,提出了火焰辐射光场采样的优化方案,采集了轴对称和非轴对称火焰的辐射信息,并利用光场体重建方法重建了火焰温度分布。结果表明优化后的火焰辐射角度采样增大了23倍,非轴对称火焰的重建误差小于3%。针对光场体重建温度场空间分辨率低的问题,将光场重聚焦成像和光学分层成像技术相结合,开展了光场层析成像三维重建方法的研究。着重研究了光学分层重建断层辐射强度重建精度低的问题,分析了火焰发射率对温度重建精度的影响,进而提出了改进的光场层析成像温度场测量方法（Light Field Sectioning Pyrometry,LFSP）。发展了光场重聚焦图像的点扩散函数模型,据此分析了光场相机光学参数与深度分辨率和横向分辨率之间的关系,进而实现了对LFSP重建空间分辨率的定量评价与相机的参数优化。结果表明LFSP重建的横向分辨率和深度分别可以达到100μm和10mm,显着高于传统的光场体重建方法。在相机参数优化的基础上,设计并研制了光学参数可灵活调整的笼式光场相机,并对相机的装配精度、成像的渐晕与畸变、传感器的噪声与线性度等方面进行了分析与评估。开发了基于笼式光场相机的信息处理软件,具有相机拍摄参数控制、光场原始图像采集与解码、光场成像结果展示与存储等功能。在此基础上,对测量系统进行了参数标定与性能评估。结果表明:笼式光场相机的装配精度、成像特性及图像传感器性能均满足实验需求;LFSP测量系统的温度标定误差小于3%。为了验证LFSP的可行性,对乙烯扩散火焰和高温多相流进行了实验研究。对于乙烯扩散火焰实验,主要重建了层流、湍流、双峰等不同结构和流动特性下火焰的三维温度场,并与热电偶测量结果进行了比较与分析。结果表明:LFSP的测量结果与热电偶测温结果相吻合,具有较好的温度测量准确性;同时,LFSP具有较高的空间分辨率以及时间分辨率。对于高温多相流实验,根据对象特性改进了温度测量算法,将LFSP与粒子追踪测速技术相结合,同时测量了高温飞行颗粒的温度、速度参数,并与理论模型和实验现象进行了比较与分析。结果表明:飞行颗粒的温度变化趋势与理论模型一致,大量颗粒温度高于铁及氧化亚铁的熔点,这与形态观察中发现大量颗粒出现熔化的现象相一致。总的来说,实验结果证明了LFSP测量技术的可行性,具有广泛的应用前景。
黄兴[5]（2019）在《基于主被动光学探测的发光火焰多物理量场重建》文中研究指明燃烧火焰普遍存在于日常生活和工业生产应用中,如燃气轮机、发动机燃烧室、电站锅炉等。而火焰的温度分布与燃烧反应的进行过程密切相关,直接体现了燃烧的状态。为了更加深刻地理解燃烧机理,优化燃烧过程并减少污染物的产生,需要研究可有效测量火焰空间温度分布的燃烧诊断技术。然而由于硬件设备及相应重建算法的限制,以及多物理量场同时测量时相互耦合导致的严重病态性问题,准确的火焰温度测量技术仍然是一项亟待解决的难题。基于火焰自身辐射光场成像的被动式探测技术是一项很有前景的测温手段。因此本文将该技术引入到火焰空间温度分布测量中。针对发光火焰温度与光学参数空间分布重建问题,本文首先建立了火焰内辐射传输与光场成像模型,在此基础上,先后研究了基于被动光场探测的火焰温度重建模型以及温度与光学参数同时反演模型,最后将主动式层析探测技术与光场探测技术相结合,构造了温度与吸收系数协同重建模型,并开展了基于被动火焰光场探测的多物理量场测量试验研究对所提模型进行验证。主要开展的工作有:首先阐明了光场相机成像的原理与特点,建立了计算光场相机内辐射线坐标与空间方向的追踪方法;考虑到火焰类型的不同,分别利用视在光线法和广义源项多流法来求解纯吸收火焰和吸收散射性火焰的辐射强度;将火焰辐射传输模型与光场成像模型相结合,构造了适用于发光火焰的辐射光场成像模型,通过正向模拟获得了两种火焰的辐射光场图像。在火焰辐射光场模型基础上,在光学参数已知时单独对温度分布进行重建。分别建立了基于最小二乘QR分解算法、代数重建算法和Landweber算法的火焰温度分布重建模型。模拟结果表明重建模型是准确可靠的,且Landweber算法具有最高的计算效率。分析了光学参数大小及散射相函数对于温度分布重建的影响,结果表明光学参数增大以及各向异性散射都会降低温度的重建精度。进一步考虑光学参数同样未知的情况,研究基于被动式光场探测技术的火焰温度与光学参数分布同时重建模型。将Landweber算法与序列二次规划算法相结合,在单光谱辐射光场信号下反演纯吸收火焰的温度与吸收系数分布;进而利用三个光谱通道下的火焰光场信号,来同时重建吸收散射性火焰的温度、吸收与散射系数分布。结果表明提出的同时重建模型对于两种类型的火焰均是可行的,与光学参数相比,温度分布的重建精度更高。为进一步提高同时重建过程的计算效率,将基于消光法的主动式激光层析探测技术与被动式光场探测技术相结合,建立基于主被动光学联合探测的火焰温度与吸收系数分布协同重建模型。利用激光消光信号来反演火焰的吸收系数分布,并代入前述的温度求解方程组中,实现温度与吸收系数分布的联合重建。模拟结果证明该协同重建模型是可行的,其计算效率要明显优于被动式光场探测技术,且对于不同的吸收系数大小均可取得准确的温度重建结果。最后,对不同类型的火焰开展了基于聚焦型光场相机成像探测的火焰多物理量场测量试验研究。分别采用被动式火焰光场测温平台、飞秒CARS测温系统和热电偶测温装置,对甲烷Hencken火焰的温度进行测量,三者结果偏差不大,平均相差不超过4%;利用拍摄的乙烯扩散火焰图像对其温度和吸收系数分布进行重建,与热电偶的对比结果说明重建的温度具有较好的精度,而吸收系数分布也可以很好地体现出火焰的形状特征;上述试验证明了基于被动式火焰光场探测的三维温度与光学参数分布测量技术和重建模型的可行性。
安向阳[6]（2019）在《基于波动光学理论的火焰光场成像及温度场重建》文中指出高温火焰的温度测量技术一直是燃烧领域的重要研究方向,这对于燃烧状态诊断、燃料燃烧过程优化及节能减排等均具有重大意义,光场成像测温技术作为一种新型火焰三维测温技术得到了广泛发展。但现有光场成像模型大都是辐射传递方程和几何光学的简单结合,还缺乏完备系统的火焰光场成像理论模型。因此,本文依据波动光学基础理论开展火焰光场成像和温度场重建研究,主要研究内容如下:基于光场成像基本原理,结合波动光学理论分别推导获得传统光场相机和聚焦型光场相机的点扩散函数（PSF）,将PSF作为光学传递参数,提出一种火焰光场卷积成像模型,从波动光学角度实现了火焰的光场成像过程模拟,得到了符合光学成像规律的火焰光场图像。该方法考虑到了诸多物理参数及其相互关系,包括辐射度学和光度学中的单位及其转换关系,充分考虑了波长、光学传递参数、相机重要结构参数及曝光时间等参数对火焰光场成像结果的影响。由火焰光场成像模拟结果表明,该模型能很好地解决各向异性火焰的光场成像问题。基于火焰光场卷积成像模型,提出适用于该模型的强度标定理论,进一步发展了对应的温度场重建策略。针对温度场重建反问题的需要,寻找计算效率和精度较高、鲁棒性强的数值求解算法。最终采用Landweber线性优化算法实现了火焰的三维温度场重建研究,达到了较高的计算效率和精度,验证了本文所提出的火焰光场卷积成像模型及火焰温度场重建策略的可行性。结果表明,在添加较大标定误差的情况下,Landweber线性优化算法依然能保持较高的鲁棒性;同时,计算射线数目的增加有助于提高温度场重建精度,温度梯度增大时低温区域会出现较大重建误差。
曹向宇[7]（2018）在《固体推进剂中铝颗粒温度测量方法及燃烧特性试验研究》文中提出目前,铝粉已被广泛用作固体推进剂添加剂,以增加推进剂的能量密度和发动机比冲。不同环境条件下铝颗粒燃烧特性（如:表面温度及团聚粒径分布等）存在一定差异,现有测试技术精细不足。开展固体推进剂中铝颗粒温度测量方法和燃烧特性试验研究,对于发动机性能优化和铝粉燃烧效率的提高具有指导意义。本文基于辐射成像原理和图像处理技术,分析了反应区铝颗粒辐射特性,采用Monte Carlo方法模拟辐射射线在介质空间中的吸收、散射和反射衰减过程,实现了燃烧室内辐射传递过程的分析和模拟,从而建立了燃烧室条件下铝颗粒温度测量模型,通过仿真模拟和NEPE高能推进剂燃烧试验验证了方法的可行性。从辐射光谱基本理论入手,分析了铝燃烧过程中AlO特征光谱及其它气相产物辐射特性,基于发射率模型基函数不变原理及光谱识别技术,确定了铝的对数多项式发射率模型,建立了4波长温度测量模型,提出一种简洁有效的多波长测温方法,并通过实际测量铝基推进剂燃烧光谱试验验证了方法的可行性。参考总结国内外固体推进剂及金属颗粒点火燃烧试验研究的方法,并结合课题组现有的试验条件,设计改进了不同压强条件下含铝固体推进剂点火测试系统。采用高速摄像系统,观测分析了固体推进剂火焰形貌,并开展了燃面铝团聚过程研究。采用数字图像处理技术,自动识别燃面位置及颗粒轮廓,测量并获得了固体推进剂在不同压强下的燃速及团聚铝颗粒粒径分布。基于辐射成像的温度测量方法,获得了不同工况下铝颗粒表面温度数据,分析认为推进剂配方、压强对颗粒表面温度的影响较小,而粒径增大会导致表面温度降低。
赵文超[8]（2018）在《基于光场分层成像的火焰三维温度场测量方法研究》文中研究指明燃烧是燃料和氧化剂发生的伴随发光、发热现象的剧烈氧化还原反应。燃烧现象广泛存在于冶金、航空航天、火电站、汽轮机等工业过程中。火焰是燃烧现象的可见形态,而火焰温度测量是燃烧诊断领域的一个重要研究方向。为了进一步揭示火焰燃烧本质以及研究燃烧规律,火焰温度场的测量越来越受到科研人员的关注。现存的三维火焰温度测量方法存在系统复杂、实时性差、操作繁复等问题。针对这些不足,本文提出一种结合了光场成像技术与分层成像技术的火焰三维温度场测量方法,并对此方法开展了系统的理论与实验研究。本文首先对光场成像技术的基础理论与方法进行了研究。基于光场成像技术,对光场相机的成像原理和内部机构以及重聚焦算法进行了探究。介绍了光学分层成像法的基本原理和概念,并将光场重聚焦与光学分层成像法相结合,提出了可以实现在单次曝光下瞬态分层成像的光场分层成像技术。对光场成像和重聚焦计算过程进行了数值模拟,用分层成像理论结合Van Citter迭代法对不同分层的原始光强分布进行了重建,重建结果证明了基于光场数字重聚焦的分层成像法的可行性。其次,搭建了光场分层成像的标定系统,并对标定方法及过程进行了研究。为了确保光场相机的重聚焦深度与实际的景深中火焰断层的位置一一对应,利用清晰度函数对景深和重聚焦参数关系进行了标定。在确定了火焰断层位置后,基于刃边法的点扩散函数模型,标定获得了不同断层面的点扩散函数。之后,提出了一种基于Hough变换的微透镜几何参数的标定方法,并在此基础上,求取了图像上R、G、B灰度值与辐射强度的拟合关系。最后,搭建了光场分层成像的火焰三维温度场测量系统,并开发了温度场测量应用软件。开展了蜡烛火焰实验,对测量方法进行了评估。把蜡烛火焰分成四个断层,并对四个断层的原始光强分布与温度场进行重建。重建的火焰外形符合真实蜡烛火焰分层外形的结构特点,重建的温度值与热电偶测量数据具有较好的一致性,误差较小。重建结果证明了基于光场分层成像的火焰三维温度场测量方法的正确性和可行性。最后,开展了对二维可视化循环流化床上的生物质单颗粒火焰的三维温度场的重建研究,对不同时刻的温度场进行了跟踪重建与分析。重建结果表明此方法可以用于实际工业火焰的测量领域。
孙俊阳[9]（2018）在《光场相机标定及火焰三维温度场重建方法研究》文中研究表明燃烧广泛存在于冶金、航空航天和钢铁等工业生产过程中,火焰温度是探究燃烧过程的重要参数,进行火焰温度测量,无论对燃烧过程的理论基础性研究,还是为开发设计新的燃烧设备以及对于研究燃烧经济性、清洁性、安全性和稳定性等都具有重要的意义和应用价值。本文针对目前火焰温度测量系统及方法在模型精确性和工业适用性等方面的不足,提出了一种基于光场成像的火焰三维温度场测量方法,开展了光场相机标定与温度场重建技术研究。耦合光场成像与火焰辐射传输模型,建立了火焰辐射光场成像数学模型,介绍了辐射传输方程求解算法（LSQR算法和Tikhonov正则化算法）的基本原理,并针对实际火焰吸收系数未知的问题,提出了一种可以同时重建火焰温度和吸收系数的Tikhonov-LMBC混合算法。进行了光场成像火焰三维温度场重建问题求解的数值模拟,结果表明Tikhonov正则化算法重建结果优于LSQR且具有更好的稳定性。火焰温度重建结果最大相对误差在3%以内,吸收系数重建结果最大相对误差在2.5%以内。证明了Tikhonov-LMBC混合算法可以同时重建火焰温度和吸收系数,且具有较好的精确性和鲁棒性。针对传统相机标定方法的不足,提出了一种聚焦光场相机的几何参数标定方法,建立了基于原始光场图像的聚焦光场相机标定模型,利用Levenberg-Marquardt算法求解标定模型,进一步结合光场相机F数匹配特性计算了待标定参数值。为了验证所提标定方法的精确性,利用Raytrix R29型相机开展了实验研究,并将标定结果与利用全聚焦图像得到的标定结果进行了对比。结果表明原始光场图像和全聚焦图像虚拟像点的重投影误差分别在17个和13个像素以内,原始光场图像像点的重投影误差在3个像素以内,证明了提出的聚焦光场相机标定方法的可行性和可靠性。利用黑体炉开展了聚焦光场相机成像探测器辐射强度标定研究,针对子图像选取了有效的标定区域以消除渐晕效应的影响,得到了三通道（R、G、B）辐射强度值与灰度值之间的拟合关系,同时利用同流燃烧器和光场成像火焰三维温度场测量系统,开展了非对称乙烯层流扩散火焰实验研究,利用热电偶对Tikhonov-LMBC混合算法重建结果进行了验证。结果表明:火焰温度重建结果与热电偶温度测量结果吻合较好,两种测量结果最大相差187.6 K,证明了利用Tikhonov-LMBC混合算法进行光场成像火焰三维温度场重建的可行性和可靠性。
胡江海[10]（2016）在《基于液体变焦透镜的光学分层成像火焰三维温度测量方法研究》文中提出温度是燃烧火焰众多参数中重要的参数之一。研究燃烧过程中火焰内部各点温度变化,有助于了解燃烧过程的物理化学变化,揭示燃烧现象的本质和燃烧过程的规律,也有助于燃烧设备的工程设计改进和运行优化,最终对能源的高效利用和污染物的超低排放产生重大意义。本文在分析各种传统火焰三维温度分布测量方法的基础上,提出了一种基于液体变焦透镜的光学分层成像法测量火焰的三维温度分布。首先介绍了光学成像系统的相关概念,在此基础上阐述了光学分层成像法的基本原理。然后介绍了液体变焦镜头的工作原理和结构,由于液体透镜变焦迅速,满足实时成像的要求,将液体变焦镜头引入光学分层成像测量系统,实现瞬态火焰三维温度场的测量。提出改进的矩阵模型,将分层成像系统中物像间的矩阵卷积关系转化为线性代数方程组,并采用带约束的Van Citter迭代法解线性方程组,反演三维物体各层原始亮度分布。在计算机中进行了图像复原的模拟实验,结果证明了分层成像测量方法的有效性。针对光学分层成像系统的标定问题,搭建了分层成像系统的标定实验台。首先在标定实验台上,通过拍摄标定板的一系列图像,以熵函数为图像清晰度评价函数,对成像系统各焦平面位置与液体变焦镜头工作电压之间的关系进行了标定。其次,以高斯函数为离焦模型,采用刃边法对光学系统的点扩散函数进行了标定。再次,采用黑体炉对CCD进行了标定,建立了图像灰度与辐射强度之间的关系。最后,搭建了分层成像系统的测温实验台。将火焰沿垂直于相机主光轴平面的方向分为4层,每层厚度2 mm。对三个工况条件下的燃烧火焰分层成像,重建了火焰的三维温度分布。实验结果表明,沿火焰高度方向,由于燃烧的程度不同,温度先上升再逐渐下降；沿火焰径向,存在明显的燃烧区,燃烧区上,反应剧烈,温度最高,而由于燃烧区以内缺少空气,燃烧区以外缺少燃料,温度逐渐降低。不同工况下,火焰高温区域的高度随燃料和空气流速的增加而上升。
二、光学分层热成像法重建火焰三维温度场分布的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、光学分层热成像法重建火焰三维温度场分布的研究（论文提纲范文）
（1）基于元素自激辐射能量谱的温度场探测重构与实验技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景、目的与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 温度场测量与重建手段研究现状 |
| 1.2.2 温度场热-光耦合辐射建模研究现状分析 |
| 1.2.3 温度场的光电探测与验证实验现状分析 |
| 1.3 本文研究内容与章节安排 |
| 1.3.1 本文研究内容 |
| 1.3.2 本文章节安排 |
| 2 温度场内禀热-光-电耦合建模技术研究 |
| 2.1 温度场内禀高温节点元素能量光谱自激发机理 |
| 2.1.1 温度场内禀节点能量光谱激发机理 |
| 2.1.2 激光诱导击穿光谱技术测量元素自激发能量谱 |
| 2.1.3 高温场内禀节点热辐射激发机理 |
| 2.2 温度场节点热-光辐射传输过程建模 |
| 2.2.1 热-光辐射的场内传输 |
| 2.2.2 热光辐射的场外传输 |
| 2.3 温度场节点热-光辐射接收过程建模 |
| 2.3.1 成像模块接收特性标定原理 |
| 2.3.2 探测成像后处理与成像质量评估 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 高温场滤光投影探测技术研究 |
| 3.1 整体实验装置与系统布设 |
| 3.1.1 能量光谱探测与采集模块 |
| 3.1.2 温度场探测成像模块 |
| 3.1.3 成像标定模块 |
| 3.1.4 验证实验模块 |
| 3.2 高温场阵列化同步光电探测模块构建 |
| 3.2.1 光电探测阵列的布点模式 |
| 3.2.2 光电探测模块的构建 |
| 3.2.3 多通道探测模块的时钟同步 |
| 3.3 投影探测目标的表面形貌重建 |
| 3.3.1 空间三维模型重构 |
| 3.3.2 壳体重构效果评定 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于LIBS技术的元素能量光谱分析实验研究 |
| 4.1 含能材料燃烧残留物能量光谱分析 |
| 4.1.1 样品准备与制样 |
| 4.1.2 金属基底下的含能材料残留物能量光谱分析 |
| 4.2 元素掺杂法与外掺元素能量光谱分析 |
| 4.2.1 元素外掺法及元素选取原则 |
| 4.2.2 样品准备与制样 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 基于元素自激辐射能量谱的温度场实测实验研究 |
| 5.1 元素自激光谱发射率及探测模块标定实验 |
| 5.1.1 探测成像模块标定实验 |
| 5.1.2 元素自激光谱发射率标定实验 |
| 5.2 元素掺杂法测量火焰温度与光谱发射率分布 |
| 5.2.1 实验方案及装置布设 |
| 5.2.2 基于元素掺杂与能量光谱分析的火焰温度分布及光谱发射率测量 |
| 5.2.3 实验结果分析与验证 |
| 5.3 细丝发射谱法测量火焰内部截面温度分布 |
| 5.3.1 实验方案与装置布设 |
| 5.3.2 基于细丝发射光谱的半侵入式火焰温度分布测量 |
| 5.3.3 实验结果分析与验证 |
| 5.4 多管路喷射火球模拟装置的高温实测实验 |
| 5.4.1 模拟装置结构与布设 |
| 5.4.2 模拟火球温度区间测试与红外热成像 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文及取得的研究成果 |
| 致谢 |
（2）基于深度学习的火焰三维温度场层析重建及预测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 火焰测温技术及温度重建方法研究现状 |
| 1.2.2 国内外深度学习研究现状及分析 |
| 1.2.3 国内外深度学习在燃烧诊断的研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 发光火焰辐射传输及层析成像模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 发光火焰辐射传输模型 |
| 2.2.1 发光火焰辐射传输模型原理 |
| 2.2.2 发光火焰辐射传输模型模拟 |
| 2.3 层析成像模型 |
| 2.3.1 光学系统成像模型 |
| 2.3.2 点扩散函数 |
| 2.3.3 辐射强度、亮度和图像灰度关联模型 |
| 2.3.4 层析成像模型原理 |
| 2.4 发光火焰层析成像模拟 |
| 2.4.1 轴对称火焰层析成像模拟 |
| 2.4.2 非轴对称火焰层析成像模拟 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于DCNN的发光火焰三维温度场重建 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 深度学习模型搭建 |
| 3.2.1 深层卷积神经网络 |
| 3.2.2 训练优化 |
| 3.2.3 DCNN网络模型 |
| 3.3 发光火焰三维温度分布重建 |
| 3.3.1 轴对称火焰三维温度分布重建 |
| 3.3.2 非轴对称火焰三维温度分布重建 |
| 3.4 发光火焰三维温度重建影响因素 |
| 3.4.1 样本数量对温度重建的影响 |
| 3.4.2 样本图像容量对温度重建的影响 |
| 3.4.3 图像分辨率对重建的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于CNN-LSTM的发光火焰三维温度场预测 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 深度学习预测模型搭建 |
| 4.2.1 RNN网络结构 |
| 4.2.2 LSTM基本原理 |
| 4.2.3 BPTT算法 |
| 4.3 基于CNN-LSTM的火焰三维温度场预测重建 |
| 4.3.1 时序火焰数据集搭建 |
| 4.3.2 CNN-LSTM模型搭建 |
| 4.3.3 三维火焰温度预测 |
| 4.3.4 时序噪声对温度重建的影响 |
| 4.3.5 图像噪声对温度重建的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（3）基于重聚焦光场图像的三维发光火焰温度场层析重建（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 火焰温度场光学测量的研究现状 |
| 1.2.1 光/热辐射测量方法的研究现状 |
| 1.2.2 应用光/热辐射测量的火焰测温方法研究现状 |
| 1.2.3 基于光/热辐射测量的火焰温度场重建研究现状 |
| 1.3 火焰光场成像的研究现状 |
| 1.3.1 光场成像的研究现状 |
| 1.3.2 火焰光场成像的研究现状 |
| 1.3.3 基于光场成像的火焰温度场重建研究现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 发光火焰光场辐射传输及成像仿真 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于蒙特卡洛法的光场相机物理结构仿真 |
| 2.2.1 微透镜阵列结构仿真 |
| 2.2.2 光场相机仿真成像结果 |
| 2.2.3 Raytrix相机参数验证 |
| 2.3 发光火焰光场成像辐射传输模型 |
| 2.3.1 火焰的光场成像及火焰温度分布 |
| 2.3.2 介质内的粒子发射与衰减 |
| 2.3.3 不同辐射物性条件情况下的成像对比 |
| 2.4 火焰的光学分层成像 |
| 2.4.1 发光火焰辐射传输卷积成像模型 |
| 2.4.2 分层火焰光场成像 |
| 2.4.3 非均匀发光火焰辐射模型 |
| 2.4.4 非均匀辐射物性光场成像结果 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于光场图像的火焰温度场层析重建方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 火焰三维温度场重建方法 |
| 3.2.1 火焰三维温度场重建流程 |
| 3.2.2 分层火焰光场成像模型 |
| 3.3 黑体炉温度光场成像仿真标定 |
| 3.3.1 实验标定与模拟标定的对比 |
| 3.3.2 对标定的拟合曲线的验证 |
| 3.4 维纳滤波法重建温度精度分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于联合算法的火焰温度场层析重建方法改进 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 最近邻域法火焰温度层析重建 |
| 4.2.1 最近邻域法 |
| 4.2.2 标定过程 |
| 4.3 小波降噪图像处理方法 |
| 4.3.1 多像素子孔径重构方法 |
| 4.3.2 小波阈值法图像去噪原理 |
| 4.3.3 小波变换方法对重聚焦成像效果的影响 |
| 4.4 解卷积法火焰温度层析重建 |
| 4.4.1 L-R图像复原方法 |
| 4.4.2 解卷积图像与分层图像的相似度对比 |
| 4.4.3 衰减性介质内温度重建结果 |
| 4.5 联合重建算法 |
| 4.5.1 不同分层的层析重建算法选择 |
| 4.5.2 九层火焰分层的温度层析重建算法 |
| 4.5.3 分层数量对温度重建精度的影响 |
| 4.5.4 火焰横截面温度重建效果 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 火焰辐射物性及成像位置对温度重建的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 火焰辐射物性对温度重建影响分析 |
| 5.3 非均匀火焰辐射物性对温度重建精度影响分析 |
| 5.3.1 辐射物性分层模型 |
| 5.3.2 介质辐射物性对温度重建精度影响分析 |
| 5.4 火焰成像位置对温度重建精度影响分析 |
| 5.4.1 火焰的温度重建精度分析 |
| 5.4.2 图像边界畸变对火焰温度重建精度的影响分析 |
| 5.4.3 火焰径向尺寸对温度重建精度的影响分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 典型火焰实例及温度重建方法验证 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 乙烯层流扩散火焰的温度层析重建 |
| 6.2.1 温度和辐射物性参数 |
| 6.2.2 乙烯火焰光场成像结果 |
| 6.2.3 温度层析重建结果 |
| 6.3 乙烯同轴层流扩散火焰光场试验 |
| 6.3.1 实验设备及工作原理 |
| 6.3.2 实验标定预处理 |
| 6.3.3 温度层析重建结果 |
| 6.4 二甲醚同轴层流扩散火焰的温度重建 |
| 6.4.1 温度计算 |
| 6.4.2 二甲醚火焰的光场成像和温度层析重建 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）光场层析成像火焰三维温度场测量方法与系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 火焰温度测量技术的研究现状 |
| 1.2.1 接触式测温法 |
| 1.2.2 非接触式测温法 |
| 1.3 辐射法火焰温度测量技术 |
| 1.3.1 火焰辐射测温原理 |
| 1.3.2 辐射成像温度测量技术 |
| 1.3.3 光场成像火焰温度测量技术 |
| 1.3.4 光场成像火焰温度测量技术存在的问题 |
| 1.4 本文主要研究内容及组织结构 |
| 第二章 火焰辐射光场成像原理与光线采样特性研究 |
| 2.1 火焰辐射光场成像过程 |
| 2.1.1 火焰辐射光场成像原理 |
| 2.1.2 光场逆向追迹模型 |
| 2.2 火焰辐射的光场采样特性 |
| 2.2.1 表征光线 |
| 2.2.2 方向采样 |
| 2.2.3 空间采样 |
| 2.3 光场采样特性的影响分析 |
| 2.3.1 像素与火焰位置 |
| 2.3.2 微透镜放大率 |
| 2.3.3 微透镜焦距 |
| 2.3.4 主镜头放大率 |
| 2.3.5 主镜头焦距 |
| 2.4 光场采样优化及火焰温度体重建 |
| 2.4.1 光场相机辐射采样性能优化 |
| 2.4.2 火焰温度场三维体重建 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 光场层析成像火焰三维温度场重建方法研究 |
| 3.1 火焰三维温度场的光场层析成像原理 |
| 3.2 光场重聚焦图像的等效性分析 |
| 3.2.1 火焰辐射光线传输过程的数学模型 |
| 3.2.2 光场重聚焦成像的数学模型 |
| 3.2.3 传统相机成像过程的数学模型 |
| 3.2.4 等效性分析 |
| 3.3 光场层析成像三维温度场测量方法 |
| 3.3.1 光场重聚焦方法 |
| 3.3.2 光学分层成像算法 |
| 3.3.3 辐射测温方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 火焰三维温度场光场层析重建的空间分辨率研究 |
| 4.1 点扩散函数与重建空间分辨率 |
| 4.1.1 点扩散函数 |
| 4.1.2 深度分辨率 |
| 4.1.3 横向分辨率 |
| 4.2 火焰三维温度场光场层析重建 |
| 4.2.1 模拟条件设置 |
| 4.2.2 光场层析重建与点扩散函数的关系 |
| 4.3 光场相机参数对重建空间分辨率的影响 |
| 4.3.1 不同光场相机的重建空间分辨率分析 |
| 4.3.2 重建空间分辨率的优化 |
| 4.4 火焰重建的其他影响因素 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 光场层析成像火焰三维温度场测量系统研究 |
| 5.1 笼式光场相机设计 |
| 5.1.1 总体设计 |
| 5.1.2 结构设计 |
| 5.1.3 组装与调试 |
| 5.1.4 图像校正 |
| 5.2 笼式光场相机成像性能评价 |
| 5.2.1 装配精度检测 |
| 5.2.2 笼式光场相机畸变特性 |
| 5.2.3 图像传感器噪声 |
| 5.2.4 图像传感器的线性度 |
| 5.3 光场层析成像火焰三维温度场测量系统 |
| 5.3.1 系统基本组件 |
| 5.3.2 系统功能测试 |
| 5.4 测量系统的实验标定 |
| 5.4.1 重聚焦深度标定 |
| 5.4.2 点扩散函数标定 |
| 5.4.3 辐射强度标定 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 光场层析成像火焰三维温度场测量实验研究 |
| 6.1 乙烯扩散火焰温度测量实验系统及装置 |
| 6.1.1 乙烯扩散燃烧实验装置 |
| 6.1.2 热电偶火焰温度测量 |
| 6.2 实验结果及讨论 |
| 6.2.1 层流火焰 |
| 6.2.2 双峰火焰 |
| 6.2.3 湍流脉动火焰 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 基于光场层析成像的高温气固两相流温度、速度测量实验 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 测量方法的改进与验证 |
| 7.2.1 高温颗粒的温度测量 |
| 7.2.2 飞行速度测量 |
| 7.2.3 小球下落的验证实验 |
| 7.3 实验系统及装置 |
| 7.4 实验结果及讨论 |
| 7.4.1 单个高温金属颗粒的温度变化 |
| 7.4.2 高温金属颗粒的温度-速度分布 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 论文的主要结论 |
| 8.2 本文的创新点 |
| 8.3 展望与建议 |
| 参考文献 |
| 研究成果 |
| 致谢 |
（5）基于主被动光学探测的发光火焰多物理量场重建（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究状况 |
| 1.2.1 火焰测温技术研究现状 |
| 1.2.2 光场成像理论研究与应用现状 |
| 1.2.3 温度及光学参数分布重建算法研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 发光火焰辐射传输及光场成像模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光场成像理论基本原理 |
| 2.3 发光火焰内辐射传输计算模型 |
| 2.3.1 纯吸收火焰辐射传输模型及算法 |
| 2.3.2 吸收散射性火焰辐射传输模型及算法 |
| 2.4 火焰辐射光场成像模型及成像模拟 |
| 2.4.1 火焰辐射光场成像模型 |
| 2.4.2 火焰辐射光场成像模拟 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于被动光场探测的火焰三维温度分布重建 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 温度分布重建模型及重建算法 |
| 3.2.1 纯吸收性火焰温度分布重建模型 |
| 3.2.2 吸收散射性火焰温度分布重建模型 |
| 3.2.3 火焰温度分布重建算法 |
| 3.3 纯吸收火焰三维温度分布重建 |
| 3.3.1 三种算法重建结果对比 |
| 3.3.2 非轴对称火焰温度分布重建 |
| 3.4 吸收散射性火焰三维温度分布重建 |
| 3.4.1 基于LSQR算法与Landweber算法的温度分布重建 |
| 3.4.2 光学参数对重建结果的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于被动光场探测的火焰多物理量同时重建 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 纯吸收火焰温度与吸收系数同时重建模型及重建算法 |
| 4.2.1 吸收系数重建算法与模拟研究 |
| 4.2.2 温度分布与吸收系数分布同时重建模型与模拟研究 |
| 4.3 吸收散射性火焰温度与光学参数同时重建模型及重建算法 |
| 4.3.1 温度场与光学参数分布同时重建理论 |
| 4.3.2 吸收系数与散射系数重建模拟研究 |
| 4.3.3 吸收散射性火焰温度场及光学参数分布同时重建模拟 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于主被动光学探测的火焰多物理量场协同重建 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于消光法与光场探测的火焰多物理量场协同重建模型 |
| 5.2.1 消光法基本原理 |
| 5.2.2 温度与吸收系数分布协同重建策略 |
| 5.3 温度与吸收系数分布协同重建模拟研究 |
| 5.3.1 基于消光法的吸收系数分布模拟重建结果与分析 |
| 5.3.2 温度与吸收系数分布协同重建结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 基于光场探测的火焰多物理量测量试验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 Hencken火焰光场试验及CARS温度测量 |
| 6.2.1 Hencken火焰光场试验基本原理 |
| 6.2.2 试验系统与设备 |
| 6.2.3 试验结果与分析 |
| 6.3 乙烯扩散火焰光场试验 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（6）基于波动光学理论的火焰光场成像及温度场重建（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 高温火焰测温技术研究现状 |
| 1.2.2 光场成像技术研究现状 |
| 1.2.3 国内外文献综述简析 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 光场相机基本原理及其光学传递参数 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光场相机基本原理 |
| 2.2.1 传统光场相机基本原理 |
| 2.2.2 聚焦型光场相机基本原理 |
| 2.3 光场相机的参数匹配及重聚焦算法 |
| 2.3.1 传统光场相机参数匹配 |
| 2.3.2 聚焦型光场相机参数匹配 |
| 2.3.3 重聚焦算法 |
| 2.4 光场相机成像系统的点扩散函数 |
| 2.4.1 菲涅尔衍射及透镜相位变换原理 |
| 2.4.2 传统光场相机成像系统点扩散函数 |
| 2.4.3 聚焦型光场相机成像系统点扩散函数 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 火焰的光场卷积成像模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光场成像系统几何光路的确定 |
| 3.2.1 传统光场相机光路系统 |
| 3.2.2 聚焦型光场相机光路系统 |
| 3.2.3 火焰的光场采集光路系统 |
| 3.3 火焰光场卷积成像模型的建立 |
| 3.3.1 线性不变光学系统的成像规律 |
| 3.3.2 辐射度学与光度学中物理量之间的对应关系 |
| 3.3.3 火焰的光场卷积成像模型 |
| 3.4 光场相机模拟程序成像测试及验证 |
| 3.4.1 相机参数匹配设置的验证 |
| 3.4.2 光场相机重聚焦功能模拟验证 |
| 3.4.3 光场相机成像质量验证 |
| 3.5 火焰的光场成像模拟 |
| 3.5.1 不同类型火焰的光场成像模拟 |
| 3.5.2 光场卷积成像模型和辐射传递成像模型的对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于光场图像的火焰三维温度场重建 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 标定模型及其误差 |
| 4.2.1 强度标定模型及其误差 |
| 4.2.2 几何标定模型及其误差 |
| 4.3 火焰温度场重建流程及算法 |
| 4.3.1 火焰温度场重建流程 |
| 4.3.2 重建算法 |
| 4.4 火焰温度场重建结果及分析 |
| 4.4.1 两种光场相机温度重建模型的可行性 |
| 4.4.2 轴对称类型火焰温度场重建 |
| 4.4.3 非轴对称类型火焰温度场重建 |
| 4.5 系统特征参数对重建结果的影响 |
| 4.5.1 计算射线数目的影响 |
| 4.5.2 火焰温度分布形式的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（7）固体推进剂中铝颗粒温度测量方法及燃烧特性试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 相关领域研究进展 |
| 1.2.1 基于辐射成像的温度测量方法 |
| 1.2.2 基于火焰光谱的温度测量方法 |
| 1.2.3 含铝推进剂及铝颗粒燃烧试验研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 基于辐射成像的铝颗粒燃烧温度测量方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 辐射测温基本原理 |
| 2.3 铝颗粒表面温度测量方法 |
| 2.3.1 反应区介质辐射特性分析 |
| 2.3.2 铝颗粒表面辐射模型构建 |
| 2.3.3 铝颗粒燃烧温度测量方法与数值模拟 |
| 2.4 铝颗粒表面温度测量试验研究 |
| 2.4.1 图像采集系统 |
| 2.4.2 试验验证 |
| 2.4.3 结果与分析 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 基于辐射光谱的铝颗粒燃烧温度测量方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 辐射光谱测温方法 |
| 3.2.1 光谱发射率理论 |
| 3.2.2 目标光谱辐射特性分析 |
| 3.2.3 常见辐射光谱测温方法的原理 |
| 3.2.4 光谱发射率模型与测温方法 |
| 3.3 光谱信号采集及温度测量 |
| 3.3.1 目标光谱辐射信号采集系统 |
| 3.3.2 试验验证 |
| 3.3.3 结果与分析 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 铝颗粒燃烧特性试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验系统与试验方法 |
| 4.2.1 试验系统 |
| 4.2.2 试验方法 |
| 4.3 推进剂中铝颗粒燃烧过程分析 |
| 4.3.1 燃面铝团聚及火焰形貌结构 |
| 4.3.2 推进剂燃速测量 |
| 4.3.3 团聚铝颗粒粒径分布 |
| 4.3.4 颗粒燃烧表面温度测量 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 结束语 |
| 5.1 本文主要工作 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 对未来工作的展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（8）基于光场分层成像的火焰三维温度场测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的背景意义 |
| 1.2 火焰温度测量技术的发展现状 |
| 1.2.1 接触式测温 |
| 1.2.2 非接触式测温 |
| 1.3 光场成像技术 |
| 1.4 课题研究内容 |
| 第二章 光场分层成像的理论研究 |
| 2.1 光场数字重聚焦 |
| 2.2 光学成像原理 |
| 2.2.1 光学成像系统 |
| 2.2.2 点扩散函数 |
| 2.3 光学分层成像法原理 |
| 2.4 光场分层成像法数值模拟 |
| 2.4.1 基于对称边界矩阵的反卷积模型 |
| 2.4.2 Van Citter迭代法 |
| 2.4.3 数值模拟 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 光场分层成像火焰三维温度场测量系统标定 |
| 3.1 重聚焦深度标定 |
| 3.1.1 清晰度评价函数 |
| 3.1.2 重聚焦深度标定装置及实验 |
| 3.2 点扩散函数标定 |
| 3.2.1 刃边法 |
| 3.2.2 点扩散函数标定装置及实验 |
| 3.3 辐射强度标定 |
| 3.3.1 辐射强度标定原理 |
| 3.3.2 辐射标定方法改进及标定结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光场分层成像法火焰三维温度场重建实验研究 |
| 4.1 光场分层成像法火焰三维温度场测量系统 |
| 4.1.1 实验装置 |
| 4.1.2 相机控制软件开发 |
| 4.2 蜡烛火焰实验 |
| 4.2.1 火焰图像预处理 |
| 4.2.2 蜡烛火焰三维温度场重建结果与讨论 |
| 4.2.3 误差分析 |
| 4.3 循环流化床单颗粒火焰实验 |
| 4.3.1 循环流化床富氧燃烧技术 |
| 4.3.2 生物质单颗粒火焰温度场重建实验与结果讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）光场相机标定及火焰三维温度场重建方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的背景意义 |
| 1.2 火焰温度测量技术 |
| 1.2.1 接触式测温法 |
| 1.2.2 非接触式测温法 |
| 1.3 基于光场成像技术的火焰温度测量 |
| 1.4 火焰温度测量中的相机标定技术 |
| 1.4.1 传统相机标定研究现状 |
| 1.4.2 光场相机标定研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 光场成像火焰三维温度场重建模型与算法研究 |
| 2.1 火焰辐射光场成像模型 |
| 2.1.1 光线方向与位置确定 |
| 2.1.2 成像强度计算 |
| 2.2 光场成像火焰三维温度场重建算法 |
| 2.2.1 最小二乘QR分解算法 |
| 2.2.2 Tikhonov正则化算法 |
| 2.2.3 Tikhonov-LMBC混合算法 |
| 2.3 数值模拟结果与讨论 |
| 2.3.1 LSQR算法和Tikhonov正则化算法 |
| 2.3.2 Tikhonov-LMBC混合算法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 光场相机几何参数标定方法研究 |
| 3.1 传统相机标定模型 |
| 3.1.1 线性模型 |
| 3.1.2 非线性模型 |
| 3.2 传统相机标定基本方法 |
| 3.2.1 基于主动视觉的传统相机标定方法 |
| 3.2.2 传统相机自标定方法 |
| 3.2.3 基于标定物的传统相机标定方法 |
| 3.3 光场相机标定原理 |
| 3.3.1 标定模型 |
| 3.3.2 标定模型求解 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光场相机几何参数标定实验研究 |
| 4.1 几何参数标定实验研究 |
| 4.1.1 实验研究策略 |
| 4.1.2 标定实验装置 |
| 4.2 标定实验结果及分析 |
| 4.2.1 虚拟像点计算误差 |
| 4.2.2 虚拟像点重投影误差 |
| 4.2.3 像点重投影误差 |
| 4.2.4 光场相机结构参数 |
| 4.2.5 光场相机外部参数 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 光场成像火焰三维温度场重建实验研究 |
| 5.1 光场相机成像探测器光谱辐射强度标定 |
| 5.1.1 标定原理 |
| 5.1.2 标定装置 |
| 5.1.3 标定步骤及结果分析 |
| 5.2 乙烯层流扩散火焰三维温度场重建 |
| 5.2.1 火焰三维温度场重建步骤 |
| 5.2.2 实验系统及装置 |
| 5.2.3 热电偶火焰温度测量 |
| 5.2.4 实验结果及分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（10）基于液体变焦透镜的光学分层成像火焰三维温度测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 温度测量技术的研究现状 |
| 1.2.1 接触式测温技术 |
| 1.2.2 非接触式测温技术 |
| 1.3 光学分层成像测温法 |
| 1.4 液体变焦透镜 |
| 1.5 课题研究内容 |
| 第二章 基于液体变焦透镜的光学分层成像理论 |
| 2.1 光学成像系统的数学模型 |
| 2.1.1 线性系统 |
| 2.1.2 空间不变线性系统 |
| 2.1.3 光学成像系统 |
| 2.2 点扩散函数 |
| 2.2.1 点扩散函数的常见模型 |
| 2.2.2 点扩散函数的确定 |
| 2.3 光学分层成像基本原理 |
| 2.4 液体镜头工作电压的标定 |
| 2.5 卷积方程的矩阵——向量表达 |
| 2.5.1 循环矩阵模型 |
| 2.5.2 非周期矩阵模型 |
| 2.5.3 改进的矩阵模型 |
| 2.5.4 各矩阵模型的比较及选择 |
| 2.6 带约束的Van Citter迭代法 |
| 2.6.1 带约束的Van Citter迭代法 |
| 2.6.2 图像复原模拟 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 基于液体变焦透镜光学分层成像系统 |
| 3.1 分层成像系统标定装置 |
| 3.2 分层成像系统测温装置 |
| 3.2.1 燃烧器 |
| 3.2.2 液体变焦镜头 |
| 3.2.3 CCD相机 |
| 3.2.4 滤光片 |
| 3.3 液体镜头和CCD控制程序 |
| 3.3.1 软件开发工具简介 |
| 3.3.2 控制程序界面设计 |
| 3.3.3 程序控制策略 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光学分层成像法重建火焰三维温度场实验 |
| 4.1 液体变焦镜头标定 |
| 4.2 点扩散函数标定 |
| 4.3 黑体炉标定 |
| 4.4 火焰发射率 |
| 4.5 温度反演结果及讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
四、光学分层热成像法重建火焰三维温度场分布的研究（论文参考文献）
- [1]基于元素自激辐射能量谱的温度场探测重构与实验技术研究[D]. 刘轩达. 中北大学, 2021(09)
- [2]基于深度学习的火焰三维温度场层析重建及预测研究[D]. 孙安泰. 哈尔滨工业大学, 2021
- [3]基于重聚焦光场图像的三维发光火焰温度场层析重建[D]. 李天骄. 哈尔滨工业大学, 2021
- [4]光场层析成像火焰三维温度场测量方法与系统研究[D]. 刘煜东. 东南大学, 2020
- [5]基于主被动光学探测的发光火焰多物理量场重建[D]. 黄兴. 哈尔滨工业大学, 2019
- [6]基于波动光学理论的火焰光场成像及温度场重建[D]. 安向阳. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [7]固体推进剂中铝颗粒温度测量方法及燃烧特性试验研究[D]. 曹向宇. 国防科技大学, 2018(01)
- [8]基于光场分层成像的火焰三维温度场测量方法研究[D]. 赵文超. 东南大学, 2018(05)
- [9]光场相机标定及火焰三维温度场重建方法研究[D]. 孙俊阳. 东南大学, 2018(05)
- [10]基于液体变焦透镜的光学分层成像火焰三维温度测量方法研究[D]. 胡江海. 东南大学, 2016(03)