三維光學(xué)體層析重建技術(shù)研究.pdf

1、對復(fù)雜流場的流動顯示和定量測量是現(xiàn)代航空、航天及能源工程中的基本而關(guān)鍵技術(shù)，例如對高超音速飛行器再入大氣層時產(chǎn)生的高溫流場、火箭發(fā)動機產(chǎn)生的高溫燃?xì)馍淞鲌觥L(fēng)洞中的高超音速流場等的診斷。光學(xué)層析技術(shù)由攜帶被測場信息的多方向投影數(shù)據(jù)來重建待測場，具有非接觸、瞬態(tài)和三維全場測量的優(yōu)點，是實現(xiàn)流場全場定量測量的重要技術(shù)之一。但是，傳統(tǒng)的光學(xué)層析技術(shù)是基于二維Radon變換的“切片”式層析，即將三維流場劃分成一組相互平行的二維切片，分別對各切片

2、進(jìn)行層析重建，再將二維重建結(jié)果“堆”成三維重建場，是一種二維“切片”式的準(zhǔn)三維重建方法。本文針對三維流場的全三維重建問題，將體積層析理論與光學(xué)層析技術(shù)相結(jié)合，跨越二維“切片”過程，直接實現(xiàn)對流場的三維光學(xué)層析重建。主要工作如下:
　　 1.針對三維干涉體層析重建問題，研究了進(jìn)行精確重建所需的光學(xué)層析投影完全性條件;將體積層析理論引入到干涉體層析技術(shù)中，實現(xiàn)了干涉體層析重建算法;在此基礎(chǔ)上，通過馬赫-曾德干涉光路，對真實流場進(jìn)行層

3、析測量，并通過干涉體層析算法實現(xiàn)了重建。
　　 2.針對體層析重建的特點與莫爾層析投影的剪切干涉特性，提出了雙正交光柵莫爾體層析投影光路;通過標(biāo)量衍射理論，分析了此光路莫爾條紋的成像過程，獲得各級頻譜對應(yīng)的網(wǎng)格狀莫爾條紋圖的解析表達(dá)式，為莫爾體層析技術(shù)研究開拓了一條新的途徑。
　　 3.針對雙正交光柵莫爾體層析的重建問題，根據(jù)所得網(wǎng)格狀莫爾條紋圖的解析表達(dá)式，采用傅立葉變換算法處理條紋圖，實現(xiàn)了兩個方向剪切投影相位的同時

4、提取;提出了基于雙正交光柵莫爾體層析光路的三維莫爾體層析重建算法;在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了雙正交光柵莫爾體層析光路，以丙烷擴散火焰為對象，進(jìn)行了三維溫度場重建。
　　 4.針對莫爾體層析投影數(shù)據(jù)的提取問題，通過對雙正交光柵莫爾體層析光路中各級頻譜對應(yīng)的解析表達(dá)式的研究，發(fā)現(xiàn)不同頻譜莫爾條紋圖之間存在空間相移特性;針對此特性，提出了一種能夠同時獲得至少四幅空間相移圖像的莫爾體層析空間相移投影光路;通過標(biāo)量衍射理論分析其成像過程，推導(dǎo)出此