基于空間相移的莫爾層析技術研究.pdf

1、復雜流場的全場顯示與三維定量測量技術，在現(xiàn)代航空、航天領域以及能源工程中具有非常重要且廣泛的用途，如對火箭尾焰、發(fā)動機射流場、超音速風洞和爐內燃燒場等流場的診斷。光學層析技術是一種將光學方法和CT(Computerized Tomography)技術相結合的流場測試方法，具有非接觸、實時和全場測量等特點，可實現(xiàn)對流場中多種物理參數(shù)的三維定量測量。其中，莫爾層析技術具有光路簡單，抗干擾能力強，測量動態(tài)范圍大的優(yōu)點，更適合于實際惡劣條件下復

2、雜流場的診斷。
　　投影信息的提取對CT重建的質量至關重要。本文針對莫爾CT條紋圖投影數(shù)據(jù)的提取問題，通過對不同頻譜莫爾條紋圖之間的空間相移特性的研究，提出了基于空間相移方法的莫爾CT投影數(shù)據(jù)提取方法。以此為基礎，建立了莫爾CT空間相移投影光路，并進行了深入的實驗驗證。主要工作如下:
　　1.通過標量衍射理論，分析了雙線光柵莫爾條紋的形成過程，研究了不同頻譜莫爾條紋圖之間的空間相移特性;在此基礎上，設計了僅由一個正交光柵和一

3、個線光柵組成的，結構非常簡單的莫爾CT空間相移光路;通過標量衍射理論推導得到了各頻譜條紋圖像強度的解析表達式，發(fā)現(xiàn)了其中存在的空間相移特性關系;在此基礎上，設計了四步和六步相移算法，通過對丙烷火焰的投影相位提取實驗驗證了該方法的可行性，實現(xiàn)了基于空間相移方法的莫爾CT投影相位提取。
　　2.針對前述設計光路較長、衍射效率低、剪切投影相位中包含難以忽略的高階偏導項的問題，提出并建立了基于角譜濾波的雙線光柵莫爾CT兩步空間相移光路，該

4、光路通過4f系統(tǒng)在角譜域濾波，不僅顯著縮短了CT投影光路，而且基本消除高階剪切偏導項的影響;根據(jù)在該光路中獲得的兩幅空間相移圖，提出了相應的兩步相移方法;在此基礎上，通過測量已知球面波相位，分析了相位提取的誤差，并利用該方法測量了丙烷火焰的相位信息。
　　3.針對流場真實溫度的三維重建問題，提出了結合空間相移莫爾CT技術和ECT(Eimission Computerized Tomography)技術對待測燃燒火焰場進行三維診斷的