基于遗传算法的差分吸收光谱反演算法及实验研究

传统差分吸收光谱法(DOAS)对大气痕量气体浓度可以实现准确、快速和在线测量,它对短光程、低浓度气体存在较大的测量误差.本文在传统DOAS算法的基础上,设计了基于遗传算法的DOAS算法,并对信噪比较低的实测光谱数据进行了浓度反演.研究结果表明,该算法在短光程下对低浓度气体具有较高的测量精度,与传统DOAS方法相结合可以获得较宽的动态测量范围.     

单相机离焦法测量粒子三维运动轨迹

本文提出一种测量空间粒子三维运动轨迹的新方法。该方法是当利用双孔透镜成像时,单点粒子在离焦光学成像系统中会形成包含粒子空间信息的两点像,根据粒子像在像平面上的位置和间距可以获取空间粒子的三维空间位置。本文用单点发光体模拟单点粒子,用ＣＣＤ摄像机连续摄取粒子的瞬时空间运动图像,用计算机对获得的图像进行处理,可以得到粒子三维运动轨迹。这种方法可以应用于三维流场的流动显示研究     

调焦辐射层析成像法重建三维发光体辐射场

提出了用一个摄像机重建三维发光体辐射场分布的方法。连续的三维发光体可以看成若干个互相平行的二维发光断层的组合。对发光体某断层进行聚焦摄象,得到的图像是该断层的高斯像和其他断层分别聚焦摄像,可得到组辐射图像,再用图像反汪算法,即可重建各断层的辐射场。实验模拟了具有我断层的三维发光体,获得了初步结果。     

利用光电线阵器件测量气固两相流中燃烧粒子的表面温度

一、引言 燃烧过程中最重要的参数之一是煤粒在燃烧过程中的表面温度。它是改进和研究燃烧不可缺少的参数。这个参数的测量,一直是燃烧研究中比较活跃的一个领域。燃烧室中苛刻的环境使得常规的测量方法难以奏效。燃烧过程中温度高,煤粒颗粒尺寸范围大,运动轨迹飘浮不定,流动速度较大。因此光学测温几乎是唯一可以考虑的方法。光学法有其它方法无可比拟的优点。首先在于它的非接触性,这样测量装置不至于使燃烧的     

颗粒物Mie散射对差分吸收光谱技术的影响

差分吸收光谱法(DOAS)应用于固定污染源烟气排放在线监测时,由于烟气中烟尘颗粒物含量较高,烟尘颗粒物Mie散射引起的消光对准确反演气体浓度应有一定影响,通过对1～10μm烟尘颗粒物Mie散射对DOAS影响的数值模拟和实验研究得出,烟尘颗粒物的散射光强与颗粒粒径分布、颗粒数密度有关,随着颗粒粒径和颗粒数密度增加,气体的差分吸收度随之而增加,差分吸收度曲线的频率特性发生变化,传统DOAS算法中的应用多项式滤波已无法消除颗粒物Mie散射对气体差分吸收度的影响,气体浓度的反演结果远远偏离真实值.     

基于多光谱吸收的交替迭代优化算法

基于模拟退火算法的吸收光谱技术可以实现高温气体温度浓度的二维分布重建。但其计算效率过低,不适合于大规模的场反演计算。针对于该问题,提出了一种基于多光谱吸收的温度场和浓度场重建的交替迭代优化算法。首先对浓度场的计算提出了线性化方案,将原系统半线性化,从而弱化了原系统的非线性;其次对待测温度场、浓度场提出了交替迭代方案,每一步迭代降低一半的未知变量个数;最后用优化技术引入惩罚项来克服重建过程的病态性,在每一步迭代时能自动调整正则化参数,保证了迭代解收敛于精确解。仿真和实验结果表明该算法具有较强的抗噪声能力,在保持重建精度的前提下,能够显著的缩短计算时间,适用于大规模的场反演计算。     

基于彩虹现象的光学测粒技术研究

对基于彩虹现象的光学颗粒测量进行研究,提出了一种新的参数反演模型和算法,可同时测量颗粒的粒径和折射率.新算法基于经验模态分解的去噪技术,并采用一种特征点提取技术和基于Debye理论的反演最优点搜索算法,能较精确的迅速找到反演最优点.数值模拟结果表明,当信噪比降至5 dB时,直径反演最大误差小于10%,折射率反演最大误差小于0.1%.对不同温度下自由下落的水滴进行实验研究,水滴由波长532 nm功率14 mW的连续激光源照射, 产生的彩虹光线经大口径透镜收集,被位于透镜焦平面的CCD相机接收.实验结果同样表明此测量方法具有较好的精度和可靠性.     

光学分层热成像法重建火焰三维温度场分布的研究

本文提出了用光学分层成像法（Optical Sectioning TOmography,OST）重建火焰三维温度场分布的理论和方法。用一个固定位置CCD摄像机分别聚焦火焰的不同截面,得到一系列的叠加火焰图像,对该组图像建立模型,采用图像反演算法,可以重建火焰不同截面的辐射分布。该测量方法实验设备简单,有一定的空间和时间分辨率。     

矩阵式静电传感器灵敏度特性

矩阵式静电传感器空间滤波法测量颗粒局部平均速度的准确度与其灵敏度分布特性密切相关。本文基于静电感应原理和点电荷思想,建立了矩阵式静电传感器三维静电场模型,应用有限元法分析了电极长度和张角以及电极轴向间隔对传感器灵敏度特性的影响,并建立了传感器灵敏度几何无量纲模型。仿真计算结果表明:灵敏度沿轴向分布的周期性均由传感器结构决定,并且在中心截面上呈局部分布特性。     

前向小角光散射法测量颗粒平均尺寸

根据Ｍｉｅ散射在前向小角范围内散射光强是颗粒尺寸的单调函数，并且与散射粒子材料、折射率和形状无关的特性，介绍了一种通过测量前向小角散射光强来确定颗粒群平均尺寸的方法．该方法能够将测量范围扩大到４０μｍ，而且操作方便，重复性好，与计算机技术联用后可以发展为一种新型的粒子在线检测技术．