提高复杂燃烧流场羟基示踪测速精度的方法

为了提高流速测量精度,研究OH荧光图像背景抑制的方法.分析识别复杂燃烧流场中存在的背景干扰,构建染噪的数值仿真模型;基于干扰图像和OH标记线信号图像的特性,采用空间变换思想,提出了自适应差分法消除发动机燃烧室剧烈反应区域的燃烧OH荧光干扰;利用空域上信号与背景残余的差别,采用空间滤波法优化背景抑制结果,最后对仿真模型和实验图片对比,验证了该方法的有效性,处理前后峰值信噪比提高了11.83dB,信噪比提高了8.66dB,速度计算误差改善到了1.2%.该方法可有效的抑制背景噪声,提高测速精度,满足激光诊断系统对测量精度的要求.     

可调空间分辨USEDCARS技术研究

相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）技术是一种非常重要的燃烧诊断技术,该技术具有非常强的抗干扰能力和非常高的测量精度。但空间分辨力不足会使CARS技术产生很强的空间平均效应,引起成CARS光谱畸变,进而造成CARS光谱分析困难,无法通过CARS光谱反演燃烧场参数。针对非稳腔空间增强探测CARS（USEDCARS）技术存在的空间分辨不足以及空间分辨力不易改变的特点,分析了影响USEDCARS技术测量空间分辨力的各种因素,采用一组轴棱锥对USEDCARS系统中的泵浦激光进行环状光束整形,并通过调节轴棱锥之间的距离获得了不同直径的环状光束,在此基础上,建立了空间分辨可调USEDCARS诊断系统。开展了空间分辨力分析实验,获得了CARS信号强度随空间位置的分布数据,以CARS信号总强度95%包含的空间区域代表CARS的纵向空间分辨力,以此计算得到了CARS系统空间分辨力为1.7～6.5 mm连续可调。其中,高分辨力情况,达到了现有BOXCARS技术的空间分辨力。利用所建立的空间分辨可调USEDCARS诊断系统测量了酒精/空气预混火焰温度参数,获得了不同空间分辨条件下的CARS光谱。空间分辨力为1.7 mm时,获得了高质量CARS光谱,通过光谱拟合给出了所测火焰的温度信息。分辨力分别为4.9和6.5 mm时获得了较强的CARS信号,但存在光谱畸变。结果显示,空间分辨力对CARS信号的强度和空间平均效应有很大地影响,提高测量的空间分辨力可以有效消除空间平均效应,获得准确的CARS光谱,增强光谱拟合精度,同时空间分辨可调的特性使该系统能够更好地适应不同实验条件下的诊断工作。     

基于荧光谱分辨的煤油燃烧场OH分布测量

燃烧流场浓度、温度空间分布的精细测量对发动机燃烧室设计、计算流体动力学模型建立以及数值仿真软件的验证具有重要意义,其中平面激光诱导荧光(PLIF)技术具有对象选择性、高测量灵敏度、测量信息量丰富、实验开展简单等优势,尤其是OH-PLIF浓度及温度测量技术以其理论成熟性及技术方便性得到更为广泛的应用。但该技术在煤油燃烧场的应用受到较大限制,原因在于煤油燃烧场残余煤油对OH荧光信号造成较大干扰。针对OH荧光分布测量时煤油干扰问题,开展了OH及煤油吸收谱及荧光发射谱理论及实验对比分析。其中煤油蒸汽吸收谱由氘卤灯通过煤油蒸汽前后的光强强度比获得,相比于OH在260～320 nm波段的孤立吸收线,煤油吸收为宽带吸收,煤油吸收线完全覆盖OH激励线,在煤油燃烧场在此波段对OH激励测量时,激励煤油产生荧光不可避免。另一方面,通过调节激励波长,测量获得OH/煤油混合荧光与煤油荧光发射谱。煤油蒸汽荧光发射谱为中心分别位于290及340 nm的宽带信号,OH荧光主要集中于波长300～320 nm,煤油荧光发射谱范围覆盖OH荧光,结合吸收谱测量结果,说明在煤油燃烧场燃烧不充分时,在280 nm波段激励测量OH...     

一种抗尺度畸变的光学相关图像识别技术

为提高光学相关图像识别的准确度和抗畸变能力,引入多重复合匹配滤波器概念,探讨一种新的识别思路。它融合了综合鉴别函数和K-L变换的经典思想,改善了单个匹配滤波器动态范围太小的状况,对图像尺度变换有较宽的适应范围,从而提高了光学模式识别系统的识别效率。仿真结果表明,对尺度缩小1/2的情况,采用此思路可使其滤波的刷新速度比常规方法提高4倍,从而验证了算法的有效性和可行性。     

光致Mg4FGeO6:Mn发光光谱的热敏特性研究

为了发展一种新型测温方法的热敏磷光涂层,对Mg4FGeO6:Mn的双峰发光光谱的热敏特性进行了研究。建立了具有加热平台的光谱测量系统,测量了Mg4FGeO6:Mn在室温到800K温度下的发光光谱。测量了Mg4FGeO6:Mn的吸收光谱,采用晶格微扰理论分析了其双峰发射峰的形成机制。4 F′2和4 F″2向4 A2基态的跃迁,导致在630和660nm附近出现两个发射峰。由于4F′2和4 F″2的总粒子数布局满足热力学平衡,随着温度的升高,两个发射峰呈现了不同的变化趋势,630nm附近的发射峰强度下降较缓,而660nm附近的发射峰强度下降较快。这一变化趋势为采用双峰发射峰强度比测温方法提供了依据。拟合了两个发射峰处的光强比与温度的关系曲线,获得了Mg4FGeO6:Mn采用双峰发射峰强度比方法测温范围为室温到800K。     

一种提高超燃流场羟基示踪速度测量中信号提取能力的方法

针对羟基示踪测速技术在超燃流场应用中测量图像受复杂背景干扰严重的问题,提出一种提高信号提取能力的方法.该方法通过三个步骤实现信号提取能力的提升:利用霍夫变换进行信号识别;基于感兴趣区域的大津阈值算法进行图像分割;结合骨架提取和方向模板方法进行标记线提取.在此基础上,结合仿真和实验,验证了该方法可提高超燃复杂背景干扰下的信号提取能力,解决了提取羟基有效信号精度不够的问题.