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基于双色法的碳烟火焰三维温度场计算层析成像测量

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新能源进展 2024年第4期12卷 408-416页

作者：吴雨轩苏海航蒋利桥中国科学技术大学能源科学与技术学院广州510640 中国科学院广州能源研究所广州510640 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广州510640

建立了一种基于多角度火焰光学投影信号获取的三维层析重建成像算法,用于测量不规则形态火焰的三维结构。通过搭建可旋转的射流燃烧装置建立不规则轮廓非预混稳定乙烯碳烟火焰,采用单一像增强相机(ICCD)从28个不同角度依次进行火焰自发... 详细信息

建立了一种基于多角度火焰光学投影信号获取的三维层析重建成像算法,用于测量不规则形态火焰的三维结构。通过搭建可旋转的射流燃烧装置建立不规则轮廓非预混稳定乙烯碳烟火焰,采用单一像增强相机(ICCD)从28个不同角度依次进行火焰自发光的全波段、550 nm和650 nm窄波段投影图像采集,结合自编制的三维重建程序与修正双色法,实现了碳烟火焰三维温度场测量。结果表明,三维重构算法能够再现火焰结构与温度场三维空间分布特性,温度测量值符合层流乙烯扩散碳烟火焰温度范围,采用任意不同角度投影图像数据的数目高于15个时,重构效果最好。

关键词：碳烟火焰计算层析成像三维温度场双色法

基于贝塞尔光束的连续太赫兹波计算层析成像研究

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基于贝塞尔光束的连续太赫兹波计算层析成像研究

作者：许志浩北京工业大学

学位级别：硕士

太赫兹(Terahertz)波段是目前人们尚未充分开发的电磁波段,由于其穿透性、低能性、惧水性等多种独特的重要特性,太赫兹成像技术已经成为近年来的研究热点,在国防安全、安检反恐、雷达通信、生物医学成像等重要领域发挥了重要的作用。现... 详细信息

太赫兹(Terahertz)波段是目前人们尚未充分开发的电磁波段,由于其穿透性、低能性、惧水性等多种独特的重要特性,太赫兹成像技术已经成为近年来的研究热点,在国防安全、安检反恐、雷达通信、生物医学成像等重要领域发挥了重要的作用。现有的太赫兹成像技术手段有点扫描成像、层析成像、近场成像、数字全息成像等。其中太赫兹层析成像技术通过旋转样品得到不同角度下的投影数据,利用重建算法获取物体强度吸收系数的空间分布,因此应用尤为广泛。与时域脉冲成像技术相比,连续太赫兹波成像系统更加简单。目前连续太赫兹波层析成像技术其焦深受限于高斯光束,数据采集速率受限于逐点扫描模式。近年来以太赫兹贝塞尔光束为代表的太赫兹光场调控手段已逐渐成为研究热点,其具有大焦深无衍射特性,应用于太赫兹层析成像系统中可拓宽焦深。在重建算法方面,传统的滤波反投影算法需要足够多角度投影数据才能获得较好的重建质量,在投影数据较少的情况下会出现严重的条状伪影。代数迭代算法不同于传统的重建算法,通过求解投影方程,在少量投影数据的情况下也能精确重建图像,因此用于太赫兹计算层析成像可极大缩短成像时间。充分调研了太赫兹成像技术与太赫兹层析成像技术的研究现状,以及以贝塞尔光束为代表的太赫兹光场调控技术在太赫兹层析成像中的应用。详细阐述了层析成像的基本原理,比较了滤波反投影算法为代表的解析类算法与代数迭代类算法的区别。针对数据采集速率较慢的问题,编写了数据自动采集程序,研究了基于代数迭代算法重建的连续太赫兹层析成像方法,用滤波反投影重建算法和代数迭代算法通过仿真进行重建对比,仿真结果表明代数迭代算法可用远少于滤波反投影算法的投影数据来精确重建图像,并可在很大程度上减少图像伪影,进而提升图像质量。针对高斯光束焦深短的问题,开展了连续太赫兹贝塞尔特性实验研究。首先对贝塞尔光束在太赫兹波段的产生原理进行了理论上的分析,设计了不同顶角、不同材料的轴棱锥。基于FIR-295型二氧化碳泵浦连续太赫兹激光器,在2.52 THz频段对不同实验参数下的贝塞尔光束的特性展开了实验研究。针对成像焦深短的问题,将贝塞尔光束用于层析成像系统以提升系统焦深,同时给出一种基于压缩感知理论的改进型代数迭代算法。通过图像质量评价函数对两种算法的仿真结果进行对比,可看到在少量投影数据下,改进型的代数迭代算法,重建图像有更好的保真度,更适用于稀疏采样下的太赫兹层析成像实验研究。基于FIR-295连续太赫兹源和高莱单点探测器开展了贝塞尔光束和高斯光束的连续太赫兹波层析成像实验,针对不同焦深位置处的水管进行成像。使用代数迭代算法和改进后的算法进行重建对比,验证了算法的有效性和贝塞尔光束大焦深特性,为连续太赫兹波层析成像技术提供了一种新的思路。

关键词：太赫兹成像计算层析成像贝塞尔光束代数迭代算法

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计算层析成像光谱仪中二元光学元件的研究

激光技术 2001年第2期25卷 112-115页

作者：袁惠周进谈苏庆南京大学物理系南京210093 南京师范大学物理系南京210008

报道了用二元光学技术制作的二维位相型衍射光栅作为计算层析成像光谱仪中的光谱元件。对该光谱元件衍射阵列的强度分布、衍射效率以及各衍射级效率对波长的响应曲线进行了实验检测。结果表明。

关键词：二元光学元件二维光栅光谱仪计算层析成像

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激光吸收光谱层析成像及复杂燃烧场动态监测

中国激光 2022年第19期49卷 11-32页

作者：曹章高欣陆方皞徐立军北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191

燃烧是工业界广泛使用的一种能量转换机制,实时掌握燃烧场燃烧状况对优化燃烧条件和探究燃烧规律具有重要意义。激光吸收光谱(LAS)技术作为一种测量灵敏度高、响应迅速的非接触测量手段,与计算层析成像(CT)技术相结合,可同时实现火焰温... 详细信息

燃烧是工业界广泛使用的一种能量转换机制,实时掌握燃烧场燃烧状况对优化燃烧条件和探究燃烧规律具有重要意义。激光吸收光谱(LAS)技术作为一种测量灵敏度高、响应迅速的非接触测量手段,与计算层析成像(CT)技术相结合,可同时实现火焰温度和组分浓度分布的可视化测量,并进一步分析燃烧反应规律。近年来,LAS技术以其测量系统简单、环境适应性好等优势,在复杂燃烧场参数诊断领域得到了广泛应用。综述了激光吸收光谱层析成像技术及其在复杂燃烧场动态监测中的应用,主要从激光吸收光谱层析成像传感器、数据采集系统、层析成像算法和复杂燃烧场实时动态监测等方面进行介绍。

关键词：激光吸收光谱计算层析成像燃烧场动态监测温度组分浓度

一种锥束CT动态Bowtie的蒙特卡罗模拟研究（英文）

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CT理论与应用研究（中英文） 2018年第3期27卷 315-328页

作者：冯绪杨伍伟文朱慧杰余海军刘丰林重庆大学机械工程学院重庆400044 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044

在CT中,前置于患者的衰减器("Bowtie滤波器"或"Bowtie")被用来减少患者所受的辐射剂量和帮助满足探测器的动态范围,同时Bowtie也能提高CT图像质量。传统的静态滤波器对调制X射线能力有限,我们之前提出了一种能够有效调制X射线的动态Bow... 详细信息

在CT中,前置于患者的衰减器("Bowtie滤波器"或"Bowtie")被用来减少患者所受的辐射剂量和帮助满足探测器的动态范围,同时Bowtie也能提高CT图像质量。传统的静态滤波器对调制X射线能力有限,我们之前提出了一种能够有效调制X射线的动态Bowtie滤波器。本文使用蒙特卡罗模拟方法设计和研究提议动态Bowtie滤波器。首先,建立了一个仿真框架,包括一个目标试样和一个由反射靶生成的多能谱射线源。接着,一个设计试样被用来辅助设计针对于目标试样的动态Bowtie滤波器。最后,我们分别从没有Bowtie滤波器和带有动态Bowtie滤波器两种模式中,模拟获得两个试样的投影数据并进行分析研究。结果显示,在设计的动态Bowtie作用下,到达探测器的X射线动态范围明显减小、X射线光子通量一致性很好,并且动态Bowtie可以减小辐射剂量和提高CT图像质量。

关键词：计算层析成像锥束动态Bowtie 蒙特卡罗仿真