燃燒三維溫度場重建的算法研究.pdf

1、基于輻射能圖像處理的三維溫度場檢測技術，是通過對CCD（Charge-Coupled Device，CCD）拍攝的火焰圖像利用輻射反問題方法反演三維溫度場。輻射反問題通常表現(xiàn)為不適定性，從而使得輻射反問題求解困難?；诖吮尘埃疚淖隽艘韵鹿ぷ鳎?br>　　光學厚度是研究介質對能量消光的重要參數(shù)，隨著光學厚度的增加，光子的平均自由程減小，那么到達布置在邊界的光學信號接收器的光子數(shù)量就越少，從而增加了輻射反問題的不適定性。因此，本文針對于一

2、個10m×10m×20m的高溫熱輻射爐，重點分析了光學厚度對于輻射反問題不適定性產生的影響。
　　針對于不適定的輻射反問題，Tikhonov正則化（Tikhonov Regularization，TR）法作為一種經(jīng)典的求解方法已經(jīng)在各個領域得到了應用，并被證明為一種可靠的反問題求解方法。正則化參數(shù)在TR法求解過程當中扮演著重要的作用，理想的正則化參數(shù)對于準確地反映三維溫度場信息非常關鍵。因此，本文建立一種含三次樣條插值的L曲線準則

3、（L-Curve Criterion，LCC）法選取正則化參數(shù)，用以提高正則化參數(shù)的選取精確和效率。結果表明，此方法能很好的得到理想的正則化參數(shù)；同時，當插值點為7點時，到理想的正則化參數(shù)的計算時間只需要20s左右；最后，三維溫度重建結果也令人滿意。
　　對于大型矩陣（7200×1200），TR法因其不可避免需要對矩陣求逆，從而降低了TR法的重建效率。廣義奇異值分解（Generalized Singular Value Decom

4、position，GSVD）可以對矩陣進行預先的分解，而利用分解好的矩陣，每次只需要計算小部分內容就能得到完整的三維溫度場。因此，本文提出TR結合GSVD（TR-GSVD）的重建方法，用于提高正則化參數(shù)的求取效率及重建效率。結果表明，TR-GSVD在保證重建精度的條件下，顯著地減少了正則化參數(shù)的選取時間（僅需2s左右），而重建時間僅需0.0312s左右。
　　CCD對于不同波長下的輻射能量有不同的響應值，利用CCD接收全光譜的輻射