综上所述,以上方法都有各自的优缺点,可以对流场进行定性或定量的测量,但是都不能实现对流场的全面显示。
1。3 流场诊断的光学层析技术
光学层析技术(OCT),是计算机层析技术在光学领域的分支,是用于流场诊断的有效方法。它的瞬时性和非接触性的特点在复杂流场测量中有很大优势,可以实现流场三维的定量测量和显示。
1。3。1 发射层析技术
发射层析技术是指探测源位于流场内部,探测器(CCD或光纤探测器)在外部接收辐射投影数据的方法。实验中不需要外部光源,装置简单,容易实现,可获取流场中多种参数,一度成为研究热点。但是该方法只有当被测场存在对外辐射时,才能对其进行检测,所以有其应用上的局限性。
而透射层析以外置光源做探测源,另一侧用探测器接收携带出的被测场信息,相比发射层析具有更大的应用范围。
1。3。2 干涉层析技术
干涉层析技术中的投影图像是干涉条纹,它反映了流场信息沿着传播路径上相位差的累加,具有很高的灵敏度、精度和空间分辨率。1985年,H。M。Hert首先基于干涉层析实现了二维火焰场的诊断[[[21]Hertz H M。 Experimental determination of 2-D flame temperature fields by interferometric tomography[J]。 Optics communications, 1985, 54(3): 131-136。]]。R。Snyder和L。Hesslin[[[22]Snyder R, Hesselink L。 Measurement of mixing fluid flows with optical tomography[J]。 Optics letters, 1988, 13(2): 87-89。]]、D。W。Watt和C。M。Ves[[[23]Watt D W, Vest C M。 Turbulent flow visualization by interferometric integral imaging and computed tomography[J]。 Experiments in fluids, 1990, 8(6): 301-311。]]、Y。Zhang和G。A。Ruff[[[24]Zhang Y, Ruff G A。 Three-dimensional temperature measurements in enclosures by using multiview interferometric tomography[J]。 Measurement Science and Technology, 1994, 5(5): 495。]]等人分别通过干涉层析实现了对液体流场的诊断、湍流场的重建和三维温度场的测量。在国内,贺安之、周怀春[[[25]Lv W, Zhou H C, Zhu J R。 Implementation of tridirectional large lateral shearing displacement interferometry in temperature measurement of a diffused ethylene flame[J]。 Applied optics, 2011, 50(21): 3924-3936。]]等人也在干涉层析方面做了很多工作。论文网
干涉层析技术本身的高灵敏度也使得它对于测量环境的要求苛刻,完整的干涉条纹图也限制了被测场折射率的起伏范围,所以,在振动大、有环境光干扰和流场变化剧烈的情况下,该技术的应用会受到限制。
1。3。3 莫尔层析技术
莫尔层析的概念在1980年被O。Kafri首次提出,他设计了莫尔偏折光路系统,利用非相关光源实现了对相位物体的信息的获取,得到了蜡烛火焰的偏折图像[[[26]Kafri O。 Noncoherent method for mapping phase objects[J]。 Optics letters, 1980, 5(12): 555-557。]]。此后,E。Keren[[[27] Keren E, Bar-Ziv E, Glatt I, et al。 Measurements of temperature distribution of flames by moiré deflectometry[J]。 Applied optics, 1981, 20(24): 4263-4266。]]、J。Stricker[[[28]Stricker J。 Analysis of 3-D phase objects by moiré deflectometry[J]。 Applied optics, 1984, 23(20): 3657-3659。]]和E。Bar-Ziv[[[29]Bar-Ziv E, Sgulim S, Kafri O, et al。 Temperature mapping in flames by moiré deflectometry[J]。 Applied optics, 1983, 22(5): 698-705。]]等人根据莫尔层析技术相继对火焰场、超音速风洞密度场的密度梯度等进行了重建。1984年,J。Stricke、Y。Nakano、K。Murata等人分别将逆Radon变换[[[30]Stricker J。 Analysis of 3-D phase objects by moiré deflectometry[J]。 Applied optics, 1984, 23(20): 3657-3659。]]与Tablot效应引入了莫尔层析[[[31]Nakano Y, Murata K。 Measurements of phase objects using the Talbot effect and moiré techniques[J]。 Applied optics, 1984, 23(14): 2296-2299。]],使其在重建流场方面更具普适性。