参考文献 21

1   绪论

1。1   引言

如今燃烧流场的三维显示和测量已成为在现代航空、航天及能源发展等领域内具有重要意义的技术。对这些流场参数的三维定量测量与流动显示可以优化军事装备的性能，提高它们的寿命以及改善它们在工作时的效率。 

光学测量方法能够实现在不干扰待测场的情况下，实时测量流场的各项物理参数，并且能够保证测量结果的精度。对于恶劣环境中的流场诊断，光学测量方法有着十分明显的优势。如今，出现出了很多光学方法适用于流场测量。但光学方法也有着自己的局限性，目前的流场光学诊断方法主要是对流场的点或面进行测量，还不能实现多种参数的全场三维测量。 

光学层析技术是一项将光学测量方法与计算机层析技术相结合的综合技术，它是以多个方向的投影数据为基础，利用相关算法来重建待测场的各项物理参数的三维分布。光学层析技术的优势在于它能够定量测量待测场的各项物理参数的三维分布，通过相关公式建立起各项物理参数之间的联系，最终重建出待测场的三维温度分布。现如今，光学层析技术开始被广泛地应用在各种流场的三维测量。

1。2   光学层析技术进展

计算机层析技术是一种三维重建技术，它是基于Radon变换发展而来的，本文在重建火焰场三维温度分布的过程中，就是利用光学层析技术来获取待测场的三维折射率分布。这种方法的原理是先将待测三维场划分为无限多个相互平行的二维切片，然后利用待测场多个方向投影信息，配合重建算法重建出每一层二维切片的折射率，最后将重建的每一层二维切片的折射率分布在竖直方向叠加，这样就可以得到待测火焰场的三维折射率分布。

1。2。1  干涉层析技术

干涉层析是光学层析中的一种，也是应用的比较早的一种光学层析的方法。干涉层析有很多特点，比如其投影条纹图的形状为干涉条纹，投影条纹图的光强度表达式为余弦函数形式。干涉层析技术的优点在于测量灵敏度很高，同时干涉层析技术在测量方面的精度也很高。 

干涉层析技术最初的发展要归功于C。M。Vest和D。W。sweenyts这两个外国人，是他们第一次提出干涉计算层析技术这项理论并给出了具体的实现方法，他们理论结合实际，对温度场和折射率场的三维重建进行了深入探索[1,2]。他们的工作为之后干涉计算层析技术的发展奠定了坚实的基础。后来，人们开始将干涉层析技术应用于温度场的三维测量。Maruyama 等人为了研究干涉层析技术，利用干涉仪获取一个方向的干涉投影数据，然后根据投影数据对轴对称温度场的三维分布进行了重建[3]。为了实现流场的三维显示，Schwarz G也想到干涉层析方法。Schwarz G通过不断实验，他成功测量出待测流场中参数的三维分布，最终实现了流场的全场显示[4]。论文网

国内干涉层析技术的研究起步比较晚，但最近几年发展的十分快，很多国内研究人员对干涉层析的发展做出突出贡献。贺安之等人从干涉层析的实验装置入手，通过反复地修改多方向干涉层析实验装置，不断尝试改进光路结构，最终成功同时获得了流场的多方向干涉投影数据。经他们改进的干涉层析实验装置不仅防震性能好，而且适用于大范围流场的测量[5,6]。与贺安之不同，高益庆等人选择从算法的角度切入，通过不断改进重建折射率的算法来提高干涉层析技术的实用性。他们首先采用快速傅里叶变换迭代法重建流场的三维折射率分布，后来又利用改进过的共轭斜量迭代法来实现流场的三维折射率分布重建[7,8]。