邹旭华[1]2003年在《激光传感过程层析成像技术研究》文中研究表明过程层析成像(Process Tomography，简称PT)技术是使用层析成像方法处理从远端传感器获得的数据，以得到不可达区域内的物场分布信息。本文所探讨的激光PT技术是一种基于透射模式的新型工业过程层析成像技术。它以医学CT技术为背景，将光的吸收和散射原理与由投影重建图像的理论相结合，通过检测被测物质对光调制作用来重建被测物质的空间分布信息。激光PT具有非侵入性、非接触性、无污染性等优点，具有良好的工业应用前景，如可应用于工业过程的成像，生物组织成像，大气污染监测，材料表面探伤等。目前，这项技术是国内外热点研究课题之一。 本文从激光传感层析成像技术的基本理论出发，首先用仿真的方法研究了多种传感器阵列的特点及图像重建算法，然后在自制的实验装置中开展实验研究。主要内容包括： 1．光学PT技术基本原理、发展现状、所面临的关键问题和技术难点； 2．分析了激光传感的光学模型、传感原理以及由投影重建图像的数学模型。 3．传感器阵列设计：对各种传感阵列的特点尤其是其光学敏感场的灵敏度特性作了详细的分析论述； 4．对各种传感结构所对应的多种图像重建算法进行MATLAB仿真研究，分析了各种算法的重建性能。通过对各种图像重建算法的比较与分析，确定各种传感阵列在不同使用环境和要求下的最佳图像重建算法； 5．实验研究：针对激光PT系统的关键问题，在Visual C++6.0环境下实现了软件控制激光器的并、串行激励方式和多路A/D转换和动态图像重建、显示及记录回放等，并得到了实验物场的重建图像以及系统的性能分析结果。针对石英砂颗粒流场进行了大量的实验，并初步得到了石英砂颗粒流场流型的在线识别以及质量流量与光束投影和之间的关系图。从而证实了激光PT技术在气固两相流质量流量计量中的可应用性。
邹旭华, 郑莹娜, 李扬[2]2002年在《激光传感过程层析成像技术探讨》文中研究说明介绍基于激光传感原理的过程层析成像(PT)技术的系统构成、传感器阵列结构,图像重建算法仿真以及静态实验 研究。
葛李[3]2004年在《信息处理技术在气固两相流检测中的应用》文中指出气固两相流在多相流体系中普遍存在，例如，自然界的大漠扬沙，化工、冶金、能源和粮食等领域的燃料配送，散装物料(如沙子、谷物、塑料粒)的气力输送和粉尘处理等，硫化床、旋风除尘、沉降室及过滤过程中也会涉及到气固两相流。由于气固两相流动规律比单相流动的流动特性更复杂，且各相间的界面效应等原因，致使对两相流动过程参数(如流态、浓度、流量和粒径等)的检测难度很大。然而，要认清气固两相流体系的复杂现象，以及对工业过程进行预测、设计和控制，就必须解决气固两相流的检测问题。目前，许多发达国家如英国、美国、德国、日本、挪威、澳大利亚等均对此进行了大量的研究工作。我国在八五、九五科研规划以及863高科技计划中也都给予了高度重视，相应的两相流测试技术也有了很大的进步，但其发展水平还未很好满足工业应用的要求。因此，气固两相流检测技术尚属一个急待发展的研究领域。 本文在课题研究小组近年来取得的研究成果基础上，进一步将信息处理技术引用到气固两相流参数检测中。文中主要应用神经网络和数据融合这两种方法分别进行气固两相流流型的辨识及固相颗粒流速的检测，并进行了仿真研究。主要工作内容包括： 1．总结和整理了课题小组前期研究工作所取得的成果。 2．阅读国内外有关参考文献，在分析研究神经网络的功能及特点的基础上，选取学习向量量化神经网络作为气固两相流流型辨识的手段，并进行了仿真研究。 3．应用数据融合技术及互相关测速技术进行固相颗粒截面平均速度的检测，包括单一传感器数据的互相关分析，以及对所有传感器的数据进行融合处理，再对其进行相关分析。
张琦[4]2004年在《应用于多相流参数检测的电容层析成像系统研究》文中研究说明过程层析成像技术是多相流参数检测领域中的一门新技术，在工业中有着广阔的应用前景。本文通过对各种过程层析成像技术的比较，选择了电容层析成像技术作为研究对象。文中介绍了电容层析成像技术的基本原理以及系统的组成，通过对8电极的电容传感器设计加工，基于差动冲放电原理的微小电容检测电路的设计，完成了数据采集系统的组建工作，通过实验证明数据采集系统是可行的。对于图像重建算法，本文采用了人工神经网络的方法，通过测试，本算法对于介质在传感器中的位置判别是可行的。
武新涛[5]2017年在《基于Labview平台混沌光层析系统响应函数的测量》文中研究指明混沌信号,是一种随机起伏的强度波形信号,它具有类噪声、无法预测的特性,所以它在通信领域被广泛应用。例如它可应用于混沌通信、光纤激光传感和图像密码研究等。在通信系统的研究过程中,系统响应函数的测量是至关重要的。在目前的系统响应函数的研究中,伪随机码序列的使用被看作是一种研究手段。因为增加伪随机脉冲序列的码元长度可以增加测量系统分辨率的精度。但是,伪随机光脉冲序列的产生需要通过电随机码调制激光器,受电子器件带宽瓶颈的限制,应用范围并不是很广泛。而混沌信号的相关后拥有类似于伪随机码的相关特性,这就为测量系统响应函数提供了一定的可能。并且通过光纤激光器产生的混沌信号的带宽可以达到GHz的数量级,减小了带宽对系统响应函数的影响。因此,将混沌信号作为光源测量系统响应函数,具有非常重要的研究意义。为实现混沌光系统响应函数的测量,本文研究了一个基于LabVIEW平台的数据采集系统。通过LabVIEW的强大数据处理能力,实现混沌光系统响应函数的测量。本文的主要工作内容如下:1.简单地介绍了一种成像系统,并通过该成像系统的光源选择的不同,体现出混沌光在通信、成像方面的巨大优势。2.详细介绍了系统响应函数的测量。通过对数据采集原理的介绍,为系统响应函数的测量提供了可能。3.详细地介绍数据采集的实现过程。此次数据采集使用的是LabVIEW平台搭建的数据采集系统。数据采集包括通信协议的选定,端口的设定,以及数据的存储。在端口设定的过程中,使用虚拟仪器软件结构(VISA)调用LabVIEW数据库进行数据的相关操作。数据库内包含多种函数,LabVIEW的功能都是通过这些函数实现。数据存储可以有多种类型,例如文本文档、二进制文件等。数据存储能够进行数据回放,可以为后期的数据处理提供极大的便利。4.介绍了测量系统响应函数的实验装置图。在对实验装置进行说明的过程中,通过对实验装置的各个部分功能的阐述以及实验过程的具体描述,说明了系统响应函数的测量过程。在测量系统响应函数的过程中,通过对实验样品的改变,测量不同的系统响应函数,并通过对系统响应函数的比较,说明系统响应函数对整个系统的影响。5.对用混沌光作为光源来完成系统响应函数做出总结和展望。通过对总结和展望的描述,阐述了混沌光测量系统响应函数和混沌光成像的巨大优势。
张超[6]2016年在《基于激光技术的振动和超声检测方法研究》文中认为开展面向航空结构的损伤检测方法研究是预防重大事故发生、提高飞行器经济效益、降低维护成本的重要手段。然而,常用的无损检测方法多以接触式的方式对结构进行检测,对于具有复杂曲面形式的航空结构,传统无损检测技术难以满足高自动化程度和高检测效率的要求。针对这一问题,本文开展了基于激光技术的非接触式、远距离无损检测方法研究。该方法的实质是采用激光传感或激光激励的方式提取损伤引起的结构动态响应变化,从而对损伤的位置和程度进行评估。在检测过程中,激光光路经过偏转镜的反射落在待测结构的表面。通过改变反射镜的转角就能够非常方便地实现激光大范围的移动和扫描。因此,该技术适合应用在检测面积很大的航空结构中。本文具体从激光振动和激光超声两个方面进行无损检测方法的研究。首先,激光振动损伤检测方法利用结构的低频振动响应,能够对损伤出现的位置进行识别;其次,采用激光超声损伤检测方法,激励结构中的高频Lamb波信号,实现对损伤具体形貌的成像。论文从理论推导、数值仿真、系统搭建和实验验证等多个方面开展了深入的研究,主要工作和创新点如下:1.提出了基于稀疏边界测量技术的虚拟激励检测方法。①建立了虚拟激励法在"弱"形式下的检测原理;②推导了损伤特征因子与虚拟单元边界振动响应之间的关系;③提出了激励频率和权函数的选择方法,避免了算法中使用数值差分求解振动位移高阶导数的过程;④采用数值仿真的手段验证了所提出方法的检测效果。这部分研究主要解决了传统严格形式下虚拟激励法抗噪能力弱的缺点,并采用了虚拟单元划分的方式,通过离散单元检测的手段减少了测量的点数。2.建立了激光振动与含金属芯压电纤维智能夹层组合的损伤检测系统。①以基于稀疏边界测量技术的损伤检测方法为理论基础,结合了激光多普勒测振和含金属芯压电纤维智能夹层两种测量方式进行了系统搭建;②提出了含金属芯压电纤维智能夹层的封装方法及其标定流程;③通过欧拉-伯努利梁的实验,验证了所提出方法的有效性。这部分研究主要解决了结构分布式高频应变的测量问题,并采用多传感系统融合的方式实现了虚拟单元边界振动情况的测量,实现了所提出检测方法的应用。3.提出了基于Lamb波波场数据分析的损伤成像方法。①在激光超声检测技术获取结构中Lamb波传播波场数据的基础上,建立了损伤附近Lamb波传播的简化模型;②提出了基于小波变换的Lamb波干涉能量提取算法;③提出了基于入射波异常信号能量提取的损伤成像方法。通过这部分内容的研究,从理论上分析了损伤对Lamb波传播产生的影响,并提取了能够用于表征损伤位置和形状的特征因子,为激光超声检测系统的建立与损伤成像技术的实施奠定了基础。4.研制了激光超声损伤检测系统。①采用二维扫描振镜控制脉冲激光在待测结构表面的扫描,实现了可移动的Lamb波激励方式。利用声发射传感器和激光多普勒测振仪对固定位置的Lamb波响应信号进行获取,通过声学互易原理,实现结构中Lamb波传播过程的可视化;②从面向实际工程应用的角度,开发了一套综合硬件驱动、扫描控制、信号处理和数据分析等功能的系统管理软件;③实验验证了该系统能够在金属和复合材料结构中实现自动化的Lamb波传播数据采集,并成功地在飞机机翼结构中得到了验证。5.开展了激光超声无损检测技术的应用与验证。①对典型的金属和复合材料结构进行了损伤成像方法的实施,实验结果验证了所提出方法在损伤成像分辨率上的提高;②实验研究了损伤延伸方向与损伤深度对检测效果的影响;③结合激光超声检测系统和疲劳拉伸试验系统对复合材料不同疲劳载荷周期数下的波场进行了获取,建立了 Lamb波传播相速度、传播衰减率和模态能量分布比与疲劳周期数间的关系。这部分研究解决了激光超声无损检测技术在实际应用过程中所面临的难题,为损伤识别和复合材料的疲劳评估提供了良好的实验基础。
岳洪伟[7]2006年在《基于双层阵列式传感器的气固两相流速度场重建》文中进行了进一步梳理气固两相流在多相流体系中普遍存在,例如,自然界的大漠扬沙,化工、冶金、能源和粮食等领域的燃料配送,散装物料的气力输送和粉尘处理等。由于气固两相流动规律比单相流动的流动特性更复杂,且各相间的界面效应等原因,致使对两相流动过程参数的检测难度很大。本文利用激光PT技术进行二相流参数检测。采用基于透射模式的激光PT技术是一种新型工业过程层析成像技术,将光的吸收和散射原理与由投影重建图像的理论相结合,通过检测被测物质对光调制作用来重建被测物质的空间分布信息。激光PT具有非侵入性、非接触性、无污染性等优点,具有良好的工业应用前景。目前,这项技术是国内外热点研究课题之一,其发展水平还未很好满足工业应用的要求,尚属一个急待发展的研究领域。 本文在课题研究小组近年来取得的研究成果基础上,利用自制全方位双层扇束光学传感器进行固体颗粒速度测量。通过阵列式光源激励和空间多角度光信息探测获取被测物场两个断层的光学投影数据,再运用互相关测速原理和反投影法来重建管截面的纵向速度场分布。主要工作内容包括: 1.提出了双层环形扇束传感器结构的设计思想,并研制了5×5扇束结构的双层阵列式激光传感器; 2.应用数字滤波对采集数据进行降噪预处理; 3.应用互相关测速技术进行固相颗粒弦平均速度的检测,利用线性反投影算法和滤波反投影算法进行MATLAB仿真研究,重建纵向速度场分布; 4.在Visual C++6.0环境下实现了软件控制激光器的串行激励方式和多路A/D转换、建立了气体-颗粒流垂直管段模拟实验装置,并对石英砂颗粒流速度进行测量,实验结果表明该新型光测技术具有应用可行性。
参考文献：
[1]. 激光传感过程层析成像技术研究[D]. 邹旭华. 广东工业大学. 2003
[2]. 激光传感过程层析成像技术探讨[J]. 邹旭华, 郑莹娜, 李扬. 现代制造工程. 2002
[3]. 信息处理技术在气固两相流检测中的应用[D]. 葛李. 广东工业大学. 2004
[4]. 应用于多相流参数检测的电容层析成像系统研究[D]. 张琦. 南京理工大学. 2004
[5]. 基于Labview平台混沌光层析系统响应函数的测量[D]. 武新涛. 太原理工大学. 2017
[6]. 基于激光技术的振动和超声检测方法研究[D]. 张超. 南京航空航天大学. 2016
[7]. 基于双层阵列式传感器的气固两相流速度场重建[D]. 岳洪伟. 广东工业大学. 2006
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