论文摘要
由于正电子湮没产生的γ光子具有抗干扰性强与穿透性好的特点,正电子湮没探测作为一种新型检测技术具有极大的应用价值。工业设备和物理过程的研究中常用的正电子探测方法是将正电子湮没原理与粒子追踪测量思想相结合的正电子发射粒子追踪技术。本文采取理论分析与实验验证相结合的方案,将正电子发射粒子追踪技术扩展应用于流场环境下流速测量与流态显示。在理论分析方面,本文对正电子发射粒子追踪技术中的关键算法进行研究。首先对于单示踪颗粒,分析并对比了基于伯明翰算法以及线密度算法两种不同原理下的定位算法;对于多示踪颗粒,分析并对比了基于线密度算法和K-均值聚类算法两种不同原理下的定位算法。然后将轨迹链接转换为二分图匹配并提出了基于KM算法的多轨迹链接算法。最后对卡尔曼滤波算法应用于流动轨迹平滑进行了研究。在仿真测试方面,首先利用GATE软件搭建正电子湮没探测仿真模型并初始化示踪粒子参数,得到符合响应线数据。其次对响应线数据进行定位处理,研究不同算法的定位精度与稳定性差异。最后在MATLAB环境下设计不同颗粒运动模型,获取仿真切片中的位置数据研究轨迹链接与平滑两种算法的处理性能。在实验测试方面,首先搭建了循环流动测试系统;然后对正电子湮没断层成像扫描仪获取的原始轨迹断面图像数据进行粒子位置获取。最后通过单、多粒子跟踪实验验证了正电子发射粒子追踪方法在流体内部的状态显示、迹线绘制和速度精准测量方面的可行性。
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摘要abstract第一章 绪论 1.1 研究背景及意义 1.2 国内外研究现状 1.2.1 流动显示技术国内外研究现状 1.2.2 PEPT技术国内外研究现状 1.3 论文研究内容 1.4 本文结构安排第二章 相关理论分析与软件介绍 2.1 引言 2.2 正电子湮没探测技术原理 2.2.1 正电子的产生 2.2.2 正电子湮没物理学原理 2.2.3 γ光子探测器 2.3 PEPT技术原理 2.3.1 PET与 PEPT技术对比 2.3.2 PEPT算法构成 2.4 GATE仿真平台与Cern Root数据处理软件 2.4.1 GATE仿真平台简介 2.4.2 Cern Root数据处理软件简介 2.5 本章小结第三章 粒子定位算法与仿真对比 3.1 引言 3.2 单粒子定位算法 3.2.1 基于伯明翰算法的单粒子定位算法 3.2.2 基于线密度算法的单粒子定位算法 3.2.3 定位精度衡量标准 3.3 单粒子定位仿真实验及结果分析 3.3.1 仿真实验设计 3.3.2 两种算法关键参数研究 3.3.3 中心位置单粒子定位仿真实验 3.3.4 偏心位置单粒子定位仿真实验 3.4 多粒子定位算法 3.4.1 基于线密度算法的多粒子定位算法 3.4.2 基于K-均值聚类算法的多粒子定位算法 3.5 多粒子定位仿真实验及结果分析 3.5.1 仿真实验设计 3.5.2 两种算法定位性能研究 3.5.3 多粒子定位仿真实验 3.6 本章小结第四章 轨迹链接与轨迹平滑算法 4.1 引言 4.2 基于KM算法的轨迹链接算法 4.2.1 二分图匹配 4.2.2 最佳匹配与KM算法 4.2.3 KM算法的轨迹链接实现 4.3 基于卡尔曼滤波算法的轨迹平滑算法 4.3.1 卡尔曼滤波模型 4.3.2 卡尔曼滤波算法流程 4.3.3 卡尔曼滤波算法初值选择 4.4 仿真实验结果与分析 4.4.1 仿真实验设计 4.4.2 轨迹链接算法仿真结果 4.4.3 轨迹平滑算法仿真结果 4.5 本章小结第五章 流场实验系统设计与测试 5.1 引言 5.2 循环流动实验设计 5.2.1 循环流动测试系统设计 5.2.2 测试实验与方法 5.2.3 切片图像中的粒子定位方法 5.3 单粒子测试实验 5.4 多粒子测试实验 5.5 本章小结第六章 总结与展望 6.1 工作总结 6.2 不足与展望参考文献致谢在学期间的研究成果及发表的学术论文
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 齐雅楠
导师: 赵敏
关键词: 正电子发射粒子追踪,流速测量,流态显示,粒子定位,轨迹链接,轨迹平滑
来源: 南京航空航天大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 物理学
单位: 南京航空航天大学
分类号: O572.322
DOI: 10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.000078
总页数: 89
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标签：正电子发射粒子追踪论文; 流速测量论文; 流态显示论文; 粒子定位论文; 轨迹链接论文; 轨迹平滑论文;
