一种基于四角度激光吸收光谱的二维温度分布重建方法技术

本发明专利技术提供了一种基于四角度激光吸收光谱的二维温度分布重建方法，该方法包含以下步骤：布置四个角度平行激光束，通过多光谱吸收数据获得每条光路上的温度分布直方图信息，其中被测区域被划分为N×N的网格点，温度值离散化包含M个元素的集合{T1,T2,…,TM}；通过直方图求交集获得概率矩阵，通过概率矩阵得到温度分布的初始重建结果；将初始结果代入迭代求解算法，解算得到最终温度分布。本发明专利技术的优点在于在测量角度受限的情况下，利用多光谱数据实现非均匀温度场的分布重建，该方法可以在保证重建质量的同时，有效降低计算的复杂度，简单易用，具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于四角度激光吸收光谱的二维温度分布重建方法
本专利技术涉及将激光吸收光谱应用于二维温度分布重建领域，特别涉及一种利用四角度平行光束直方图信息进行二维温度分布重建的方法。
技术介绍
二维温度分布的动态测量在工业和科学等领域有非常重要的意义。目前已有多种非侵入式测量方式，包括电学层析成像、超声成像、红外热成像、激光诱导荧光成像、背景纹影成像、可调谐二极管激光吸收光谱等。电学层析成像通过测量范围内的介电常数，定性地反映被测区域内的温度分布，例如2016年YusukeHirose等发表于《测量科学和技术》(MeasurementScienceandTechnology)27卷1期，题为《基于电容层析成像的非侵入实时塑料颗粒冷却过程二维温度分布成像》(Noninvasivereal-time2Dimagingoftemperaturedistributionduringtheplasticpelletcoolingprocessbyusingelectricalcapacitancetomography)中，通过测量区域内的介电常数分布，并通过标定将介电常数对应到温度值，以此反映本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于四角度激光吸收光谱的二维温度分布重建方法，其特征在于：布置四个角度平行激光束，通过多光谱吸收数据获得每条光路上的温度直方图信息，其中被测区域被划分为N×N的网格点，温度值离散化为M个元素构成的集合{T1,T2,…,TM}；通过直方图求交集获得概率矩阵，通过概率矩阵得到温度分布的初始重建结果；将该初始结果代入迭代求解算法，解算得到最终温度分布。

【技术特征摘要】
1.一种基于四角度激光吸收光谱的二维温度分布重建方法，其特征在于：布置四个角度平行激光束，通过多光谱吸收数据获得每条光路上的温度直方图信息，其中被测区域被划分为N×N的网格点，温度值离散化为M个元素构成的集合{T1,T2,…,TM}；通过直方图求交集获得概率矩阵，通过概率矩阵得到温度分布的初始重建结果；将该初始结果代入迭代求解算法，解算得到最终温度分布。2.根据权利要求1所述的一种基于四角度激光吸收光谱的二维温度分布重建方法，其特征在于通过直方图的交集得到温度分布的初始值，具体包含以下步骤：步骤一：在被测区域布置四个角度的平行光路，将温度区域划分为N×N的网格点，得到如式(1)所示温度矩阵，其中温度值离散化为M个元素构成的集合{T1,T2,…,TM}。每条光路使用m条谱线，通过求解式(2)可以获得每条光路上的列密度(XabsL)k。其中，p＝1,2…m，k＝1,2,3…M，Sp[Tk]为第p条吸收谱线在温度为Tk时的谱线强度，Ap为第p条谱线的吸收率；Xabs,为吸收物质的摩尔分数，Lk为温度值Tk所占的路径长度，(XabsL)k为温度值Tk的列密度。假设摩尔分数恒定，则可由列密度可得到每条光路中温度值为Tk的网格点的个数，称为这条光路的温度直方图，如式(3)所示，其中l为光路的序号，hlk为该光路上温度值等于Tk的个数。所有n条光路的直方图组成直方图矩阵H，如式(4)所示。步骤二：通过直方图求交集得到概率矩阵P＝{pij|i,j∈[1,N]}，如式(5)所示，其中sign函数和Hadamard函数如式(6)和(7)所示，hl1,hl2,…,为经过点tij的光路的直方图。pij＝∩hl＝sign(Hadamard(hl1,hl2,...)).(5)Hadamard(a,b)＝[a1a2a3]*[b1b2b3]＝[a1b1a2b2a3b...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐立军，曹章，冉辰浩，张宏宇，邱爽，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11