多方向CT装置的研究现状

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CT技术的本质是由多方向投影数据来重建待测场参量。如果对于轴对称场，则仅需采集单方向的投影即可进行重建。对于非对称流场，如果流场测量的瞬时性要求不高，则可通过旋转单方向投影光路来采集多方向的投影数据。但是，复杂燃烧过程具有瞬时性和非对称性，采用上述方法显然不能实现瞬态的三维重建。因此，多方向的同步投影数据采集仍是进行CT技术研究的关键。64386

40方向火焰燃烧场层析装置

(a) 40方向火焰燃烧场层析装置 40方向ECT投影及CT重建

图 1.1 Y.Ishino等研制的40方向投影的ECT装置[19]

光学透射CT的发射源和探测光路分立于待测流场两侧，单方向的投影光路较为复杂，以此为基础实现的多方向CT装置并不多。但是由于三维瞬态流场参量检测的需要，也出现了一些多方向光学透射CT装置。如2007年，J.Doi等以泰曼-格林干涉仪为单方向投影光路，为了重建丙烷预混火焰的温度分布，搭建了8个方向的干涉CT装置。通过此装置同步采集了8个投影方向的干涉条纹图，并进行了CT重建。2011年，吕伟、周怀春等以剪切干涉仪为单方向投影光路，搭建了3个方向的剪切干涉CT装置，并对火焰燃烧场进行了温度重建。上述装置都采用一个激光器，采用分光棱镜和反射镜的复杂组合进行分光，形成多束探测光路经过待测区域。整个装置结构非常复杂，不利于实际燃烧诊断环境下的安装和调节。论文网

相比于透射CT，ECT技术的光路简单，仅需相机采集火焰场的光辐射，在燃烧诊断中对多方向ECT装置的研究较多。最典型的多方向ECT装置是2005年日本名古屋工业大学的Y.Ishino等研制的包含40方向投影的ECT装置[19]，通过此装置用于湍流预混火焰的火焰峰结构及传播速度检测，如图1.1所示。此后，多方向ECT技术用于燃烧诊断的研究逐步成为热点。黄群星、严建华等通过反射镜组和一个相机搭建了基于立体视觉方法的ECT装置[15]，对火焰场的烟黑温度和体积分数分布进行了重建；高益庆、万雄等基于发射光谱方法[16]，用光纤采集多方向的火焰光谱信号，进行了温度场的重建；M.M.Hossain、卢钢采用8组光纤成像探头和两个CCD构建了8方向的ECT装置[17]；N.B.Anikin等采用10个方向的ECT装置对湍流扩散火焰的二维OH组份分布进行了重建[18]；Floyd等采用5个相机结合5组反射镜组也实现了10个方向的ECT装置[20]，通过此装置也研究了火焰中的OH*的分布。