基于光纤束层析多dsp温度场重建系统的研究

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1、Researchforreconstructionsystemoftemperaturefieldbasedonmulti-dspopticalfiberbundletomographyADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnInstrumentandMeterEngineeringbyQiChenUndertheSupervisionofProf.XiongWan(CollegeofTestingandOpticalEngineering)NanchangHangkongUnivers

2、ity,Nanchang,ChinaJune,2012摘要结合辐射测量及光学层析(OpticalComputedTomography,简称OpCT)形成的发射光谱层析技术(EmissionSpectralTomography,简称EST)有基于扇形束、锥形束、平行束等射线接收方式，其中以基于平行束的EST反演精度最高。但现有的平行束射线接收方式都是近似的平行接收，与理想的平行束接收相比有较大误差，因此采用光纤束作为数据的获取方式来得到理想的平行光束，即光纤束层析(OpticalFiberBundleTomography，简称OFBT)

3、。光纤束层析(OFBT)采用多束光纤束组成平面阵列，每组光纤束可传感数万个信息点的信息，并被其后连接的面传感器接收，转化为电信号。光纤传像束单元及其平面阵列可为发射光谱体层析提供大量的原始数据，解决了采用传统CCD镜头接收平行光束产生的图像畸变问题，从而提高了温度场三维重建的精度。本文结合光纤束层析技术自主研制了光纤束平面阵列和多DSP火焰温度场重建系统。采用DSPTMS320F2812控制128路光纤束单元光纤作为数据采集装置，将采集到的辐射信息传送给上位机DSPTMS320C5509进行重建算法的实现，温度场的重建结果由PC机显示

4、系统显示。该项目研究主要就多DSP重建系统硬件设计和软件处理来进行的。硬件设计主要包括光纤束平面阵列，基于TMS320F2812的数据采集系统，TMS320F2812与TMS320C5509的数据交换以及光纤束的温度定标系统。软件处理主要以CCS作为开发工具，编写了数据采集程序、多DSP数据交换程序以及重建算法程序。本文所研究的基于光纤束层析的多DSP火焰温度场重建系统，既满足了系统有强大的数据处理能力，以满足三维温度场的实时重建，又保证了系统具备强大的控制能力，可实现对128路光纤信号进行采集。通过中温黑体炉对光纤束平面阵列和光电传

5、感器进行定标，实验结果表明采用光纤束作为辐射数据的获取方式，可以在不破坏原场的情况下得到较为理想的辐射信息，提高了温度场重建的精度，同时由于整个系统完全由DSP来控制实现，因此较传统的PC机离线重建大大提高了重建速度。关键词：光纤束层析，发射光谱层析,多DSP，温度场重建IAbstractEmissionSpectralTomographyisthecombinationoftheemissionspectralmeasurementwithopticalcomputedtomography.ThereceivingmodeofEST

6、includesfan-shapedbeam,conicalbeamandparallelbeam.TheinversionprecisionofESTbasedonparallelbeamisthehighest.Butinthecurrent,thereceivingmodeofparallelbeamradiationisapproximateparallelreceiving,whichcomparedwithidealreceivingofparallelbeamoftenexistslargererror.Fiberbun

7、dleisusedasawayofdataacquisitionforgettingtheidealparallelbeam,calledOpticalFiberBundleTomography(OFBT).Theplanararrayiscomposedofmultibeamopticalfiberbundle.Eachgroupoffiberbundlecansensetensofthousandsofinformation,whichisreceivedbythesurfacesensorconnectedtheplanarar

8、ray,andthentransformedintoelectricalsignals.Theopticalfiberbundleunitandplanararrayprovideamountoftheoriginald