基于超声层析成像技术的三维流场重建.pdf

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1、72传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2016年第35卷第1期DOI：10．13873／J．1000-0787(2016)01-0072--04基于超声层析成像技术的三维流场重建王浩源，王伯雄，柳建楠，崔园园(清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室。北京100084)摘要：在现有的以超声层析成像为基础的流场重建方法中，一般只能单独重建横向流场或轴向流场。为能够同时获得横向和轴向流场的信息，提出一种方法，通过在圆管周围合理布置超声换能器，采用联合代数迭代重建算法同时得到圆管中的

2、横向流场和轴向流场的重建图像，完成圆管中流场的三维重建。实际的单弯管实验成功重建了横向流场和轴向流场表明方法可靠。关键词：超声层析成像技术；三维流场；联合代数迭代重建算法中图分类号：TB559；TP391文献标识码：A文章编号：1000-9787(2016)01-0072-04nKeConst·ruct·i‘On0tnt·lhreed’i-mensi-ona’lI一1OWtmle’ld’1based1OnultrasonictomographytechniqueWANGHao—yuan，WANGBo-xiong，LIUJian—nan，CUI

3、Yuan—yuan(StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasurementTechnologyandInstruments，DepartmentofPrecisionInstrument，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract：Inexistedmethodsofflowfieldreconstructionbasedonultrasonictomography，itcanonlyreconstructtransverseflowfielddistributio

4、noraxialflowfielddistributionatatime．Togettheinformationofbothtransverseflowfieldandaxialflowfieldatthesametime，anewmethodisproposed．Byreasonablearrangementofultrasonictransducersaroundcircularpipeandusingthesimultaneousalgebraicreconstructiontechnique(SART)，transverseandax

5、ialflowfieldscanbereconstructedsimultaneouslytogetreconstructedthree—dimensiona1flowfield．ItshowsthatthenewmethodiSreliableasthetransverseandaxialflowfieldarereconstructedsuccessfullyinthereconstructionexperimentwithpracticalsingle—bendpipeexperiment．Keywords：ultrasonictomo

6、graphytechnique；three—dimensionalflowfield；simultaneousalgebraicreconstructiontechnique(SART)0引言重建。流体的流速场包含了流体运动的大量信息，对其进行1声遒布置方案重建有着重要的意义。相对于粒子图像测速技术、电磁如图l所示，本文采用的声道布置方案在管道的上游测量法等流场重建方法，超声计算机层析成像(compu—等距离地布置12只超声换能器A，A，⋯，A，在下游相应位置布置l2只超声换能器B，B，⋯，B。。所有换能器共terizedtomography

7、，CT)方法由于其对流体介质不敏感、几形成66条声道，132条声路。在每一次的测量中，首先由乎完全不影响流场等优势受到了重视。位于上游的超声探头依次发射超声信号，下游的12只超声超声CT方法首先通过超声飞行时间差的测量获得流探头分别接收信号；当上游的12只探头全部发射完成后，场信息，而后通过层析成像的技术对流场进行重建。在传换由下游的12只超声探头依次发射信号，上游的l2只超统的超声流速成像系统中，由于系统的声道布置方式的限声探头分别接收信号。如此，可以得到超声在各声路上的制，一般只能对轴向或者横向的流场进行单独重建。飞行时间。本文基于一种声

8、道布置方式，同时获得了轴向和横向流场如图2所示，在声路AB上，超声由探头A，传播到探的信息，通过联合代数迭代重建算法(simuhaneousalgebraic头B，