[發明專利]激光吸收光譜斷層重建光線分布優化方法及系統

有效

• 申請號: 201810480123.8
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108918462B
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發明（設計）人: 洪延姬;宋俊玲;辛明原;饒偉;王廣宇;馮高平;王明東
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 李花

1.一種激光吸收光譜斷層重建光線分布優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：將被測區中安裝的探頭進行編號，將編號后的探頭每兩個為一組合轉換為對應的光線，將被測區域離散為若干個網格區域，計算所有光線穿過每個網格區域的長度，建立光線系數矩陣；

S2：根據被測區域的氣體參數的分布范圍選取譜線參數，根據實際燃燒場的氣體參數分布規律設置氣體參數初始分布，結合光線系數矩陣，計算每條光線的投影值；利用代數迭代算法對被測區域的溫度和組分濃度進行二維重建；根據重建結果與氣體參數初始分布進行比較，計算重建誤差及標準差；

S3：采用混合粒子群算法，根據重建誤差和標準差評估重建效果，判斷最佳光線分布。

2.根據權利要求1所述的激光吸收光譜斷層重建光線分布優化方法，其特征在于，所述步驟S3中“根據重建誤差和標準差評估重建效果”包括：評估當前探頭組合群體的重建效果，找出重建誤差最小的探頭組合個體作為當前最優探頭組合個體，對比當前最優探頭組合個體的重建誤差與歷史最優探頭組合個體的重建誤差，若當前最優探頭組合個體的重建誤差更小，則以當前最優探頭組合個體替換歷史最優探頭組合個體的記錄；反之則保持歷史最優探頭組合個體的記錄不變。

3.根據權利要求2所述的激光吸收光譜斷層重建光線分布優化方法，其特征在于，所述步驟S3中“判斷最佳光線分布”包括：判斷最佳光線分布是否滿足算法結束條件：若不滿足，則對探頭組合群體進行交叉和/或變異操作以更新探頭組合群體，重復步驟S1至S3，直至最佳光線分布滿足算法結束條件。

4.根據權利要求3所述的激光吸收光譜斷層重建光線分布優化方法，其特征在于，所述算法結束條件為進化次數達到最大進化次數。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的激光吸收光譜斷層重建光線分布優化方法，其特征在于，所述步驟S2中，所述譜線參數包括吸收光譜的中心頻率、下態能級和譜線強度；所述氣體參數初始分布包括3種：溫度、組分濃度和壓強；其中，溫度和組分濃度為非均勻分布，且溫度和組分濃度的分布中，分布1和分布2為雙高斯峰分布，分布3為單高斯峰分布；壓強均為均勻分布；

所述分布1為溫度和濃度的雙高斯峰分布；所述分布2為溫度和濃度的雙高斯峰分布；所述分布3為溫度和濃度的單高斯峰分布；

所述雙高斯峰分布的表達式為：

其中，a₁、a₂、a₃、σ₁、σ₂為常數，分別用于調整溫度分布的最小值、高斯峰1的峰值、高斯峰2的峰值、高斯峰1的寬度、高斯峰2的寬度，(x₁,y₁)和(x₂,y₂)分別是高斯峰1和高斯峰2的峰值點的位置，T₁(x,y)為生成的雙高斯峰分布；

所述單高斯峰分布的表達式為：

其中，a₁、a₂、σ₁為常數，分別用于調整溫度分布的最小值、高斯峰的峰值、高斯峰的寬度，(x₁,y₁)是高斯峰峰值點的位置，T₂(x,y)為生成的單高斯峰分布。