火焰诊断技术是指运用光谱、 图像、 噪声等传感手段, 获得火焰状态的信息, 通过所获取的信息分析火焰的燃烧和气化状态。 发展燃烧过程诊断和优化火焰诊断方法是燃烧工业面临的挑战之一, 燃烧诊断技术的提升可以更好地监测不同燃料的效率、 可靠性和灵活性。 火焰光谱诊断可以确定火焰的位置、 当量比等宏观性质, 也可以探究火焰自身的特征, 如瞬间产生的物质等。 通过光谱诊断的方法可以更加全面地了解燃烧的过程。 由于激光诊断方法具有系统复杂、 环境要求严格等缺点, 基于火焰自发化学发光的检测方法越来越受到人们的重视。 阐述火焰光谱诊断技术的研究进展和发展趋势, 主要介绍了化学发光信号的产生机理, 光谱诊断燃烧中间产物(OH*, CH*和C2*)的化学发光反应机理模型和主要产生路径。 总结了火焰光谱诊断技术在对燃烧中间产物研究中的应用进展, 包括采用化学发光表征热释放速率、 化学发光峰值强度与当量比的关系、 化学发光强度峰值位置对火焰温度峰值位置的表征、 用化学发光图像确定射流火焰的推举高度和基于光谱图像处理的火焰结构表征。 探讨了实际应用中化学发光作为诊断工具在包含额外背景辐射的火焰中受到影响, CH*化学发光的测量被环境中碳烟的黑体辐射遮蔽的问题。 进一步展望了火焰光谱诊断技术在未来的应用前景。 未来光谱诊断的发展将会呈现使用更详细的燃烧机理来提升火焰光谱诊断的准确性、 减小湍流对局部燃烧的影响、 减小不均匀的碳烟对火焰图像准确性造成的影响、 提升摄像机和光谱仪的精度等发展趋势。 化学发光光谱和图像在线测量方法及技术对于推动与燃烧和流动相关领域研究具有重要的科学发展意义和广阔的工程指导意义。
光谱诊断 自由基辐射 化学发光 燃烧中间产物 Spectral diagnostics Radical emission Chemiluminescence Combustion intermediates 光谱学与光谱分析
2020, 40(11): 3358
昆明理工大学 信息工程与自动化学院, 云南 昆明 650500
设计一种融入3D打印技术, 实现在高电压、强电磁场环境下检测振动信号的全绝缘多简支梁光纤Bragg光栅振动传感器。通过3D打印机制作而成, 由粘贴于简支梁的光纤Bragg光栅受质量块驱动而产生应变, 通过解调光栅波长变化量实现对振动信号的检测; 有限元分析振动传感器谐振频率为232.47Hz, 应变灵敏度为5.826με·g-1时, 加速度灵敏度为6.991pm·g-1, 表明了传感器理论上的测量带宽及传感器对检测信号的反应程度良好。实验结果表明: 传感器谐振频率为240Hz, 加速度灵敏度为6.270pm·g-1, 线性度为3.3%, 表明了传感器实际的测量带宽及传感器对检测信号的反应程度; 材料选用全绝缘的尼龙材料, 具有良好的绝缘性。
振动传感器 光纤Bragg光栅 多简支梁 全绝缘 vibration sensor fiber Bragg grating multi-simply supported beam fully insulated
夜间低照度背景下，为了实现水炮对海面可疑目标的精确驱离，需要对水炮发射的射流轨迹进行提取。通过红外热像仪返回的红外图像中，射流轨迹、空气、海水、驱离目标等灰度信息互相干扰，因此在提取射流轨迹曲线前需要对图像进行基于频域分析的预处理滤波。对灰度图像逐行扫描并标记高频中心点，连接标记的相邻点成独立曲线，可以得到较为平滑的射流轨迹曲线与干扰曲线集合。对得到的曲线集合进行基于位置、方位角、轨迹长度、凹凸性、灰度等特征的筛选，确定满足射流轨迹特征的曲线并分析轨迹落点。实验结果表明，使用该图像处理方法提取射流轨迹的实时性和准确性都较为理想。
红外图像 射流轨迹 频域滤波 曲线提取 特征筛选 infrared image jet trajectory frequency filter curve detection feature-based filtering
提出了一种能够克服匹配误差的红外图像超分辨率算法。该算法采用了多通道自适应正规技术来处理由于红外图像匹配不精确而引起的病态问题。由于每幅低分辨率图像的匹配误差都不相同, 因此每个通道的正规参数都自适应地被正规参数函数选择。提出的算法能够在没有任何先验信息的情况下对于图像匹配误差具有很强的鲁棒性。随着迭代过程的进行每个正规参数以及重建的图像不断地被更新。实验结果表明该算法相比传统算法在客观量度和视觉效果两个方面都具有较好性能。
红外图像 超分辨率 图像匹配 匹配误差 正规参数 infrared image super-resolution image registration registration error regularization parameter
武汉东湖学院 电信学院, 湖北 武汉 430212
针对视频内窥镜的测量需求, 提出了一种基于线结构激光照射的测量技术。采用线激光作为定标光照射物体表面, 建立了线结构光成像模型, 标定了不同物距时的放大率和图像中线位置间的比例系数。通过构建测量平台计算了物体的几何参数, 实验结果表明测量误差在10%以内, 能够满足视频内窥镜观测和测量要求。
视频内窥镜 线结构光 几何参数 video probe line-structured light geometry parameter
上海交通大学医学院附属第三人民医院烧伤整形科, 上海 宝山 201999
目的: 探讨450 nm-470 nm可见光(蓝光)是否具有杀灭浮游状态和生物膜内铜绿假单胞菌的作用。方法: 分别采用不同能量密度的蓝光照射浮游状态铜绿假单胞菌, 与红光对照组、空白对照组相比, 将照射后细菌采用平板涂板法评价蓝光杀菌效果; 制作铜绿假单胞菌生物膜模型, 16 J/cm2能量密度蓝光照射后通过激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜观察生物膜内细菌存活情况以及生物膜结构变化。结果: 与空白对照组相比, 2 J/cm2及以上能量密度组蓝光照射后, 细菌数目明显减少, 杀菌率明显增加(P<0.05), 并呈剂量效应关系; 16 J/cm2能量密度光照后生物膜内细菌死亡数较空白对照组明显增加且生物膜结构变稀疏。结论: 450 nm-470 nm可见光(蓝光)具有高效杀灭浮游状态和生物膜内铜绿假单胞菌的作用。
450 nm-470 nm可见光(蓝光) 铜绿假单胞菌 生物膜 抗菌作用 450 nm-470 nm visible light (blue light) P.Aeruginosa biofilm antibacterial efffects
在使用传统的滤波去噪方法对红外图像进行预处理时, 会在削弱噪声信息的同时模糊了图像中目标和背景的边缘成分, 不利于对图像信息进一步处理。针对该问题, 提出基于图像融合的红外图像预处理方法, 通过对同一幅退化降质的红外图像分别实施改进的中值滤波算法和改进的 Sobel算子边缘提取算法, 进行去噪处理和边缘提取, 最后利用图像融合算法, 将不同算法处理的结果图像加以合并, 形成融合后图像。实验结果表明, 所提出的基于图像融合的预处理方法能够滤除红外图像中大部分噪声, 且很好地保留了目标和背景的细节特征, 而且运算简单, 便于硬件实时计算, 有利于后续的目标检测与识别处理。
改进的中值滤波 边缘提取 改进 Sobel算子 图像融合 improved median filter edge detection improved Sobel operator image fusion
1 湘南学院 物理与电子信息工程系,湖南 郴州423000
2 桂林电子科技大学 光机电一体化研究所,广西 桂林541004
针对目前工业检测用的连续变倍显微物镜分辨率低的问题,结合机械补偿结构的变焦原理,实现了基于Zemax的简单连续变倍显微物镜设计。该物镜由6片材料为F1、K9、ZF3组合的双胶合组构成,结构简洁成像质量接近衍射极限,可以0.7×~4.5×连续变倍,能与1/3英寸CCD匹配。利用MATLAB对变倍组和补偿组的运动轨迹进行拟合,验证了其可行性,结果表明整个连续变倍显微物镜满足工业视频检测的使用要求。
连续变倍显微物镜 zoom microscope objective Zemax Zemax MATLAB MATLAB
在模糊和含噪声的红外图像配准中,利用角点检测实现特征点的选择,在提高角点提取效率的同时又保证了角点提取的精度。根据互相关的双向匹配实现对应特征点的自动匹配,然后由对应的特征点对估计出仿射变换的参数。实测的数据和计算结果表明,这种方法对于双波段红外图像的配准是有效的,而且有利于后续的图像融合。
图像配准 角点检测 特征点匹配 仿射变换 image registration corner detection feature point matching affine transformation
武汉大学东湖分校电信学院, 湖北 武汉 430212
传统的图像自动对焦算法易受环境噪声影响,导致焦距评价函数的单峰性、无偏性和灵敏度降低。提出了一种基于噪声抑制的图像自动对焦算法,采用Sobel算子加权滤波抑制噪声,再利用全局门限分割边缘像素,最后用四种算子作为对焦评价函数,得出对焦曲线。实验表明,该算法具有较好的抗噪声性能。
自动对焦 噪声 门限 评价函数 auto-foucsing noise threshold foucsing function
