[发明专利]基于微透镜阵列与脉冲激光的火焰温度泛尺度光场探测方法

权利要求书

1.基于微透镜阵列与脉冲激光的火焰温度泛尺度光场探测方法，该方法是基于以下装 置实现的，所属装置包括：激光控制器(1)、激光头(2)、光电探测器(4)、数据采集处 理系统(5)和微透镜阵列光场相机(6)；

激光控制器(1)的激光控制信号输出端连接激光头(2)的激光控制信号输出端，光 电探测器(4)均匀分布在火焰(3)周围，光电探测器(4)的光电探测信号输出端连接数 据采集处理系统(5)的光电探测信号输入端，微透镜阵列光场相机(6)的断层三维辐射 场信号输出端连接数据采集处理系统(5)的断层三维辐射场信号输入端；

其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一：开启激光控制器(1)，使激光头(2)发射出的脉冲激光入射到火焰(3)上， 然后使激光头(2)顺时针旋转，且每次旋转的角度均为30°，直至激光头(2)旋转回初始 位置，激光头(2)每旋转一次则利用光电探测器(4)采集一次火焰(3)透射或反射出的 激光，然后将光电探测器(4)获得的所有光电探测信号发送至数据采集处理系统(5)中， 数据采集处理系统(5)分别对其获得的光电探测信号进行处理，获得火焰(3)边界的出 射光谱辐射强度值I_mi，i为激光头(2)旋转次数，i＝1，2，...，12；

步骤二：关闭激光控制器(1)，保持火焰(3)稳定，利用微透镜阵列光场相机(6) 从单角度成像获取火焰(3)的断层三维辐射场信号，然后将该断层三维辐射场信号发送至 数据采集处理系统(5)，数据采集处理系统(5)对断层三维辐射场信号进行处理，获得火 焰(3)自身的出射光谱辐射强度测量值I_n；

步骤三：将步骤一获得的火焰(3)边界的出射光谱辐射强度值I_mi分别与步骤二获得 的火焰(3)自身的出射光谱辐射强度测量值I_n作差，获得消除了自辐射的光谱辐射强度测 量值M_i；

步骤四：根据逆问题算法假设火焰光谱辐射物性参数为k，将该火焰光谱辐射物性参 数k代入瞬态辐射传输方程，并对该瞬态辐射传输方程求解获得消除了自辐射的光谱辐射 强度估计值E_i；

步骤五：以步骤三获得的光谱辐射强度测量值M_i与步骤四获得的光谱辐射强度估计值 E_i的最小二乘作为火焰光谱辐射物性参数目标函数方程，并求解该火焰光谱辐射物性参数 目标函数方程的目标函数值，然后将该目标函数值与火焰光谱辐射物性参数的给定目标函 数阈值进行比较，判断目标函数值是否小于给定目标函数阈值，是则步骤四中假设的火焰 光谱辐射物性参数k为真实的火焰光谱辐射物性参数，然后执行步骤六，否则返回步骤四；

步骤六：利用真实的火焰光谱辐射物性参数和逆问题算法假设火焰温度场为T，将假 设火焰温度场T代入火焰(3)的温度场辐射传输方程，并对火焰(3)的温度场辐射传输 方程求解获得火焰(3)自身的出射辐射强度估计值I'_n；

步骤七：利用步骤二获得的出射光谱辐射强度测量值I_n和步骤六获得的出射辐射强度 估计值I'_n构造温度场目标函数方程，并求解该温度场目标函数方程的温度场目标函数值， 然后将该温度场目标函数值与温度场给定目标函数阈值进行比较，判断该温度场目标函数 值是否小于温度场给定目标函数阈值，是则步骤六中假设的火焰温度场T为火焰(3)的真 实温度场，完成火焰温度泛尺度光场探测，否则返回步骤六。

2.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列与脉冲激光的火焰温度泛尺度光场探测方 法，其特征在于，步骤四中，假设的火焰光谱辐射物性参数k包括：火焰(3)的吸收系数 κ_a和火焰(3)的散射系数κ_s，火焰(3)的衰减系数κ_e为火焰(3)的吸收系数κ_a和火 焰(3)的散射系数κ_s之和。