[发明专利]一种基于短脉冲激光辐照及多信息逆问题求解算法的参与性介质辐射特性测量方法

摘要

一种基于短脉冲激光辐照及多信息逆问题求解算法的参与性介质辐射特性测量方法，它涉及一种基于短脉冲激光辐照及多信息逆问题求解算法的参与性介质辐射特性测量方法，本发明是要解决现有基于逆问题求解的参与性介质辐射参数测量中，实验测量信息量不足和测量结果误差较大的问题。本发明方法通过如下步骤来实现：一、获得试件的时域半球反射信号曲线R(t)；二、获得试件在N组工况下的时域半球反射信号曲线Ri,mea(t)；三、获得计算域内的辐射强度场；四、获得试件x=0左侧边界上的时域半球反射信号的估计值Ri,est(t)；五、获得逆问题算法中的目标函数值Fobj；六、获得待测介质的吸收系数κa和待测介质的散射系数κs。本发明可应用于参与性介质辐射物性测量技术领域。

主权项

1.一种基于短脉冲激光辐照及多信息逆问题求解算法的参与性介质辐射特性测量方法，其特征在于它是通过以下步骤实现的：步骤一、将参与性介质做成厚度为x的扁平试件，设其上表面厚度x=0，上表面至下表面的厚度x=L，向待测试件的一侧涂上黑度为ε的不透明涂层，利用脉冲宽度为t_p的高斯脉冲激光器产生高斯脉冲激光，高斯脉冲激光束沿与试件法向成θ角度入射到无涂层一侧表面，采用单光子计数器测量参与性介质表面边界上的时域半球反射信号，获得试件的时域半球反射信号曲线R(t)；步骤二、通过改变试件的厚度x、涂层黑度ε、激光器的脉冲宽度t_p以及激光的入射角度θ来设计N组不同的工况，按照步骤一的测量方法分别获得试件在N组工况下的时域半球反射信号曲线R_i,mea(t)，其中i=1、2、……、N-1、N；步骤三、利用逆问题求解算法，假设出待测介质的吸收系数κ_a和待测介质的散射系数κ_s，通过对辐射传输方程的求解，获得计算域内的辐射强度场；步骤四、利用步骤三获得的计算域内的辐射强度场，根据公式：获得试件x=0左侧边界上的时域半球反射信号的估计值R_i,est(t)；式中I₀是高斯脉冲激光的辐射强度峰值，I_i(0,θ,t)为试件x=0左侧边界上在第i组工况下，t时刻，θ方向上的辐射强度；θ为辐射方向角；步骤五、利用步骤四获得的时域半球反射信号的估计值R_i,est(t)与步骤一和步骤二中的采用单光子计数器测量参与性介质边界上的时域半球反射信号R_i,mea(t)，通过多信息逆问题求解算法，按照公式：获得逆问题算法中的目标函数值F_obj；步骤六、判断步骤五中的目标函数值是否小于设定阈值ξ，若是，将步骤三中获得的待测介质的吸收系数κ_a和待测介质的散射系数κ_s作为结果，完成基于多信息逆问题求解算法的吸收系数和散射系数的测量，否则返回步骤三，继续进行运算。