首页> 正文

水中湍流环境计算鬼成像模拟分析及实验研究

2020-12-08阅读(439)

水中湍流环境计算鬼成像模拟分析及实验研究

论文摘要

随着海洋探测及开发的持续发展,对水体环境下激光成像技术的要求不断提高,鬼成像由于其高分辨率及抗湍流性等特点有望在水下成像领域等发挥重要作用。水中的湍流强度要大于大气湍流数个量级,影响因素也更为复杂,在水体环境下鬼成像质量同时受到水中消光特性及水中湍流的影响。有关于水中湍流环境计算鬼成像的研究尚处在起步阶段。论文基于海洋湍流谱模型及功率谱反演法、液晶空间光调制器及内热油浴式液体湍流模拟器开展水中湍流计算鬼成像数值仿真及实验研究。基于液晶空间光调制器（SLM）调制光场的解析表达式,对加载不同合并像元相位图和SLM填充比条件下产生的赝热光特性进行了数值仿真分析,利用产生的赝热光源数值仿真计算鬼成像结果。通过功率谱反演法,生成可模拟水中温度主导湍流影响的相位屏,利用多相位屏法数值分析水中湍流环境计算鬼成像。开展不同Fried相干长度水中湍流条件下计算鬼成像的信噪比及分辨率的仿真,结果表明增大赝热光源横向相干长度可以提升计算鬼成像的信噪比,同时降低水中湍流对计算鬼成像质量的影响,但会降低计算鬼成像图像分辨率。该研究为水中湍流计算鬼成像实验研究提供理论指导。设计并搭建计算鬼成像原理实验系统,采用SLM生成不同相干长度赝热光源开展无湍流环境计算鬼成像实验,定量分析了赝热光源相干长度对成像信噪比和分辨率的影响。针对本实验室研制的热油浴式液体湍流模拟器,设计湍流特性测量实验,对测量获得的模拟湍流Fried相干长度进行计算;通过对比对数温度谱与实测水中湍流能量谱,验证了模拟湍流具有均匀各向同性特性,与实际水中湍流具有相似性,可用于模拟水中湍流环境计算鬼成像实验研究。通过计算等效光程的方式,完成了水中无湍流环境下计算鬼成像实验,成像结果较好的还原了目标物体。通过内热油浴式液体湍流模拟器模拟Fried相干长度在0.4-1.9cm范围的水中湍流,开展水中湍流环境计算鬼成像实验研究。实验结果显示,湍流强度的增大会破坏计算鬼成像的成像质量并造成图像位置的漂移,但计算鬼成像对于湍流影响有抑制作用,对该现象的成因作了分析。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 符号对照表
  • 缩略语对照表
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究目的及意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 水中湍流及实验模拟
  •     1.2.2 鬼成像研究现状
  •   1.3 论文研究内容及结构安排
  • 第二章 水中湍流鬼成像理论基础
  •   2.1 光场传播理论
  •     2.1.1 基尔霍夫衍射
  •     2.1.2 角谱衍射理论
  •   2.2 光源相干性
  •   2.3 鬼成像
  •     2.3.1 纠缠双光子成像
  •     2.3.2 经典光源鬼成像
  •     2.3.3 计算鬼成像
  •     2.3.4 鬼成像性能的评价方式
  •   2.4 水中湍流概述
  •     2.4.1 水中湍流概念
  •     2.4.2 Nikishov海洋湍流模型的参数化描述
  •     2.4.3 Nikishov海洋湍流功率谱模型
  •     2.4.4 水中湍流模型中Fried相干长度
  •   2.5 本章小结
  • 第三章 水中湍流环境计算鬼成像数值模拟
  •   3.1 计算鬼成像数值模拟
  •     3.1.1 液晶空间光调制器模型
  •     3.1.2 像元尺寸对赝热光场的影响
  •     3.1.3 计算鬼成像分辨率数值仿真
  •   3.2 水中湍流环境计算鬼成像仿真
  •     3.2.1 水中湍流的数值模拟方法
  •     3.2.2 水中湍流环境计算鬼成像的数值模拟
  •   3.3 本章小结
  • 第四章 水中湍流环境计算鬼成像实验研究
  •   4.1 内热油浴式液体湍流模拟器
  •     4.1.1 内热油浴式液体湍流模拟器介绍
  •     4.1.2 湍流模拟器湍流特性测试原理
  •     4.1.3 测试系统及结果
  •   4.2 无湍流环境下计算鬼成像实验
  •     4.2.1 计算鬼成像实验系统
  •     4.2.2 实验仪器介绍
  •     4.2.3 合并像元对计算鬼成像的影响
  •   4.3 水中湍流环境计算鬼成像
  •   4.4 本章小结
  • 第五章 总结与展望
  •   5.1 论文研究内容和结论
  •   5.2 进一步研究内容和方法
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者简介

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 郭俊琪

    导师: 韩香娥

    关键词: 计算鬼成像,液晶空间光调制器,相干长度,水中湍流

    来源: 西安电子科技大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 力学,海洋学

    单位: 西安电子科技大学

    分类号: P714;O357.5

    DOI: 10.27389/d.cnki.gxadu.2019.001471

    总页数: 88

    文件大小: 4248K

    下载量: 79

    相关论文文献

    • [1].广州地区典型清洁与污染过程的大气湍流与物质交换特征[J]. 中国环境科学 2011(09)
    • [2].通过一个等价雷诺数揭示层流到湍流的转捩区域[J]. Engineering 2019(03)
    • [3].塔克拉玛干沙漠腹地湍流能量耗散率和结构函数参数特征[J]. 中国沙漠 2014(04)
    • [4].适用于公路隧道湍流的亚滤波尺度模型修正[J]. 现代隧道技术 2018(06)
    • [5].直流燃油MILD燃烧湍流介观特性研究[J]. 工业锅炉 2018(05)
    • [6].典型草原区生长季能量平衡闭合分析[J]. 中国农学通报 2010(16)
    • [7].稀土萃取三层搅拌桨不同插入深度对搅拌的影响[J]. 湿法冶金 2013(01)
    • [8].各向同性湍流能量级串中的旋涡分岔机制[J]. 北京航空航天大学学报 2012(07)
    • [9].复杂湍流流动的混合RANS/LES方法研究[J]. 航空计算技术 2011(01)
    • [10].沙漠地区近地层能量交换特征研究初步评述[J]. 干旱气象 2009(02)
    • [11].旋转体系中湍流的LBM模拟[J]. 计算物理 2013(01)
    • [12].汽车风洞试验段非定常流场的试验[J]. 同济大学学报(自然科学版) 2012(01)
    • [13].湍流能量耗散率标度律实验研究[J]. 实验力学 2010(05)
    • [14].潮汐河口环流、湍流、混合与层化的物理学[J]. 海岸工程 2019(01)
    • [15].湍流等离子体鞘套中高斯光束的传播特性分析[J]. 物理学报 2019(09)
    • [16].简单生物圈模式(SiB2)中湍流能量通量对近地层两类阻抗系数的敏感性研究[J]. 大气科学 2012(05)
    • [17].各向同性湍流通过正激波的演化特征研究[J]. 力学学报 2018(06)
    • [18].明渠湍流的分形特征研究[J]. 科技创新与应用 2015(08)
    • [19].亚热带毛竹林生态系统能量通量及平衡分析[J]. 生态学报 2015(12)
    • [20].支持向量机估算成都近地面大气光学湍流[J]. 中国激光 2018(04)
    • [21].液粒两相强制环流光整加工环流发生器的设计[J]. 机械工程与自动化 2011(02)
    • [22].明渠液固两相湍流结构及谱特征[J]. 广西水利水电 2020(02)
    • [23].舰船非定常气流场数值模拟[J]. 大连海事大学学报 2015(03)
    • [24].用二阶矩模型研究Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导湍流混合[J]. 计算力学学报 2014(05)
    • [25].城市大气边界层的综合观测研究——实验介绍与近地层微气象特征分析[J]. 中国科学技术大学学报 2009(01)

    标签：;  ;  ;  ;  

    水中湍流环境计算鬼成像模拟分析及实验研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 神降笔 版权所有 鄂ICP备12018319号-6