【博引航标】优博微展2024 — 仪器学院汤晓阳《基于横向剪切干涉的燃烧温度场成像方法》

在燃烧温度场测量领域，现有的横向剪切干涉测温方法受到相位提取精度、提取速度、投影角度数目的限制，面临着“测不准”、“测不快”、“维度低”的难题。论文针对燃烧火焰多维度、高空间分辨率动态成像的需求，开展了基于横向剪切干涉的燃烧温度场成像方法研究。提出了一系列相位提取方法，在保证相位提取精度的同时，逐步提高了系统成像速度，从77 Hz到1 kHz再到8 kHz。将所提出的相位提取方法应用于三角度成像系统，建立了基于三角度剪切干涉的灵敏度矩阵模型，结合联合代数重建算法以8 kHz的速度服务于多种工况、多种类型、多种燃烧过程的稳态和动态火焰，有利于探索火焰结构、分析燃烧状况，对验证燃烧模型、提高燃烧效率具有重要意义。

1、提出了一种基于相位调制的火焰相位精确提取方法，将时间相移法引入燃烧监测领域，使用空间光调制器调制入射波面的相位，逐像素点提取待测相位分布，适用于稳态火焰测量。

2、提出了一种基于锯齿波波长调制的火焰相位动态提取方法，采用锯齿波调制DFB激光器，通过拟合干涉光强变化得到待测相位分布，提高了成像速度。

3、提出了一种基于五步波长调制的火焰相位高动态提取方法，结合调制电压与空场相位的映射关系，使用五步波形快速调制DFB激光器，通过参数拟合得到待测相位分布，进一步提高了成像速度，实现了火焰高动态成像。

4、研制了一套三角度投影、单相机同时接收的横向剪切干涉系统，结合联合代数重建算法实现了三维燃烧场的动态监测。

（1） Xiaoyang Tang, Zhang Cao*, Zhonghong Wang, Heng Xie and Lijun Xu*. Retrieval of Phase and Temperature Distributions in Axisymmetric Flames from Phase-Modulated Large Lateral Shearing Interferogram[J]. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2021, 70: 1-12.

（2） Xiaoyang Tang, Lijun Xu*, Lipei Cao and Zhang Cao*. Fast and Calibration-Free Temperature Imaging of Dynamic Flames via Wavelength Modulated Lateral Shearing Interferometry[J]. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2022, 71: 1-11.

（3） Xiaoyang Tang, Lijun Xu*, Lipei Cao and Zhang Cao*. Parameter Fitting-Based Fast Imaging of Axisymmetric Flame Temperature Field Using Wavelength-Modulated Lateral Shearing Interferometry[J]. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2023, 72: 1-12.

（4）Lijun Xu*, Xiaoyang Tang, Lipei Cao and Zhang Cao. Dynamic Imaging of Three-Dimensional Temperature Field via Three-Directional Wavelength Modulated Lateral Shearing Interferometry[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2024, 172: 107835.

（5）徐立军、曹章、 汤晓阳、 高欣、解恒，一种基于扫描振镜的光学层析成像系统，授权号：ZL201711153991.7，授权公告日：2020.04.24。

在攻读博士学位的过程中，我认为头一两年这个阶段是很重要的。从科研推进角度来讲，这段时间是积攒理论知识、培养基础技能、确定未来几年研究方向的关键阶段，而从个人成长角度来看，这段时间也是摆脱被动学习心态、培养独立研究思维和能力的蜕变之旅。首先，需要有耐心、认真虚心地向老师、师兄师姐们请教，保证学习时长和效率，尽量又好又快地掌握理论知识、实验技能。并且，要保持积极主动的心态，定期向老师汇报工作、主动进行沟通交流，尤其在确定研究方向的关键时期，更要开放交流、兼听则明，做好充分的前期调研工作的同时，多向老师和师兄师姐请教，汲取他们的宝贵意见后形成自己的判断。另外，保持良好的心态也很关键，过于完美主义会带来很大的行动阻力，遵循先完成、再完美的原则，形成大致的计划后就动手去做，在实施的过程中经常会发现有些问题可能根本不会出现。科研工作在行动中被推进，而个人的意志力、思辨能力也得以快速提升。