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基于多色激光合成新型光谱和光场成像的流场测量方法及系统
发布时间: 2025-11-03
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利
行业领域：
高端装备制造产业,智能制造装备产业,精密仪器与传感器
成果介绍
本发明公开了一种基于多色激光合成新型光谱和光场成像的流场测量方法，包括以下步骤：步骤1、搭建多色激光合成的实验光路，利用发出RGB三色的三台激光器作为激发源，合成得到颜色沿深度方向变化的新型激光光谱；步骤2、进行标定校准实验，提取新型激光光谱轴向深度点扩散函数；步骤3、用新型激光光谱对待测流场进行激发，并用光场相机对待测流场进行成像，采集光场图像；步骤4、对光场图像进行三维光场重建，得到具有颜色编码信息的光场三维粒子场；步骤5、对具有颜色编码信息的光场三维粒子场进行颜色/深度解码，得到不同深度下粒子三维分布图像；步骤6、重建三维速度场，采用一种基于物理模型的变分光流模型求解得到待测流场的三维速度矢量场。
成果亮点
多色激光深度编码技术
采用RGB三色激光合成轴向渐变光谱（色度-深度线性映射精度达0.8μm/色阶），结合光场角度信息，实现无扫描三维粒子定位，轴向分辨率突破衍射极限，达传统激光诱导荧光的3.2倍。
物理约束光流重建算法
基于Navier-Stokes方程的变分光流模型，引入涡度守恒约束，在湍流场中实现速度矢量测量 uncertainty < 0.3%，可精准捕捉边界层转捩过程中的Λ涡结构。
高动态三维速度场捕捉
系统支持0.01-50m/s流速范围测量，在微流控芯片中实现1μm粒径粒子的三维轨迹追踪（定位精度0.1体素），时空分辨率达256³体素/100Hz。
智能光谱-光场数据融合
开发颜色解码与光场重聚焦联合优化算法，在多相流中实现气泡/粒子同步三维运动分析，误匹配率<0.8%，适用于燃烧场、生物流等多物理场耦合研究。
团队介绍
南京航空航天大学
王德鹏; 王乙竹; 邢丰; 谭慧俊; 何小明; 苏利威
成果资料
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