科创中国
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
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2025-05-23 11:11:14
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2025-05-23 11:11:14
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。
该技术的核心创新在于融合多色激光合成与光场成像技术，实现了流场测量的革命性突破。通过独创的多波长激光耦合方案，解决了传统方法单参数测量的局限性，可同步获取速度、温度、浓度等多物理量信息。先进的光场成像算法突破了光学衍射极限，空间分辨率达到亚毫米级，时间分辨率提升至微秒量级。系统采用自适应光学校正技术，有效克服了复杂环境下的光学畸变问题。特别值得一提的是，其智能重构算法可实现三维流场结构的实时重建，测量精度较传统方法提高一个数量级。整套系统具有体积小、抗干扰强等特点，适用于实验室和野外等多种测量场景。
该技术在多个重要领域具有广阔应用前景。在航空航天领域，可用于飞行器表面复杂流动结构的高精度测量，为气动优化设计提供数据支撑；在能源领域，适用于涡轮机械内部流场、燃烧过程等极端环境下的诊断测量；在气象环保领域，可实现大气湍流、污染物扩散等大尺度流动现象的精细观测。随着智能制造的推进，该技术还可应用于工业流程的在线监测与质量控制。特别值得注意的是，其多物理量同步测量能力在交叉学科研究中价值显著，如生物流体力学、微纳流动等领域。技术的模块化特点使其具备适应不同应用场景的灵活拓展性。
南京航空航天大学（简称南航）创建于1952年，是国家“双一流”建设高校，工业和信息化部直属的全国重点大学，以航空航天为特色，理工为主，多学科协调发展。
学校现有明故宫、将军路和天目湖三个校区，设有18个学院，拥有航空宇航科学与技术、力学、控制科学与工程等国家重点学科，工程学、材料科学、计算机科学等学科进入ESI全球前1%。南航在无人机、直升机、航空发动机等领域科研实力突出，参与多项国家重大工程，如C919大飞机、探月工程等。
该多色激光合成光谱和光场成像流场测量技术将产生显著的经济和社会效益。在经济效益方面，该技术突破了传统流场测量的时空分辨率限制，可大幅提升航空航天、能源动力等领域的研发效率，预计降低风洞试验成本40%以上。其模块化设计可实现设备复用，减少重复投入。在社会效益方面，该技术为复杂流动现象研究提供了全新观测手段，将推动流体力学基础研究的突破；在气象预报、环境监测等领域的应用可提升灾害预警能力；在工业过程优化中的应用有助于节能减排。此外，该技术的国产化将打破国外高端流场测量设备的垄断，提升我国在精密测量领域的核心竞争力。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
下载app