熱赤外線放射型CTを用いた燃焼火炎内温度分布の計測

使用热红外辐射 CT 测量燃烧火焰内的温度分布

• 批准号: 06750194
• 负责人: 伊藤 直史
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750194/
• 关键词: 放射測温; コンピュータ・トモグラフィ; 逆問題; 計測アルゴリズム

研究の目的燃焼火炎からの熱放射の投影データを用い、火炎内の温度分布を非接触・非侵襲で測定する方法を開発する。火炎中のガスの吸収による減衰を考慮した放射型CTアルゴリズムを用い、火炎内の温度分布を測定する。ブンゼンバーナの火炎を測定対象とし、赤外線カメラを用いた観測系を構築して実験を行い、実際に計測する際の問題点を抽出する。研究の経過以下の手順で行った。1.赤外線カメラを用いた計測システムを設計・試作した。この測定システムは、赤外線カメラ、測定対象を回転させるための機構、外部熱源、外部熱源と火炎の温度を監視するためのセンサから構成される。2.火炎の揺らぎが最小限になるようなブンゼンバーナの形状を設計し、外部に依託して試作した。3.火炎を対象とする実験を行い、赤外線カメラで収集した投影データから温度分布の断層像を再構成した。この結果を熱電対を用いて逐次計測した温度分布と比較した。研究の成果ブンゼンバーナの火炎の形状が再構成できることが確かめられた。しかし、温度の精度については、熱電対を用いた結果(約1800K)に対して、再構成では約900Kとなり、かなり低い値が得られた。これは主に今回用いた炎の熱放射のピーク波長が1.5μmであるのに対して、センサの観測波長が8〜14μmとずれているため、熱放射の観測誤差が大きいことが原因であると考えている。しかしながら、吸収を考慮しない従来のCT手法で得られる値(約300K)に較べると真温度に近付いており、吸収を考慮した再構成アルゴリズムの効果が確認できた。さらに測定精度を向上させるため、1.5μmを観測中心波長とする赤外線アレイセンサ(InGaAs)を用いた計測システムを現在構築中である。

The purpose of this study is to develop a non-contact and non-invasive method for measuring the thermal radiation of combustion flames. The temperature distribution in the fire was measured by taking into account the attenuation of the heat absorption in the fire. The measurement system of infrared radiation is constructed to detect the problem points in the process of operation and measurement. Study the following steps. 1. infrared ray measurement system The measurement system, infrared light source, measurement system, external heat source and temperature monitoring system 2. The shape of the fire is designed according to the minimum limit, and the outside is entrusted to the test. 3. The temperature distribution of the infrared ray image is reconstructed. The temperature distribution of the heat transfer system was measured and compared. The results of the research are as follows: 1. The shape of the fire is reconstructed. The temperature accuracy is about 1800 K. The temperature accuracy is about 900 K. The temperature accuracy is about 1800K. The temperature accuracy is about 900K. The main reason for this is that the wavelength of thermal radiation is 1.5μm, the wavelength of thermal radiation is 8 ~ 14μm, and the error of thermal radiation is large. The CT method obtained by the method of absorption and absorption was confirmed to be more accurate than that obtained by the method of absorption and absorption at a temperature close to the true temperature. The measurement accuracy is improved to 1.5 μ m, and the measurement center wavelength is 1.5μm. The measurement center wavelength is 1.5 μ m.

项目成果

伊藤直史: "複数投影を入力とする最適フィルタを用いた符号化開口CTアルゴリズム" 電子情報通信学会論文誌 J77-D-II. 9. 1925-1930 (1994)

Naofumi Ito：“使用具有多个投影作为输入的最佳滤波器的编码孔径 CT 算法” IEICE Transactions J77-D-II 9. 1925-1930 (1994)。

Tadashi Ito: "Simultaneous Measurement of Temperature and Absorption of Distributed Medium by Using Infrared Emission CT" IEEE Trans.on Instrumentation and Measurement. (掲載予定). (1995)

Tadashi Ito：“使用红外发射 CT 同步测量分布式介质的温度和吸收”IEEE Trans.on 仪器和测量（即将出版）。