ESPI载频条纹图的实时流场测量与噪声抑制方法

本文主要探讨了气流场电子散射光片（ESPI）载频条纹图的消噪处理与相位提取方法，以增强其在流动可视化测量技术中的实用性。ESPI是一种利用电子束在材料表面散射来获取图像的技术，常用于微米级分辨率的动态流场测量。在实际应用中，由于散斑噪声的存在，原始的ESPI载频条纹图可能存在对比度低、信号质量差的问题。 文章首先介绍了通过傅立叶变换（FFT）对ESPI条纹图进行处理，这是一种数学工具，能将时域信号转换到频域，有助于分析频率成分。通过FFT，作者消除了条纹图中的散斑噪声，这是由于随机干涉效应产生的高频不规则波动。接着，采用了数字全低通滤波，这是一种去除高频噪声、保留低频信号的滤波技术，使得处理后的条纹图更加清晰，保留了气流场的有用信息。 处理后的条纹图被直接替换为原散斑相关条纹图，成为对比度更高、噪声更低的灰度条纹图。这种转换使得后续的相位提取变得更加准确。研究者确定了两种不同处理方式引起的条纹图空间相移以及这对流场测量误差的影响，这对于实际应用中的校准和修正至关重要。 文章的核心技术是采用灰度扫描法和傅立叶逆变换（IFT）进行进一步处理。灰度扫描法通过对条纹图的一维灰度分布进行分析，计算出气流扰动的相位差分布和流场温度分布。而FTP（二维傅立叶相位展开）方法则能实现二维相位展开，不仅适用于单帧条纹图，还能处理多帧条纹图，从而实现对时间轴上流动参数的逐点提取，如流速、压力等。 实验结果显示，提出的这种方法能够有效地去除噪声，提取出精确的相位信息，计算结果与实测数据吻合，证明了其在实时气流场参数测量中的实用性和有效性。该研究为动态ESPI技术在气流场参数测量领域的广泛应用提供了重要的理论支持和技术手段，对于提高测量精度和效率具有重要意义。