● 摘要
温度检测对各个领域的研究、应用都有着非常重要的意义。传统的温度测量方法多是对“点”的温度测量，目前对整个温度场及空间的温度分布测量成为一个重要研究方向。光学测量方法以其非接触、快速响应测温等优点得到越来越广泛的应用。在现有的光学测量方法中，数字全息干涉测量技术以全场测量、非接触、高分辨率、快速实时等优势成为研究热点。本文将离轴数字全息干涉测量技术与计算层析技术相结合从理论研究，仿真论证和实验分析三个方面开展对空间三维温度场分布测量的研究。主要内容包括：
首先介绍了数字全息层析三维测温技术的基本原理，以数字全息层析三维测温为主线，分别详细介绍了数字全息的记录和再现过程，计算层析算法和三维测温的基本方法。然后对数字全息层析过程进行仿真论证，分析比较了三种计算层析迭代算法：ART算法，SART算法和MSART算法，分析算法的优缺点和各自的适用性。进一步，基于离轴数字全息干涉测量技术并结合计算层析迭代算法，搭建实验系统并开展实验研究，设计了一种基于光纤传导的离轴数字全息干涉测量系统，通过旋转记录多角度数字全息图，对全息图进行数值重构，获得多角度上的定量相位分布，以此作为计算层析迭代的投影数据，并采用层析迭代算法重建三维折射率场分布。最后，基于折射率与温度之间的定量数值关系，反演得到三维温度场分布。将实验测量结果与阿贝尔变换结果进行对比，温度变化趋势基本相符，证明了该方法在对温度场三维检测的可行性和准确性。该测量方法相较于以往提出的温度场测量方法可以实现快速、现场检测，并且重建精度更高，无干扰，具有较好的发展和应用前景。