基于遗传算法的快速X射线计算机层析成像多相流测试技术(Ⅰ)测试原理和数值仿真

针对局部浓度场具有二值分布特征的特定多相流体系，提出引入多相流物理特征的快速X射线计算机层析成像（XCT）技术，基于围绕被测物有限角度的X射线投影数据，建立了改进的遗传算法（GA）求解不完整投影数据集的二值图像重构算法。通过有限角度的同时投影，实现对两相流浓度场的瞬间图像冻结和快速图像采集，既拥有XCT的高空间分辨率特征，同时满足高时间分辨率的动态测量要求，并由于投影角度数要求的大幅度缩减而降低了XCT的硬件成本。以气液两相流的多泡体系为研究对象，通过详细的数值仿真实验获得了较理想的图像重构效果，验证了GA—XCT的理论可行性。在3～24个有限角度投影数据的情况下，GA—XCT表现出明显优于传统CT图像重构算法（即滤波反投影算法）的二值图像重构能力。同时，GA—XCT具有很好的抗噪声能力，而且不依赖于气泡形状。

基于遗传算法的快速X射线计算机层析成像多相流测试技术(Ⅱ)静态实验验证

采用静态实验模型和一套X射线测试系统模拟了二值多相体系多角度同时投影的S射线CT测量过程。静态实验模型模拟空气一水两相体系，截面相浓度分布满足O-1特征。X射线测试系统由一台工作电压为150kV的闪光X射线机、一台X射线平板检测器和一套数据采集单元组成。通过旋转静态实验模型，分步实现不同角度的投影数据采集。基于模拟的多角度“同时”采集的投影数据，使用本系列研究所构建的基于遗传算法的快速X射线CT多相流测试技术（GA—XCT）对截面图像进行重建，测试结果表明：在3～24个有限角度实测投影数据的情况下，GA—XCT表现出了明显优于传统CT图像重构算法（滤波反投影算法）的图像重构能力，且具有良好的抗噪声能力。