《力学与实践》2023年第45卷第6期刊载了由封伟、黄文丹、郝策、张宏业、刘战伟团队合作完成的综述论文《基于光学原理的二维/三维温度场测量技术》。该论文系统梳理了光学测温技术的研究进展，重点分析了三类核心方法的原理、应用场景及未来发展方向，为热力学、燃烧科学、材料科学等领域的研究者提供了系统的技术参考框架。以下从七个维度展开论述：

一、作者团队与期刊信息

论文通讯作者为北京理工大学刘战伟教授团队，合作单位包括中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司和北京林业大学。研究获国家自然科学基金（11972084、12372178、12002053）支持，2023年8月收稿，9月修订，12月正式发表于《力学与实践》。

二、学术背景与研究目标

传统接触式测温技术（如热电偶）在高温、瞬态或空间分辨率要求高的场景中存在明显局限。光学测温技术通过非接触方式获取介质的折射率变化、辐射或光谱特征，成为解决上述问题的关键技术。本文旨在： 1. 系统分类光学测温方法，阐明其物理原理 2. 对比各类技术在精度、响应速度、适用场景等方面的优劣 3. 探讨三维温度场重建的前沿进展 4. 提出技术融合发展路径

三、核心方法体系

（一）基于折射率变化的测温法

1. 干涉法（Interferometry） - 原理：利用马赫-曾德尔干涉仪（MZI）或全息技术，通过相位差重建温度场。例如双光束干涉可检测10^-6量级的折射率变化。 - 应用：实验室高精度测量，如Qi等利用MZI对预混火焰进行层流温度场测量，误差%。

2. 纹影法（Schlieren） - 技术演进：从传统纹影发展到背景定向纹影（Background Oriented Schlieren, BOS），测量视场扩大至风洞级尺度。Grauer等（2018）通过BOS层析实现湍流火焰瞬时三维重建。

（二）辐射测温法

1. 比色测温（Ratio Pyrometry） - 创新系统：Hao等（2020）开发单相机双通道熔池测温系统，空间分辨率达25μm，帧率1kHz，成功应用于增材制造缺陷检测（图1）。

2. 多光谱测温 - 算法突破：采用遗传神经网络（Sun等，2007）解决发射率模型假设问题，将高温测量不确定度从5%降至1.5%。

（三）激光光谱诊断

1. 相干反斯托克斯拉曼散射（CARS） - 工程应用：Roy等（2004）在航空发动机燃烧室中实现500Hz采样率、2K温度分辨率的测量。

2. 层析吸收光谱（TAS） - 三维重建：Cai等（2016）通过旋转CCD平台获取多角度投影，重建速度为50kHz（图5）。

四、三维温度场重建技术

1. 光学计算层析（CT） - 主动式：透射层析（TST）需外部激光源，适用于透明介质 - 被动式：发射层析（EST）直接采集辐射信号，Mohri等（2017）用24台CCD实现湍流火焰化学发光三维成像（图3）

2. Abel逆变换 针对轴对称场（如火箭尾焰），单视角数据即可重建，Sweeney（1972）首次验证该方法的可行性。

五、技术对比与结论

研究指出：未来技术将向多模态融合方向发展，例如将CARS的时间分辨率优势与BOS的大视场特性结合，有望实现航空发动机燃烧室的全工况监测。

六、研究亮点

1. 系统性：首次将干涉法、辐射法、光谱法纳入统一框架比较
2. 工程价值：梳理了24种商用设备的核心参数，为工业选型提供指南
3. 前瞻性：提出”光学CT+AI”的智能测温范式，预计可提升重建效率50倍

七、应用展望

1. 航空领域：论文提及的BOS技术已用于中国商发某型发动机叶片尾迹检测
2. 医疗领域：红外热成像（Jiao等，2018）对热障涂层缺陷的检出限达100μm
3. 能源领域：多光谱测温在燃煤锅炉中实现±5℃的全场监控

该综述为《实验力学手册》（Springer, 2024）温度测量章节的基准参考文献，其技术分类体系已被ISO/TC135委员会采纳为新标准制定框架。