随着科学技术的发展,对物理量场的测量要求越来越高,不仅要能实现动态场测量,而且还要能实现计算机实时数据采集和处理,实现测量结果的三维直观显示。目前,真正能实现物理量场分布测量的可以说只有层析技术。光学层析技术是建立在激光扫描测量和计算机信息处理这两个现代高科技技术基础上的一项新颖诊断技术。它采用激光对透明介质的某一断面进行多方位扫描测量,通过计算机信息处理后,将这一断面的物理量图像显示出来。其突出的优点是在不干扰被测场分布的情况下,高精度地测量出某一层面的瞬态物理量分布,并将其直观地显示出来。正因为如此,光学层析技术越来越受到广泛的重视,在许多领域中具有非常广阔的应用前景。层析技术的核心内容是重建算法。重建算法大致可以分为两大类,即变换法和级数展开法。变换法要求对所拍摄的物理量场进行180度范围内的全方位扫描,需要长时间采集大量数据,使得其应用受到严重限制。级数展开法适用于“非完全数据”的图像重建,在瞬态场测量中显示出巨大优越性,级数展开法主要有代数迭代法和其他多种形式的改进算法,如:联合代数重建法、改进的联合代数重建法、频谱分析重建法等。联合代数重建法通过改进误差修正计算,克服了代数重建法的图像模糊及效率不高的缺点。然而,当投影方向数减少时,联合代数重建法存在明显的边缘效应,不能精确地重建出原物理量场。改进的联合代数重建法将穿过像素的射线长度和像素的灰度值综合考虑进误差分配方式,有效抑制了联合代数重建法的边缘效应,但它需要反复迭代,难以胜任实时测量。而频谱分析重建法能大大提高数据处理速度,它的基本思想是利用二维傅立叶级数的各正交基函数的投影向量去逼近图象函数的投影向量,并利用最小二乘优化准则,得到函数投影向量的权系数,再经过二维傅立叶反变换即可重建出原始的图像函数。目前,基于经济和实用考虑,光学CT技术正在向少数投影和有限角方向发展。本文首先从投影方向和投影系数两方面对CT扫描测量进行优化设计。在相互垂直的两个有限角方向上进行扫描测量,通过扫描线与平行于两坐标轴的平行线束交点坐标,快速精确计算出扫描线穿过每个像素格子的长度,即可获得较好的投影测量数据,重建出高质量的投影图像。其次,本文设计了一种新的动态场实时检测光学CT图像重建算法,它以固定近似阶数的频谱分析重建算法为初级算法、以改进的联合代数重建法为二级算法,能够实现复杂流场的快速、精确测量,并且选择对称分布和非对称分布的两类试验函数进行计算机数值模拟,以考察算法的可靠性。最后,应用正交有限角全息干涉系统,对双烛火焰的三维瞬态温度场进行了实际测量,根据干涉条纹计算机自动处理测量系统和复合算法重建出了温度场中两个截面内的温度分布。