声学法温度场重建技术的研究
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声学法温度场重建技术的研究
作者:李震华 Publish: 2006-8-25 Hits:-
【中文题名】 声学法温度场重建技术的研究
【英文题名】 The Research of Temperature Field Reconstruction in Acoustic Temperature Tomography
【学科专业】 检测技术及自动化装置
【论文级别】 硕士论文
【投稿时间】 2006-8-25
【中关键词】 声学测温,最小二乘法,温度场重建,声波折射,,
【英关键词】 Acoustic temperature measurement,Least-square method,Reconstruction of temperature field,Sound wave refraction,
【分类导航】 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>数据处理、数据处理系统>集中检测与巡回检测系统
【论文摘要】 温度场检测在工业燃烧或加热过程中具有重要意义。由于工业燃烧过程自身的复杂性、燃烧设备尺寸庞大,炉内为上千度的高温气体等原因,利用传统的热电偶测温或辐射测温技术都很难实现整个温度场的准确测量。声学测温作为一种新的测温技术,由于其非接触,测温范围广(零~1900℃),测量对象空间范围大(可达数十米),实时测量,维护方便等优点,必将在工业锅炉温度场检测中起到越来越重要的作用。本文就是为了适应声学测温的需要,对声层析成像温度场检测技术的一些关键问题进行研究。 本文介绍了声学温度场检测技术的基本理论、发展现状。阐述了温度场的最小二乘法重建。在此基础上,研究了声传感器位置分布和温度场区域划分对温度场的重建精度的影响,以单峰对称圆形温度场为模型温度场对以上两因素进行了计算机仿真,结果表明:传感器位置分布和温度场区域划分均应遵循使声波路径在各划分区域的分布密度相等或接近的原则。 本文还对影响温度场重建精度的另一重要因素—声波的弯曲效应作了研究分析。当声波在非均匀温度场中传播时会因声波的折射而导致声波路径弯曲。结果表明:对于温度梯度较大的温度场,以往的将声发射器/接收器之间的直线作为声音传播路径...
【论文题纲】
摘要 5-6
ABSTRACT 6-10
1 概述 10-16
1.1 课题背景 10
1.2 传统工业炉温度场测量方法 10-11
1.2.1 接触式测量 10-11
1.2.2 非接触式测量 11
1.3 声层析成像温度场检测技术 11-14
1.3.1 CT技术 11-13
1.3.2 基于声学温度场检测现状 13-14
1.4 本文的主要任务 14-16
2 声学温度场测量的基本理论 16-18
2.1 单路径温度测量 16-17
2.2 锅炉某一截面温度场测量 17-18
3 最小二乘法重建温度场 18-26
3.1 最小二乘法重建温度场的理论基础 18-21
3.2 传感器的数量及分布位置对重建精度的影响 21-22
3.3 温度场区域划分 22-24
3.3.1 温度场划分区域的原则 22-23
3.2.2 圆形温度场的区域划分方式 23-24
3.4 最小二乘法温度场重建实现步骤 24-26
4 基于声波路径弯曲效应的温度场重建 26-36
4.1 声波路径的弯曲效应 26-27
4.2 声波传播路径方程的确定 27-29
4.3 考虑弯曲效应的温度场重建步骤 29
4.4 声波路径方程的求解 29-34
4.4.1 声波路径方程求解的步骤 29-30
4.4.2 声波路径发射斜率的确定 30-32
4.4.3 求解声波路径方程应注意的问题 32-34
4.5 修正重建矩阵R 34-36
5 二维温度场重建仿真研究 36-51
5.1 系统仿真概述 36-37
5.2 计算机仿真软件—MATLAB 37-38
5.3 二维温度场重建仿真概述 38
5.4 工业炉二维温度场数学模型的建立 38-40
5.5 圆形工业炉二维温度场重建仿真结果 40-50
5.5.1 影响温度场图象重建精度因素分析 41-47
5.5.2 声波“弯曲效应”对声学温度场重建精度的影响 47-50
5.6 仿真结论 50-51
6 结论 51-52
参考文献 52-56
在学研究成果 56-57
致谢 57
【DOI】 LunWen.ID:2.2008.379573
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